铸造手册 第5卷 铸造工艺(第4版)

第4版前言

第3版前言

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第1版前言

本书主要符号表

第1章绪论1

1.1铸造工艺（技术）的发展历史1

1.1.1铸造工艺（技术）的古代发展史1

1.1.2铸造工艺（技术）的现代发展史2

1.2铸造工艺（技术）发展展望7

1.2.1铸造工艺技术向节能节材方向发展8

1.2.2铸造工艺技术向少无污染方向发展8

1.2.3铸造工艺技术向提高铸件尺寸精度

方向发展8

1.2.4铸造工艺技术向生产少无缺陷铸件

方向发展8

1.2.5满足新的铸造合金发展的铸造新

工艺开发8

1.2.6提高增材制造技术的应用水平9

1.2.7加强铸造标准体系建设9

参考文献9

第2章铸造工艺设计基础10

2.1金属液充型过程的流体力学10

2.1.1金属液的流体力学特性10

2.1.2充型过程的流体力学计算10

2.1.3浇注系统大孔出流理论13

2.1.4金属液表面湍流表征与控制14

2.2金属液的充型能力17

2.2.1金属液充型能力的基本概念17

2.2.2影响充型能力的因素18

2.2.3提高充型能力的措施22

2.3金属液与铸型的相互作用22

2.3.1热作用22

2.3.2物理、化学作用23

2.3.3机械作用23

2.4铸件一次结晶的控制23

2.4.1固溶体型合金的结晶控制24

2.4.2共晶型合金的结晶控制25

2.5铸件的凝固25

2.5.1铸件的凝固方式25

2.5.2几种典型合金的凝固方式27

2.5.3合金的凝固方式与铸件质量的

关系29

2.5.4铸件的凝固时间和凝固速度30

2.6铸件的收缩31

2.6.1铸钢的收缩31

2.6.2铸铁的收缩32

2.6.3铸件的实际收缩33

2.6.4缩孔和缩松34

2.6.5铸件的热裂38

2.6.6铸件的铸造应力、冷裂及变形39

2.7铸件中的气体和非金属夹杂物42

2.7.1铸件中的气体42

2.7.2铸件中的非金属夹杂物45

参考文献48

第3章铸造工艺设计49

3.1铸件结构工艺和铸件的先期

质量策划49

3.1.1零件结构的铸造工艺性49

3.1.2铸件开发的先期质量策划75

3.2砂型铸造方法的分类与选择75

3.2.1湿型砂造型75

3.2.2化学黏结剂砂造型81

3.2.3消失模铸造89

3.2.4负压铸造96

3.2.5制芯方法的分类和选择100

3.2.6无模砂型（芯）制作工艺111

3.3铸造工艺方案的确定120

3.3.1浇注位置的确定120

3.3.2分型面的确定122

3.3.3砂箱中铸件数量及排列的确定125

3.4工艺参数127

3.4.1铸件尺寸公差127

3.4.2铸件重量公差129

3.4.3机械加工余量130

3.4.4铸件线收缩率与模样放大率133

3.4.5起模斜度135

3.4.6非加工壁厚的负余量138

3.4.7*小铸出孔和槽138

3.4.8工艺肋139

3.4.9反变形量141

3.4.10工艺补正量143

3.4.11分型负数145

3.4.12浇注温度和出炉温度145

3.4.13落砂和松箱149

3.5砂芯设计150

3.5.1砂芯的分类150

3.5.2砂芯设置的基本原则150

3.5.3砂芯的固定和定位152

3.5.4芯头的尺寸和间隙159

3.5.5砂芯负数164

3.5.6芯撑和芯骨165

3.5.7砂芯的排气、拼合及预装配193

·ⅩⅨ·3.6浇注系统设计195

3.6.1浇注系统的类型及特点195

3.6.2浇注系统引入位置的确定202

3.6.3浇注系统结构尺寸的设计203

3.6.4灰铸铁件浇注系统尺寸的确定208

3.6.5可锻铸铁件浇注系统尺寸的确定217

3.6.6球墨铸铁件浇注系统尺寸的确定220

3.6.7铸钢件浇注系统尺寸的确定224

3.6.8非铁合金铸件浇注系统尺寸的

确定246

3.6.9特殊形式浇注系统尺寸的确定270

3.6.10浇注系统各单元结构和尺寸303

3.7冒口设计311

3.7.1冒口的分类和设计原则311

3.7.2铸钢件冒口设计312

3.7.3铸铁件冒口设计365

3.7.4非铁合金铸件冒口设计387

3.8冷铁设计397

3.8.1冷铁的作用和常用材料397

3.8.2外冷铁设计398

3.8.3内冷铁设计415

3.9出气孔设计425

3.9.1出气孔的作用和设置原则425

3.9.2出气孔的分类、结构及尺寸425

3.10砂型和砂芯的烘干428

3.10.1油类黏结剂砂芯的烘干428

3.10.2黏土砂型和砂芯的烘干429

3.10.3水玻璃砂型和砂芯的烘干429

3.10.4地坑砂型的烘干429

3.10.5砂芯的微波加热烘干430

3.11铸型装配431

3.11.1下芯431

3.11.2合型和定位434

3.11.3合型力和紧固436

3.12铸造工艺图和工艺卡片437

3.12.1铸造工艺符号及其表示方法437

3.12.2工艺卡片447

3.13铸造工艺设计实例456

3.13.1典型灰铸铁件铸造工艺

设计实例456

3.13.2典型球墨铸铁件铸造工艺

设计实例464

3.13.3典型铸钢件铸造工艺设计实例468

3.14铸造工艺CAD/CAE473

3.14.1计算机辅助设计软件介绍473

3.14.2铸造工艺CAD474

3.14.3铸造工艺CAE480

3.15铸造标准503

3.15.1铸造标准的管理503

3.15.2铸造标准汇总504

3.15.3铸造行业国际标准化工作514

参考文献515

第4章铸造工艺装备517

4.1模样517

4.1.1模样的分类及应用范围517

4.1.2模样尺寸的计算与标注518

4.1.3常用模样的材料518

4.2模板521

4.2.1模板的分类及应用范围521

4.2.2模底板的结构和尺寸521

4.2.3模样与模底板的装配538

4.2.4模板装配结构图举例549

4.3砂箱551

4.3.1砂箱的分类和结构551

4.3.2砂箱的选择和设计558

4.3.3砂箱各部分的结构和尺寸560

4.4芯盒589

4.4.1芯盒的分类及应用范围589

4.4.2芯盒设计的一般原则592

4.4.3热芯盒的设计607

4.4.4壳芯盒的设计634

4.4.5冷芯盒的设计641

4.4.6手工芯盒的设计648

4.4.7无机芯盒的设计659

4.5铸造模具的表面强化处理661

4.6制芯设备664

4.6.1壳芯制芯机664

4.6.2热芯制芯机665

4.6.3冷芯制芯机668

4.6.4无机制芯机671

4.7造型设备673

4.7.1气冲造型机673

4.7.2震击造型机和震压造型机679

4.7.3射压造型机685

4.7.4高压造型机693

4.7.5静压造型机697

·ⅩⅩ·4.8其他工艺装备709

4.8.1压砂板709

4.8.2填砂框711

4.8.3砂箱托板711

4.8.4套箱711

4.8.5浇注系统模具711

4.8.6烘芯板716

4.8.7砂芯修磨用具723

4.8.8砂芯涂料夹具725

4.8.9砂芯检验用具725

4.8.10组芯夹具和下芯夹具728

4.8.11金属型及半金属型装备730

参考文献733

第5章铸件的落砂、清理及后处理734

5.1铸件的落砂除芯736

5.1.1铸件的冷却736

5.1.2机械落砂除芯739

5.1.3水力清砂748

5.1.4电液压清砂752

5.1.5电化学清砂752

5.2铸件的浇冒口、飞翅和毛刺的去除755

5.2.1锤击敲断和机械胀断755

5.2.2锯割、砂轮切割和冲切756

5.2.3碳弧气刨757

5.2.4等离子切割758

5.2.5氧弧熔断棒切割758

5.2.6氧乙炔焰气割758

5.3铸件的表面清理759

5.3.1铸件表面清理方法及适用范围759

5.3.2选用铸件表面清理设备的原则759

5.3.3常用铸件干法清理设备的特点及

适用范围760

5.3.4滚筒表面清理763

5.3.5喷丸表面清理765

5.3.6抛丸表面清理769

5.3.7铸件的表面铲磨776

5.3.8多功能组合清理机777

5.3.9铝合金铸件表面自动化清洗单元778

5.4铸件的矫形779

5.4.1矫形方法779

5.4.2矫形设备的分类和选择781

5.4.3矫形模782

5.4.4铝合金结构件的矫形784

5.5铸件的挽救785

5.5.1铸件挽救的定义和意义785

5.5.2铸件缺陷分析785

5.5.3铸件挽救技术的分类785

5.5.4电弧焊修补技术827

5.5.5气焊修补技术831

5.5.6钎焊修补技术834

5.5.7液膜溶解扩散焊修补技术836

5.5.8能量微分输入法修补技术837

5.5.9喷覆法修补技术837

5.5.10粘补技术841

5.5.11浸渗技术843

5.6铸件残余应力（内应力）846

5.6.1铸件残余应力的预测846

5.6.2减少铸件残余应力的产生847

5.6.3铸件残余应力的检测847

5.6.4铸铁件内应力的消除848

5.6.5铸钢件内应力的消除851

5.6.6非铁合金铸件内应力的消除853

5.7铸件的防锈涂装854

5.7.1铸钢件和铸铁件的防锈涂装854

5.7.2非铁合金铸件的防锈处理864

参考文献868

第6章铸件质量检验869

6.1铸件质量评定方法869

6.2铸件外观质量检验872

6.2.1铸件形状和尺寸的检测872

6.2.2铸件表面粗糙度的评定876

６.2.3铸件重量的检测879

6.2.4铸件浇冒口残余量的检验879

6.2.5铸件表面和近表面缺陷的

目视检测880

6.2.6铸件内腔质量的检测880

6.3铸件内在质量检验881

6.3.1铸件力学性能检测881

6.3.2铸件特殊性能检验883

6.3.3铸件化学成分分析884

6.3.4铸件显微组织检验886

6.3.5铸件气密性试验 887

6.4铸件的无损检测887

6.4.1铸件表面和近表面的无损检测888

6.4.2铸件内部质量的无损检测897

6.4.3铸件质量无损检测新技术907

参考文献909

第7章金属件增材制造与数字化

绿色铸造911

7.1金属件直接增材制造技术911

7.1.1金属件激光烧结成形增材制造911

7.1.2金属件电子束熔化增材制造917

7.1.3金属件熔化液滴喷射沉积

增材制造919

7.1.4金属件电弧增材制造920

7.1.5金属件复合增材制造920

7.2金属件间接增材制造技术923

7.2.1砂型铸造领域的增材制造923

7.2.2熔模铸造领域的增材制造927

7.3无模铸造复合成形技术930

7.3.1无模铸造复合成形方法及原理931

7.3.2无模铸造复合成形型砂材料931

7.3.3无模铸造复合成形工艺及装备931

7.3.4无模铸造复合成形技术应用案例934

7.4数字化绿色智能铸造技术937

7.4.1典型的绿色造型材料937

7.4.2典型的绿色铸造工艺938

7.4.3典型数字化绿色铸造系统及装备939

7.4.4数字化绿色熔炼与定量化

浇注系统941

7.4.5典型复杂铸件绿色后处理技术943

7.4.6铸造后的回收再利用技术及系统943

参考文献944

第8章铸造车间工艺设计948

8.1铸造车间948

8.1.1铸造车间的分类948

8.1.2车间组成和年时基数949

8.1.3生产纲领951

8.1.4设计原则951

8.2生产工部的工艺设计952

8.2.1造型工部设计952

8.2.2熔炼工部设计958

8.2.3制芯工部设计964

8.2.4砂处理工部设计968

8.2.5清理工部设计972

8.3铸造车间工艺设计的新理念976

8.3.1智能制造976

8.3.2数字化信息系统978

8.3.3环保新工艺979

参考文献981