5、铬矿砂：又称铬铁矿砂，主要是CrO，其次为MgO、FeO、AlO少量SiO和其他杂质。
23232
碳酸
盐为有害杂质，遇高温金属液分解产生二氧化碳，使铸件产生气孔。故铬矿砂应经过900℃的高温焙烧使碳酸盐分解然后再加工破碎制得。铸造用铬矿砂含CrO不少于36%，最好大于50%。
32
特点：热化学性质比较稳定，不与氧化铁发生化学反应，在1700℃以前无相变反应，体积较稳定，具有较强的抗液体金属渗透的能力，常用来生产锰钢件、厚壁铸钢件。
6、镁砂：主要成分为氧化镁，由菱镁矿在1500℃至1650℃煅烧、破碎、筛分得到。镁砂熔点在1840至2000℃，蓄热系数约为硅砂的1.5倍，呈碱性，不与氧化锰和氧化铁反应，常用作生产高锰钢铸件的面砂或芯砂使用。也可作为碱性炉衬。 粘结剂的的分类：
按粘结机理分：物理粘结剂：粘土粘结剂，化学粘结剂：硅溶液、水玻璃和有机粘结剂。 按组分分：无机粘结剂：铸造用粘土、膨润土、水泥、硅溶胶、水玻璃硅酸乙酯。有机粘结剂：植物油、合脂、各种树脂。有机粘结剂包括：植物类、石化副产品、合成树脂 水玻璃的硬化方法：焙烧硬化法、CO硬化法和自硬化法。水玻璃的化学式为Na0·mSiO，222m为两者的摩尔比，成为模数。 常用型芯砂：水玻璃石英砂、“七〇”砂、碱性酚醛树脂石英砂、呋喃树脂石英砂。 金属型材料要求：
1、有良好的高温力学性能，尤其是热疲劳强度
2、良好的热稳定性：高温抗氧化性、抗生长性、抗腐蚀性、抗熔焊性。 3、良好的室温强度，可承受各种机械作用、摩擦作用。 4、良好的导热性能，减少铸型温度梯度、减少热应力。 5、具有良好的加工性能，以减少铸模的制造难度，降低成本。 6、价格便宜 金属型常用材料及特点：
1、铸铁：灰口铸铁基体为珠光体加铁素体，减小铸型生长，提高铸型热稳定性，减少外裂纹的生成。球墨铸铁具有较高的热稳定性和耐蚀耐热性，较高的力学性能，生长倾向小。适于制造大型的金属型，可用来浇注大型黑色合金铸件和有色金属铸件
2、铸钢或锻钢：优点为可不加工或少加工，与铸铁型相比，力学性能、抵抗内表面龟裂能力，抗翘曲变形能力好，可对缺陷部位进行修补，缺点是制造成本高。铸钢用于形状简单、尺寸较大的黑色合金铸件，锻钢用于形状复杂的铝镁合金小型件。
3、铜及其合金:使用频率较低，主要用于需要激冷或局部激冷的铸件，可用作生产单晶。 4、铝合金：具有良好的力学性能，制造成本低，导热性好。浇注前需进行阳极化处理，使铸型表面形成氧化膜。适用于批量不大的轻合金铸件。
6 压铸材料：
一般选用合金钢，含有W、Co、Cr、Ni等元素。
W含量一般较高，热膨胀系数小，耐磨性好、硬度高、耐热性好，淬火深度大，缺点是韧性差。 Cr可以在高温小生成稳定的氧化膜，防止继续氧化，还可以提高硬度、耐热性、耐蚀性，淬火变形小、热膨胀系数小
少量的V可以改善切削性能，减小淬火深度 Ni可以提高钢的硬度和韧性，显著提高钢的耐蚀性 Mo可以使钢保持原有的力学性能，细化晶粒。 Co可以提高钢的硬度和韧性。
要控制C的含量，否则降低钢的导热性，易使表面产生裂纹。 铸造用辅料：
涂料、胶合剂、合箱辅料、修补膏、排气材料、冒口芯、保温冒口套、保温覆盖剂、保温发热剂和陶瓷管。 涂料的组成及作用：
1、耐火材料:主体成分，由耐火的或易剥离的粉体组成，防止液态金属与铸型之间发生热作用、机械作用、物理化学作用。铸钢件常用石英粉、锆英粉、刚玉粉、铝矾矿粉、莫来石粉、铬矿粉、镁砂粉。铸铁件常用石墨粉、石墨与铝矿粉或锆英粉组成的混合粉。铜合金常用石墨粉和滑石粉。铝镁合金常用滑石粉。金属型铸造常用氧化锌、白垩粉、二氧化钛、滑石粉、石墨粉。 2、粘结剂：为提高涂料层的强度，使涂料能牢固的贴附在铸型和芯子表面。分为:无机型、有机型粘结剂。高温型、低温型粘结剂。
3、载体：分散和运载耐火材料并使耐火材料悬浮在载体内，使涂料保持一定的粘度和密度，以便将涂料喷涂或涂刷到铸型或芯子表面。分为水基和醇基，水基刷过后需烘干。
4、悬浮剂：赋予涂料一定的粘度，以阻止耐火材料颗粒下沉，使耐火材料尽可能有效的悬浮。 5、其他添加材料：
表面活性剂：用来改善涂料对铸型及芯子表面的浸润渗透能力，降低涂料的表面张力。 消泡剂：用来消除涂料中的气泡。
防腐剂：用来避免涂料中的有机物因受霉菌和微生物的作用而发生变质。
防潮剂：在涂料中加入少量硅烷等物质。待涂料干燥后，能形成一层憎水膜，可防止涂料吸潮。 特殊附加物：为防止镁合金氧化，在涂料中加入合金元素；为防止铸铁件表面产生白口层，可在涂料中加入硅铁粉。 各类浇注系统的特点及适用范围：
封闭式浇注系统具有很好的挡渣作用，适合于中小型铸铁件。
开放式浇注系统充型平稳，对型壁的冲刷比较小，但挡渣能力不是很好。主要用于易氧化的有色金属铸件，球磨铸铁铸件及使用漏包浇注的铸钢件。
顶注式浇注系统所形成的凝固温度场符合顺序凝固，利用冒口补缩，对砂型底部的冲击力比较大，容易产生砂眼、铁豆等缺陷，利于充型，易产生氧化。适用于高度不大的铸件薄壁件。 底注式浇注系统充型稳定、冲击力小，型内气体易于排出，所形成的温度场不符合顺序凝固，不利于补缩。适合于高度不大的结构的复杂的铸件，如铸钢件、铝合金件、无锡青铜件和黄铜铸件。 中间注入式浇注系统兼顾有顶注式和底注式浇注系统的优缺点，适用于中等重量中等壁厚的7
铸件，但上箱不宜太高。气的上浮和排入冒口，所形成液面上升平稳，利于渣、结题式浇注系统对铸型的冲击力小， 的温度场有利于顺序凝固，适合于大型铸件的生产。浇注系统的作用： 1、构成浇包与铸件型腔的通道，使金属液体平稳的充入铸型。 2、挡渣并排除型腔中的气体。 3、调节型腔内的温度分布，实现顺序凝固 4、调节系统中个组元的流量，使充型时间控制在一定范围内。浇注系统设计方法：
1、公式计算法：GG?F? 阿赞公式：内6???H.31?10tt2gH00032;。γ为金属液重度，；G为铸件总浇注重量，NF实际为控流面积，即最小界面处，mN/m H为作用为内浇道的压头，Pa。为
内
浇注时间，μ为粘度系数；ts；0 浇注时间常根据经验公式确定：Gst?为铸型内金属对于重量小于4500N、壁厚为2.5-15mm，形状复杂的铸铁件有G， 为影响系数。N，s液重量，?3G?st 。s为系数一般去0.96对于10吨以下的大中型铸铁件有，δ为铸件壁厚，1t?s2pG。p对于重型铸铁件可使用下述公式为系数一般取0.62.
1
2
2、经验法：以流体力学为基础，进行简化与合并结合生产实践经归纳出三种方法，即大型和重
型铸件的设计方法、中小型复杂件的设计方法和简单小件的设计方法。 3、图表法：索伯列夫图 浇注系统校核方法：
包括三种方法：上升速度方法、剩余压头校核和工艺出品率校核。 1、上升速度法：适用于大型铸钢件
第一步是确定金属液在铸型中的上升速度的控制范围，要求浇注速度大于临界。
G?t，G为铸件毛重，不包含顶部冒口，kg第二步确定浇注时间：。n为包孔数量，q为 nq金属
液流量，kg/s
第三步金属液流量计算，可查表，然后可求出浇注时间。
H?v，第四步计算实际上升速度根据H为铸件的浇注高度。计算出后可与表中查出的数据 t对比，
若两者相近或者或者计算的浇注速度大于表中的速度，说明所选择的包孔直径和数量是合理的，否则返回第二步进行调整，直至合理。 第五步，根据包孔直径计算直浇道直径。
第六步，直浇道确定后，其他尺寸可以由所属类型浇注系统的比例关系计算出来。
2、剩余压头校核：为了保证金属液能充满距离直浇道铸件最远处的最高位置，金属液的静压头必须足够大，剩余压头必须大于或大于某一临界值。剩余压头临界值由下式计算H?Ltanα，L为铸件相对于直浇道而言最远处的最高点到直浇道中心线之间的水平距临8
，，大件薄壁件取8-9为压力角，单位为°，对于中小件薄壁取13-14，厚壁取6-7离。α 为浇注位置中铸件的高度。H>H，H+H厚壁取5-6.核算时应满足H>H，或者
cm0临临c
、工艺出品率校核：
所计算的工艺出品率与表中的数据进行比较，以评价所设计的浇注系3 统是否合适，如果数据不理想，可根据具体情况作适当调整。 各组元断面比例关系影响因素： 浇注系统的种类、合金的种类、浇注方式。 各种合金浇注系统特点：、铸钢件：熔点高、流动性差、收缩大、易产生缩孔、缩松、热裂和变形等缺陷，要求浇1注系统结构简洁，断面尺寸大，充型快而平稳，有利于顺序凝固。一般采用漏包浇注。浇口 杯、浇道、布局一般在侧冒口位置或其他不能引起缩孔缩松的位置引入。、灰铸铁：流动性好，凝固收缩率小，铁水中渣和夹杂物的含量较多，可以采用过滤网进2 行挡渣。石墨由于密度比铁小，会出现自膨胀。采用转包浇注。、可锻铸铁：含碳、硅含量较低，流动性比灰铸铁低一些，因此浇注系统的尺寸比灰铸铁3集渣包和冒口来大一些，浇注系统要考虑设置除渣能力，一般通过设置过滤网、阻流浇道、 解决。、球墨铸铁：与灰铸铁相比无根本的区别，但是需要保证铁水在充型过程中流动平稳、通4 畅，断面尺寸比灰铸铁大20%-100%，一般采用半封闭式或开放式浇注系统。、轻合金：镁铝合金属于轻合金，特点是熔点低、导热系数大、收缩较大，易氧化和吸气。5浇注系统应充型平稳，不易产生飞溅、冲击和涡流，利于补缩，一般采用底注开放式或垂直 缝隙式，可采用过滤网挡渣。、铜合金：所有铜合金都存在易氧化的特点，铜在熔化时要严格遵循同一牌号同一坩埚的6原则，防止产生气孔。铝青铜易产生集中缩孔、易氧化、易夹渣，多采用底注开放式浇注系统，常配设滤渣网和集渣包。锡青铜和磷青铜易产生缩松、氧化不强烈，可采用雨淋式、压采用一般冒口尺寸不大。黄铜应采用顺序凝固原则设计浇注系统，边式等顶注式浇注系统， 冒口补缩。 补缩系统设计任务： 通过合理的设计冒口、冷铁和补贴，实现顺序凝固和均衡凝固，获得符合质量要求的铸件。 合金元素对体收缩率的影响：Al、Cr、Si、C的含量越高，碳钢体收缩率越大；W、Ni越多，合金钢的体收缩率越小，Mn 越多，合金钢的收缩率越大。 缩孔的形成机理：使得与补缩通道相连的后凝
固部位的凝固在铸件的凝固过程中，补缩通道由于凝固而堵塞， 收缩得不到金属液的补充因而产生缩孔。 缩松的形成机理：晶粒或枝晶的生长使微小的补缩通道与缩孔的形成机理类似，由于凝固区域区域同时凝固， 堵塞后，凝固的部位得不到金属液的补缩，产生缩松。一般分布在铸件的中心或轴线区域。 有效补缩距离的确定：，100mm5:1）当板厚δ≤1、水平方向的有效补
缩距离：对于平板类铸件（断面宽厚比大于δ10，末端区=2.5=2δ，末端区δ。对于杆类铸杆，当断面为正方形时，冒口区=冒口区20δ。=
2、垂直方向的有效补缩距离：可利用补贴计算方法求出。 冒口的作用：
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1、为铸件的形成提供补缩合金液，补偿合金的收缩。
2、排出铸件形成过程中产生的气体，接收上浮的渣和夹杂物。 3、调节铸件的温度场使之符合顺序凝固和均衡凝固。 4、利用明冒口来检查合箱后的铸件尺寸，观察充型情况。 冒口的种类：
1、根据顶部结构分为：明冒口、暗冒口。
2、根据冒口的放置位置可分为：顶冒口、侧冒口和压边冒口。 3、根据冒口的传热特点可分为:普通冒口、保温冒口和发热冒口。 4、根据冒口的结构特点可分为：圆柱形、腰形、球形和异形冒口。 5、其他还包括易削冒口、大气压力冒口。 冒口的安放位置原则：
1、有利于实现顺序凝固。
2、应安放在铸件最后凝固处或热节处。 3、应安放在铸件最高处。
4、冒口安放在不同高度处，冒口之间应该用冷铁隔绝补缩通道。 模数的计算：
铸件的模数不是单一的，在对铸件进行模数的计算时，先将铸件划分成几个独立的凝固区域，该区域的铸件由基本的几何体构成，然后分别对每个区域进行计算。区域划分的主要依据是根据铸件的几何结构和散热性质。在对杆和板的模数计算时，杆的两端、板的四周按非散热面面处理。筒的两端同样按非散热面处理，由于筒内壁的散热存在热饱和性，处理时要对筒的壁厚增大。 模数法的设计依据：
该方法的基本原理是，按一定顺序设计铸件与冒口、铸件内部的凝固时间，即t≥t＞t一般有M/M=1.2。
件末端区冒口区冒件
颈冒
，t＞t。
热节圆设计冒口的步骤：
1、根据铸件的结构、补缩距离来划分独立的补缩区域，确定冒口的种类和形状位置和数量。 2、计算出每个冒口所补缩区域的铸件重量，并求出该区域的虚拟收缩量G。G=（1.5-1.6）ε
缩缩
G。 3、求出冒口补缩位置处铸件的热节圆直径，并根据铸型中的尖角效应对热节圆直径作适
件v
当修正。
4、根据热节圆直径和铸件的收缩量查公式表格确定冒口尺寸和重量。 5、计算出该区域的收缩量，即铸件加冒口的总收缩量。
6、冒口的校核计算通过虚拟补缩量看看补缩量是否符合要求。如不符合则重新进行冒口计算。 液量补缩法的内容：
由总补缩量：V=ε（V+V）和冒口的补缩量：V=V×η，以及V=V联立，得到
件
补冒冒件冒缩v补
?VV?。 冒
??-均衡凝固法的设计要点：
1、冒口不必晚于铸件凝固，即冒口模数或热节可以小于铸件。 2、浇冒口不应直接开在铸件的几何热节上，但又应靠近热节处。 3、热节处一般采用安放冷铁的方法来实现凝固时间的均衡。 4、采用刚性铸型，以利用石墨化所产生的膨胀。
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各种合金冒口设计的特点：
1、铸铁件：采用传统的冒口设计方法。包括模数法、液量补缩法、热节圆法，冒口的结构特点是采用一般结构的普通冒口，还可以使用保温冒口和发热冒口。
2、球铁件：由于球铁件在共晶凝固时发生石墨膨胀。要求铸型的刚度好，一般不采用常规的大冒口设计。可采用压边冒口、全压力冒口和控制压力冒口。 冷铁的主要作用：
1、控制或加快被激冷区的凝固速度，有利于防止铸件的变形、热裂和偏析。细化该区域的基体组织和表面组织，提高局部区域的硬度和耐磨性。
2、与冒口一起形成补缩区域，实现顺序凝固，扩大冒口的补缩范围，防止缩孔和缩松的产生。 3、形成人为末端区，分割凝固区域。
4、对热节处进行激冷，防止该处产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷。 冷铁的分类：
1、按冷铁的放置位置分：分为外冷铁和内冷铁。 2、按冷铁的激冷方式分：分为直接冷铁和间接冷铁。 3、按冷铁的形状分：分为普通冷铁和成形冷铁。 4、按与铸件的结合方式划分：熔焊型和非熔焊型。 常用的手工造型方法:
包括：模样造型（整模或分模）、刮板造型、实型造型、砂箱造型、脱箱造型、组芯造型和地坑造型。 铸型和砂型的种类：
包括：湿型、烘干型、自硬型，还包括对应的芯。 模样材料及其特点：
1、木模：一般不适用新鲜木材，优点：轻便，易加工，价格低，缺点是强度低、易吸潮变形、精度低、寿命短。适用于小批量手工造型。
2、菱苦土：由菱苦土、卤水和木屑构成。填敷在支撑骨架上，经硬化后，形成模样，特点是价格低、易加工，生产周期短，特别容易做成曲面形状。缺点是不易修改，适用于小批量手工造型。 3、金属模：一般采用灰铁、球铁、铸钢、铝。特点：表面光洁度好、尺寸精准、强度高、刚性大，使用寿命长，缺点是加工难，材料及加工成本高，适用于小件大批量造型。
4、塑料模：采用环氧树脂玻璃钢材料，特点：形状具有任意性，制造修理简便、表面光洁度好，不吸潮、变形小、质轻耐磨、寿命长，造价仅为金属模的20%-50%，缺点是导热性差，不宜在砂温较高的流水线上使用。
5、聚苯乙烯泡沫塑料模：特点：造型简便，造价极低、加工性好，缺点是舂砂时易变形，适用于消失模铸造、负压实型铸造、单件小批量铸造尤其是大中型铸件。 模样的结构：
1、木模：圆柱形采用筒型结构，可采用横截面积进行加强，圆的直径较大时，可采用框架加强。方体内部采用框架结构
2、菱苦土：用木材和钢材制作骨架，骨架应距离表面30mm，其中15mm用来涂抹菱苦土，15mm用来钉木条。
3、金属模：采用空心模样，并用加强筋甚至是框架来提高铸型的强度和刚度，在保证使用寿命、足够的强度和刚度的前提下尽量减轻模样的壁厚和重量，壁厚的计算公式如下，形状简单的金属型采用机加的方法成形，较复杂难于加工的模样可采用陶瓷型等精密铸造法铸出。δ=x（1+0.0008L） δ为模样壁厚 mm，x为经验系数，铝合金取6，铜合金和铸铁取5。
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铸造工艺学汇总
