铸造工艺学

本书是在总结作者多年来从事铸造工艺学课程教学经验的基础上编写的，全书共分金属与铸型材料的相互作用、粘土型砂、有机粘结剂砂、浇注系统、冒口及冷铁、铸造工艺设计等6章。本书紧密结合航空工业铸造生产的特点，以铝、镁合金铸造为主，同时兼顾了铸钢和铸铁的铸造工艺。本书在内容上强调知识体系的逻辑性，尽可能反映*新科研成果，在叙述上由浅入深，注重理论联系实际。本书可作为以铝、镁等轻合金铸造为主的航空航天高等院校材料成型及控制工程专业铸造方向的教材，也可供其他高等院校铸造专业师生和从事铸造专业工作的科研、生产和工程技术人员参考。

编者前言绪论10.1铸造生产的概念、特点及其重要性10.2我国铸造技术的发展20.3砂型铸造方法的分类及发展50.4本课程的内容及要求7第1章金属与铸型的相互作用81.1概述81.2金属与铸型的热作用91.2.1金属对铸型的加热及铸件的冷却91.2.2铸型湿分的迁移和强度变化111.2.3铸型体积的变化141.2.4夹砂161.3金属与铸型的机械作用201.3.1金属液对铸型表面的冲刷作用201.3.2金属液对铸型表面的动压力和静压力201.3.3铸型的机械阻碍应力211.4金属与铸型的化学和物理化学作用211.4.1燃烧221.4.2黏砂231.4.3侵入性气孔251.5铸渗现象28习题28第2章黏土型砂292.1概述292.2铸造用原砂292.2.1石英质原砂292.2.2非石英质原砂302.2.3铸造用砂的基本要求 352.2.4铸造用砂的颗粒组成 372.2.5铸造用砂的颗粒形状 372.2.6铸造用砂的分类、表示方法 382.2.7宝珠砂的应用*392.3铸造用黏土412.3.1黏土的矿物成分412.3.2黏土的矿物结构422.3.3黏土的黏结机理452.3.4黏土的受热变化522.3.5黏土的质量及种类的鉴别522.3.6黏土的合理使用542.4黏土型砂的性能及其影响因素552.4.1概述552.4.2影响黏土型砂性能的主要因素562.4.3型砂的强度理论562.4.4黏土型砂的主要性能及主要影响因素58习题66第3章有机黏结剂砂673.1概述673.1.1砂芯的作用673.1.2对砂芯的要求673.1.3砂芯的分级683.1.4砂芯黏结剂的分类693.1.5砂芯黏结剂的选用703.1.6制芯方法的类别及其发展703.2油砂和合脂砂713.2.1植物油及油砂713.2.2合脂砂773.3合成树脂砂803.3.1壳芯(型)砂803.3.2热芯盒法树脂砂853.3.3温芯盒法893.3.4自硬冷芯盒法树脂砂903.3.5气硬冷芯盒法树脂砂99习题104第4章浇注系统1054.1概述1054.1.1液态金属在浇注时的特性1054.1.2对浇注系统的要求1064.2液态金属在浇注系统中的流动情况1074.2.1液态金属在浇口杯中的流动情况1074.2.2液态金属在直浇道中的流动情况1114.2.3液态金属在横浇道中的流动情况1144.2.4液态金属在内浇道中的流动情况1224.3浇注系统的类型及应用范围1224.3.1按金属液引入铸件型腔的位置分类1224.3.2按浇注系统各单元截面面积的比例分类1284.4液态金属引入位置的选择1294.4.1概述1294.4.2选择液态金属引入位置的原则1304.5浇注系统的截面尺寸计算1324.5.1按流体力学近似计算——奥赞公式1324.5.2反推法确定浇注系统截面尺寸1404.5.3缝隙式浇注系统的设计1424.5.4浇口杯尺寸的确定1444.6浇注系统大孔出流理论及设计1444.6.1浇注系统截面比与内浇道出流速度的关系1454.6.2浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道四单元浇注系统大孔出流研究148习题154第5章冒口及冷铁1555.1概述1555.2冒口的作用、种类及对它的要求1555.2.1冒口的作用1565.2.2对冒口设计的要求1565.2.3冒口的种类1575.3冒口位置的选择1595.3.1冒口的补缩原理1605.3.2冒口位置的选择1655.4冒口尺寸的计算1675.4.1比例法1675.4.2公式计算法1715.4.3模数法1735.4.4三次方程法1745.4.5补缩液量法1745.4.6评定冒口补缩作用的方法1755.5铸铁件实用冒口1775.5.1铸铁的体收缩1775.5.2实用冒口设计法1775.5.3铸铁件的均衡凝固技术1805.6特种冒口1845.6.1提高冒口补缩效率的方法1845.6.2易割冒口1875.7冷铁及铸筋1885.7.1冷铁的作用1895.7.2冷铁材料1915.7.3冷铁的设计1915.7.4铸筋196习题196第6章铸造工艺设计1976.1概述1976.1.1设计依据1976.1.2铸造工艺设计的内容与程序1986.1.3铸件的试制工作1986.2产品零件的铸造工艺性分析1996.2.1零件技术要求的铸造工艺性分析1996.2.2铸件结构工艺性分析2006.3铸造工艺方法的选择2106.3.1铸造方法的选择2106.3.2砂型铸造方法的选择2136.4铸件浇注位置和分型面的选择2146.4.1选择铸件浇注位置的主要原则2146.4.2铸型分型面的选择2166.5铸件机械加工初基准和划线基准的选择2196.6铸造工艺设计的主要参数2216.6.1铸件机械加工余量2216.6.2铸件工艺余量2226.6.3工艺补正量2236.6.4铸造斜度2246.6.5铸件线收缩率2256.7砂芯设计2256.7.1确定砂芯形状、个数2256.7.2芯头的设计2266.8铸型通气方法和砂型内框尺寸2306.8.1铸型的通气2306.8.2砂箱内框尺寸的确定2306.9铸造工艺技术文件的绘制2316.9.1铸造工艺图的绘制2316.9.2铸件图的绘制2316.9.3铸型装配图的绘制2346.9.4铸造工艺规程和工艺卡的编制234习题237参考文献238

自从*1997年开展第四次高等学校专业目录调整以来，材料成形及控制工程专业的人才培养出现了不同的发展趋势：一是以研究型大学为主，按大类培养，以培养材料科学与工程大类专业人才为主，强调宽口径、厚基础，不再培养原来传统的铸、锻、焊专业工程技术人才；二是以在专业目录调整之前开设铸造等传统专业的教学研究型大学为主，这些学校已长期形成了铸、锻、焊等传统专业办学模式，因此在大类专业培养的基础上，继续按专业方向培养；三是一些新建本科院校，所建材料成型及控制工程专业无传统专业积淀与痕迹，在向应用型人才培养转型过程中，需要进一步理清办学的专业方向，夯实专业应用基础，因此需要在铸造工艺方面加强课程建设。同时，随着工业化进程的推进，铸造行业蓬勃发展，铸造企业如雨后春笋不断涌现，许多新入行的铸造工程技术人员需要更专更深的专业知识。随着国家环保和节能政策的持续推进，铝、镁合金不仅是航空航天工业的行业需求，也是汽车、机械、新能源等诸多行业的战略选择，铝、镁等轻合金铸造呈现出广阔的需求背景，掌握铝、镁合金铸造专业知识成为铸造专业人才培养的重要方向。 本书正是在这样的双重背景下编写的，本书主要针对材料成形及控制工程专业铸造专业方向的高等学校学生学习的需要，同时可供从事铸造专业工作的科研、生产和工程技术人员参考。铸造工艺学是材料成形及控制工程铸造专业方向的专业核心课程之一，是铸造专业技术人才必须具备的专业知识。它的主要任务是系统地向学生讲授铸造生产中基本、应用也广泛的砂型铸造方法的工艺原理和基本知识，让学生能了解和掌握液态金属与铸型材料的相互作用以及有关缺陷产生的机理及防治措施、造型与制芯材料、浇注系统设计、冒口及冷铁设计、铸造工艺方案设计、铸造工艺参数选择、砂芯设计等知识，使学生具备中等复杂铸件的铸造工艺设计的基本能力，为砂型铸造工艺和相关工艺装备设计打下良好的知识基础。 本书紧密结合航空工业铸造生产的特点，以铝、镁合金铸造为主，同时兼顾铸钢和铸铁的铸造工艺。本书力求以行业需求为导向，以航空企业实际产品铸造工艺设计为典型案例，引入本学科科研成果、国家标准和行业标准，突出分析问题、解决问题能力的培养。本书吸收了由林再学、张延威合编的《轻合金砂型铸造》、曲卫涛主编的《铸造工艺学》和王文清、李魁盛主编的《铸造工艺学》等三本教材的精华，还汲取了许多其他已出版的《铸造工艺学》等教材的重要知识点。谨向上述教材作者致以深切的谢意！ 本书由南昌航空大学余欢教授编写，感谢南昌航空大学严青松教授、卢百平教授给予的帮助。在本书编写过程中还得到了有关企业和个人的许多帮助和支持，在此一并表示衷心的感谢！ 由于编者水平有限，本书难免有不足甚至不当之处，恳请读者批评指正。