第一章 砂型与砂芯制造
第一节 铸件综合质量观
铸造生产的综合质量观
铸件综合质量 = 交货期 + 价格 + 技术质量
铸件技术质量包括外观质量和内在质量。外观质量要求形状、尺寸、重量准确，轮廓清晰，表面光洁。内在质量指化学成分、金相组织、力学性能、作用功能和缺陷状态符合技术要求。铸件质量分为三个质量等级：合格品、一等品、优等品。
第二节 铸型工作条件及其与金属的相互作用
一、工作条件
铸型将承受力、热和化学等的作用而发生一系列的物理变化和化学反应，对铸件的成形、性能及缺陷倾向带来严重的影响。
二、铸型接触区
与金属液直接相接触及受到其影响的部分称为铸型接触区。铸型接触区的造型材料不仅参与蓄热，还进行液态金属和铸型组分之间的相互扩散和传质，析出或吸收气体，以及发生其它现象。金属液得以冷却、凝固，表面氧化形成金属氧化层。这种物理的、化学的变化对铸件的形成和质量均有直接影响。
铸型表层化学作用区域一般可扩展到铸型内0.5~0.6mm深度，并受造型材料孔隙度、材料本性和合金性质的影响。
图1-1 铸型接触区
三、金属与铸型接触区的相互作用
1．热作用
液态金属浇入铸型后，由于金属与铸型间存在很大的温差而发生强烈的热交换。在热作用下，铸型水分蒸发并发生迁移，使铸型沿型壁出现较大的温度梯度和湿分梯度，从而使铸型各部分的强度发生变化。
2．机械作用
液态金属会对铸型型壁产生冲击和冲刷作用，铸型还将承受液态金属的静压力。铸件凝固收缩时亦将受到铸型和砂芯的机械阻碍作用。这些力的作用有可能造成铸件砂眼、裂纹、变形及尺寸超差等缺陷。
3．化学作用
液态高温金属对铸型的热作用将使铸型在高温下析出气体，引起铸型中各种附加物、有机物的燃烧、分解和升华，可能使铸件产生气孔。比如，在有色合金铸造中，在通常的浇注温度下将发生下列化学反应：
Mg+H2O=MgO+H2↑+434500J
3Mg+N2=Mg3N2+485700J
2Al+3H2O= Al2O3+ 3H2↑
反应产生的气体、氧化物和放出大量的反应热导致了铸件中气体、夹渣缺陷的形成和铸件的进一步氧化燃烧。
第三节 砂型与砂芯
一、对造型材料性能的基本要求
1）型砂、芯砂应具有一定的强度，保证在造型、合箱、搬运和浇注过程中不变形，不损坏。
2）良好的透气性。铸型或型芯中产生的气体能够通过砂粒间的空隙顺利排出型（芯）外，以消除或减少铸件中的气孔缺陷。
3）对铸件收缩的可退让性（或容让性）。当铸件冷却收缩时，铸型会发生相应的变形和退让，图1-3。
4）一定的耐火度和化学稳定性。在高温液态金属作用下，造型材料不软化；不与液态金属发生化学反应；不产生或少产生反应性气体。
5）良好的工艺性能，即在造型、制芯时不粘模，具有好的型（芯）砂流动性和可塑性；在铸件落砂和清理时具有好的出砂性。
6）对于铝、镁合金，还要有保护性，以防止合金在浇注和凝固过程中氧化、燃烧。
第一篇金属液态成形与铸造工艺设计
