《工程實踐訓練基礎》課件第2章

2.1鑄造工藝基礎

2.2砂型鑄造

2.3特種鑄造

2.4鑄件結構工藝性2.1.1液態合金的充型

液態合金填充鑄型的過程，簡稱充型。

液態合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力，稱為液態合金的充型能力(moldfillingcapacity)。在液態合金的充型過程中，有時伴隨著結晶現象。若充型能力不足，在型腔被填滿之前，形成的晶粒會將充型的通道堵塞，則金屬液被迫停止流動，于是鑄件將產生澆不足或冷隔等缺陷。2.1鑄造工藝基礎液態合金的充型能力主要受金屬液本身的流動性、鑄型性質、澆鑄條件及鑄件結構等因素的影響。

1.合金的流動性

液態合金本身的流動能力，稱為合金的流動性。合金的流動性是合金主要鑄造性能之一。合金的流動性愈好，充型能力愈強，愈便于澆鑄出輪廓清晰、薄而復雜的鑄件。同時，合金的流動性好有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮與排除，還有利于對合金冷凝過程所產生的收縮進行補縮。

液態合金的流動性通常以“螺旋形試樣”(如圖2-1)的長度來衡量。顯然，在相同的澆鑄條件下，合金的流動性愈好，所澆出的試樣愈長。表2-1列出了常用鑄造合金的流動性，其中灰口鑄鐵、硅黃銅的流動性最好，鑄鋼的流動性最差。圖2-1螺旋形試樣1—試樣鑄件；2—澆口；3—冒口；4—試樣凸點表2-1常用合金流動性影響合金流動性的因素很多，但以化學成分的影響最為顯著。共晶成分合金的結晶是在恒溫下進行的，此時，液態合金從表層逐層向中心凝固，由于已結晶的固體層內表面比較光滑，對金屬液的流動阻力小，故流動性最好。除純金屬外，其他成分合金是在一定溫度范圍內逐步凝固的，此時，結晶是在一定寬度的凝固區內同時進行的，由于初生的樹枝狀晶體使固體層內表面粗糙，所以合金的流動性變差。顯然，合金成分愈遠離共晶點，結晶溫度范圍愈寬，流動性愈差。圖2-2所示為鐵碳合金的流動性與含碳量的關系。由圖2-2可見，亞共晶鑄鐵隨含碳量的增加結晶溫度范圍減小，流動性提高。圖2-2Fe-C合金流動性與含碳量關系

2.澆鑄條件

1)澆鑄溫度

澆鑄溫度(pouringtemperature)對合金的充型能力有著決定性影響。提高澆鑄溫度，能使合金的粘度下降，流速加快，還能使鑄型溫度升高，合金在鑄型中保持流動的時間長，從而大大提高合金的充型能力。但澆鑄溫度過高，鑄件容易產生縮孔、縮松、粘砂、氣孔、粗晶等缺陷，故在保證充型能力足夠的前提下，澆鑄溫度應盡量降低。

2)充型壓力

液態合金所受的壓力愈大，充型能力愈好。如壓力鑄造、低壓鑄造和離心鑄造，因充型壓力較砂型鑄造提高甚多，所以充型能力較強。

3.鑄型填充條件

液態合金充型時，鑄型阻力將影響合金的流動速度，而鑄型與合金間的熱交換又將影響合金保持流動的時間。因此，如下因素對充型能力均有顯著影響。

1)鑄型材料

鑄型材料的導熱系數和比熱容愈大，對液態合金的激冷能力就愈強，合金的充型能力就愈差。如金屬型鑄造較砂型鑄造容易產生澆不足和冷隔缺陷。

2)鑄型溫度

金屬型鑄造、壓力鑄造和熔模鑄造時，鑄型被預熱到數百度，由于減緩了金屬液的冷卻速度，故使充型能力得到了提高。

3)鑄型中氣體

在金屬液的熱作用下，鑄型(尤其是砂型)將產生大量氣體，如果鑄型排氣能力差，型腔中氣壓將增大，以致阻礙液態合金的充型。為了減小氣體的壓力，除應設法減少氣體的來源外，應使鑄型具有良好的透氣性，并在遠離澆口的最高部位開設出氣口。2.1.2鑄件的收縮

鑄件在冷卻過程中，其體積或尺寸縮減的現象，稱為收縮，它是鑄造合金的物理本性。收縮給鑄造工藝帶來許多困難，是多種鑄造缺陷(縮孔、縮松、裂紋、變形等)產生的根源。

金屬從液態冷卻到室溫狀態要經歷三個相互聯系的收縮階段：

(1)液態收縮。從澆鑄溫度到凝固開始溫度(液相線溫度)間的收縮。

(2)凝固收縮。從凝固開始溫度到凝固終止溫度(固相線溫度)間的收縮。

(3)固態收縮。從凝固終止溫度到室溫間的收縮。合金的液態收縮和凝固收縮表現為合金體積的縮小，使型腔內金屬液面下降，通常用體積收縮率來表示，它們是鑄件產生縮孔和縮松缺陷的基本原因；合金的固態收縮不僅引起合金體積上的縮減，同時，更明顯地表現在鑄件尺寸上的縮減，因此固態收縮常用單位長度上的收縮量(即線收縮率)來表示，它是鑄件產生內應力以致引起變形和產生裂紋的主要原因。

1.鑄件的收縮率

不同合金其收縮率也不同。表2-2為幾種鐵碳合金的體積收縮率。表2-2幾種鐵碳合金的體積收縮率

2.收縮對鑄件質量的影響

1)鑄件的縮孔與縮松

液態合金在冷凝過程中，若其液態收縮和凝固(solidification)收縮所縮減的容積得不到補足，則在鑄件最后凝固的部位會形成一些孔洞，容積較大而集中的稱縮孔(shrinkagecavity)；細小而分散的稱縮松(porosity)，如圖2-3所示。圖2-3縮孔和縮松示意圖一般來講，純金屬和共晶合金在恒溫下結晶，鑄件由表及里逐層凝固，容易形成縮孔。縮孔常集中在鑄件的上部或厚大部位等最后凝固的區域。具有一定凝固溫度范圍的合金，凝固是在較大的區域內同時進行，容易形成縮松。縮松常分布在鑄件壁的軸線區域及厚大部位等。

縮孔和縮松會減小鑄件的有效面積，并在該處產生應力集中，降低其機械性能，縮松還可使鑄件因滲漏而報廢。因此，必須依據技術要求，采取適當的工藝措施對縮孔和縮松予以防止。實踐證明，只要能使鑄件實現順序凝固原則，盡管合金的收縮較大，也可獲得沒有縮孔的致密鑄件。

所謂順序凝固就是在鑄件上可能出現縮孔的厚大部位通過安放冒口等工藝措施，使鑄件遠離冒口的部位先凝固；然后是靠近冒口部位凝固；最后才是冒口本身的凝固。如圖2-4所示，凝固的順序由前至后為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、冒口。按照這樣的凝固順序，先凝固部位的收縮，由后凝固部位的金屬液來補充。后凝固部位的收縮，由冒口中的金屬液來補充，從而使鑄件各個部位的收縮均能得到補充，而將縮孔轉移到冒口之中。冒口是多余部分，在鑄件清理時會予以切除。圖2-4順序凝固示意圖為了使鑄件實現順序凝固，在安放冒口的同時，還可在鑄件上某些厚大部位增設冷鐵。圖2-5所示鑄件的熱節不止一個，若僅靠頂部冒口難以向底部凸臺補縮，為此，在該凸臺的型壁上安放了兩個外冷鐵。由于冷鐵加快了該處的冷卻速度，使厚度較大的凸臺反而最先凝固。由于實現了自下而上的定向凝固，從而防止了凸臺處縮孔和縮松的產生。可以看出，冷鐵僅是加快某些部位的冷卻速度，以控制鑄件的凝固順序，但本身并不起補縮作用。冷鐵通常用鋼或鑄鐵制成。用安放冒口和增設冷鐵來實現順序凝固，雖可有效地防止縮孔和宏觀縮松，但卻耗費許多金屬和工時，加大了鑄件成本。同時，順序凝固擴大了鑄件各部分的溫度差，促進了鑄件的變形和裂紋傾向。因此，上述兩種方法主要用于必須補縮的鑄件，如鋁青銅、鋁硅合金和鑄鋼件等。圖2-5冷鐵的應用

2)鑄造內應力、變形和裂紋

鑄件在凝固之后的繼續冷卻過程中，其固態收縮若受到阻礙，鑄件內部將產生內應力。這些內應力有時是在冷卻過程中暫存的，有時則一直保留到室溫，后者稱為殘余內應力。鑄造內應力是鑄件產生變形和裂紋的基本原因。

按照內應力的產生原因，可將內應力分為熱應力和機械應力兩種。熱應力是由于鑄件的壁厚不均勻、各部分的冷卻速度不同，以致在同一時期內鑄件各部分收縮不一致而引起的。預防熱應力的基本途徑是盡量減小鑄件各個部位間的溫度差，使其均勻地冷卻。為此，可將澆口開在薄壁處，使薄壁處鑄型在澆鑄過程中的升溫較厚壁處高，因而可補償薄壁處的冷速快的現象。有時為增快厚壁處的冷速，還可在厚壁處安放冷鐵。鑄件的同時凝固原則如圖2-6所示。同時凝固原則的優點是可減少鑄造內應力，防止鑄件的變形和裂紋缺陷，又可免設冒口而省工省料；缺點是鑄件心部容易出現縮孔或縮松。凝固原則主要用于灰鑄鐵、錫青銅等。這是由于灰鑄鐵的縮孔、縮松傾向小；而錫青銅傾向于糊狀凝固，可采用增設冷鐵。圖2-6鑄件的同時凝固原則機械應力是合金的固態收縮受到鑄型或型芯的機械阻礙而形成的內應力，如圖2-7所示。機械應力使鑄件產生暫時性的正應力或剪切應力，這種內應力在鑄件落砂之后便可自行消除。但它在鑄件冷卻過程中可與熱應力共同起作用，增大了某些部位的應力，促進了鑄件的裂紋傾向。具有殘余內應力的鑄件是不穩定的，它將自發地通過變形來減緩其內應力，以使其趨于穩定狀態。為防止鑄件產生變形，除在鑄件設計時盡可能使鑄件的壁厚均勻、形狀對稱外，在鑄造工藝上應采用同時凝固原則，以便冷卻均勻。對于長而易變形的鑄件，還可采用“反變形”工藝。反變形法是在統計鑄件變形規律的基礎上，在模樣上預先作出相當于鑄件變形量的反變形量，以抵消鑄件的變形。圖2-7機械應力示意圖當鑄造內應力超過金屬的強度極限時，便將產生裂紋。裂紋是鑄件的嚴重缺陷，多使鑄件報廢。裂紋可分成熱裂和冷裂兩種。

熱裂是在高溫下形成的裂紋。其形狀特征是：縫隙寬、形狀曲折、縫內呈氧化色。

實驗證明，熱裂是在合金凝固末期的高溫下形成的。因為合金的線收縮是在完全凝固之前便已開始，此時固態合金已形成完整的骨架，但晶粒之間還存有少量液體，故強度和塑性很低，若機械應力超過了該溫度下合金的強度，便發生熱裂。另外，鑄件的結構不好，型砂或芯砂的退讓性差，合金的高溫強度低等因素，都使鑄件易產生熱裂紋。冷裂是在低溫下形成的裂紋。其形狀特征是：裂紋細小、呈連續直線狀，有時縫內呈輕微氧化色。

冷裂常出現在形狀復雜工件的受拉伸部位，特別是應力集中處(如尖角、孔洞類缺陷附近)。不同鑄造合金的冷裂傾向不同。如塑性好的合金，可通過塑性變形使內應力自行緩解，故冷裂傾向小；反之，脆性大的合金較易產生冷裂。為防止鑄件的冷裂，除應設法降低內應力外，還應控制鋼鐵中的含磷量，使其不能過高。砂型鑄造(sandmouldfound)就是將液態金屬澆入砂型的鑄造方法。型(芯)砂通常是由石英砂、粘土(或其他粘結材料)和水按一定比例混制而成的。型(芯)砂要有“一強三性”即一定的強度，透氣性、耐火性和退讓性。砂型可用手工制造，也可用機器造型。

砂型鑄造是目前最常用最基本的鑄造方法，其造型材料來源廣，價格低廉，所用設備簡單，操作方便靈活，不受鑄造合金種類、鑄件形狀和尺寸的限制，并適合于各種生產規模。目前我國砂型鑄件的產量約占全部鑄件產量的80％以上。2.2砂型鑄造2.2.1砂型鑄造工藝過程

砂型鑄造工藝過程如圖2-8所示。首先，根據零件的形狀和尺寸設計并制造出模樣和芯盒，配制好型砂和芯砂；然后，用型砂和模樣在砂箱中制造砂型，用芯砂在芯盒中制造型芯，并把砂芯裝入砂型中，合箱即得完整的鑄型；最后，將金屬液澆入鑄型型腔，冷卻凝固后落砂清理即得所需的鑄件。圖2-8砂型造型基本工藝過程2.2.2手工造型

1．手工造型工具

手工造型常用工具如圖2-9所示。

2．手工造型方法的選擇

手工造型的方法很多，按模樣特征分為：整模造型、分模造型、活塊造型、刮板造型、假箱造型和挖砂造型等；按砂箱特征分為：兩箱造型、三箱造型、地坑造型和脫箱造型等。

造型方法的選擇具有較大靈活性，一個鑄件往往可用多種方法造型，應根據鑄件的結構特點、形狀、尺寸、生產批量及車間具體條件等，進行分析比較，以確定最佳方案。表2-3為各種手工造型方法的特點和適用范圍。圖2-9手工造型常用工具表2-3各種手工造型方法的特點和應用續表一續表二2.2.3機器造型

機器造型是用機器來完成填砂、緊實和起模等造型操作過程，是現代化鑄造車間的基本造型方法。與手工造型相比，機器造型可以提高生產率和鑄型質量，減輕勞動強度，但設備及工裝模具投資較大，生產準備周期較長，主要用于成批大量生產。

機器造型按緊實方式的不同分壓實造型、震擊造型、拋砂造型和射砂造型四種基本方式。

1．壓實造型

壓實造型是利用壓頭的壓力將砂箱內的型砂緊實，圖2-10為壓實造型示意圖。圖2-10壓實造型示意圖(a)壓實前；(b)壓實后先將型砂填入砂箱和輔助框中，然后壓頭向下將型砂緊實。輔助框是用來補償緊實過程中砂柱被壓縮的高度。壓實造型生產率較高，但型砂沿砂箱高度方向的緊實度不夠均勻，一般越接近模板，緊實度越差，因此，只適于高度不大的砂箱。

2．震擊造型

這種造型方法是利用震動和撞擊力對型砂進行緊實，如圖2-11所示。砂箱填砂后，震擊活塞將工作臺連同砂箱舉起一定高度，然后下落，與缸體撞擊，依靠型砂下落時的沖擊力產生緊實作用，型砂緊實度分布規律與壓實造型相反，愈接近模板緊實度愈高。因此，震擊造型常與壓實造型聯合使用，以便型砂緊實度分布更加均勻。圖2-11震擊造型示意圖(a)震擊前；(b)震擊后

3．拋砂造型

圖2-12為拋砂機的工作原理圖。拋砂頭轉子上裝有葉片，型砂由皮帶輸送機連續地送入拋砂機，高速旋轉的葉片接住型砂，并分成一個個砂團，當砂團隨葉片轉到出口處時，由于離心力的作用，以高速拋入砂箱，同時完成填砂和緊實。圖2-12拋砂緊實原理圖

1—機頭外殼；2—型砂入口；3—砂團出口；4—被緊實的砂團；5—砂箱

圖2-13射砂機工作原理圖1—射砂筒；2—射膛；3—射砂孔；4—排氣孔；5—砂斗；6—砂閘板；7—進氣閥；8—儲氣筒；9—射砂頭；10—射砂板；11—芯盒；12—工作臺

4．射砂造型

射砂緊實多用于制芯。圖2-13為射砂機工作原理圖。由儲氣筒中迅速進入到射膛的壓縮空氣，將型芯砂由射砂孔射入芯盒的空腔中，而壓縮空氣經射砂板上的排氣孔排出，射砂過程是在較短的時間內同時完成填砂和緊實，生產率極高。2.2.4砂型鑄造常見缺陷

鑄造生產工序繁多，鑄造缺陷的種類也很多，而且產生的原因也很復雜，表2-4列出了砂型鑄造常見的幾種缺陷及其產生的主要原因。表2-4砂型鑄造常見缺陷2.3.1熔模鑄造

熔模鑄造(investmentcasting)是用易熔材料制成模樣，造型之后將模樣熔化，排出型外，從而獲得無分型面的型腔。由于熔模廣泛采用蠟質材料制成，又常稱“失蠟鑄造”。這種鑄造方法能夠獲得具有較高精度和表面質量的鑄件，故有“精密鑄造”之稱。2.3特種鑄造

1．基本工藝過程

熔模鑄造的工藝過程(如圖2-14所示)主要包括蠟模制造、結殼、脫蠟、焙燒和澆鑄等過程。

(1)蠟模制造。通常根據零件圖制造出與零件形狀尺寸相符合的模具(稱壓型)，然后把熔化成糊狀的蠟質材料壓入壓型，等冷卻凝固后取出，就得到蠟模。在鑄造小型零件時，常把若干個蠟模粘合在一個澆鑄系統上，構成蠟模組，以便一次澆出多個鑄件。圖2-14熔模鑄造的工藝過程(a)壓型；(b)注蠟；(c)單個蠟模；(d)蠟模組；(e)結殼；(f)脫蠟、焙燒；(g)填砂、澆鑄

(2)結殼。把蠟模組放入粘結劑和石英粉配制的涂料中浸漬，使涂料均勻地覆蓋在蠟模表層，然后在上面均勻地撒一層石英砂，再放入硬化劑中硬化。如此反復4～6次，最后將在蠟模組外表形成由多層耐火材料組成的堅硬的型殼。

(3)脫臘。通常將附有型殼的蠟模組浸入85～95℃的熱水中，使蠟料熔化并從型殼中脫除，以形成型腔。

(4)焙燒和澆鑄。型殼在澆鑄前，必須在800～950℃下進行焙燒，以徹底去除殘蠟和水分。為了防止型殼在澆鑄時變形或破裂，可將型殼排列于砂箱中，周圍用干砂填緊。焙燒后通常趁熱(600～700℃)進行澆鑄，以提高充型能力。

2．熔模鑄造的特點和應用

熔模鑄件精度高，表面質量好，可鑄出形狀復雜的薄壁鑄件，大大減少機械加工工時，顯著提高金屬材料的利用率。

熔模鑄造的型殼耐火性強，適用于各種合金材料，尤其適用于那些高熔點合金及難切削加工合金的鑄造。并且生產批量不受限制，單件、小批、大量生產均可。

但熔模鑄造工序繁雜，生產周期長，鑄件的尺寸和重量受到限制(一般不超過25千克)。主要用于成批生產形狀復雜、精度要求高或難以進行切削加工的小型零件，如汽輪機葉片和葉輪、大模數滾刀等。2.3.2金屬型鑄造

金屬型鑄造(permanentmouldcasting)是將液態金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的鑄造方法。由于金屬型可重復使用，所以又稱永久型鑄造。

1．金屬型的結構及其鑄造工藝

根據鑄件的結構特點，金屬型可采用多種型式。圖2-15為活塞的金屬型鑄造示意圖。該金屬型由左半型1和右半型2組成，采用垂直分型，活塞的內部由組合式型芯構成。鑄件冷卻凝固后，先取出中間型芯5，再取出左、右兩側型芯4和6，然后沿水平方向拔出左右銷孔芯7和8，最后分開左、右兩個半型，即可取出鑄件。金屬型導熱快，無退讓性和透氣性，因此，鑄件容易產生澆不足、冷隔、裂紋、氣孔等缺陷。此外，在高溫金屬液的沖刷下，型腔易損壞。為此，需要采取如下工藝措施：通過澆鑄前預熱，澆鑄過程中適當冷卻等措施，使金屬型在一定的溫度范圍內工作；型腔內涂以耐火涂料，以減慢鑄型的冷卻速度，并延長鑄型壽命；在分型面上做出通氣槽、出氣口等，以利于氣體的排出；掌握好開型時間以利于取件和防止鑄鐵件產生白口。圖2-15金屬型鑄造示意圖1、2—左、右半型；3—底型；4、5、6—分塊金屬型芯；7、8—銷孔金屬型芯

2．金屬型鑄造的特點及應用

金屬型鑄造“一型多鑄”，工序簡單，生產率高，勞動條件好。金屬型內腔表面光潔，剛度大，因此，鑄件精度高，表面質量好。金屬型導熱快，鑄件冷卻速度快，凝固后鑄件晶粒細小，從而提高了鑄件的機械性能。

但是金屬型的成本高，制造周期長，鑄造工藝規程要求嚴格，鑄鐵件還容易產生白口組織。因此，金屬型鑄造主要適用于大批量生產形狀簡單的有色合金鑄件，如鋁活塞、汽缸體、缸蓋、油泵殼體，以及銅合金軸瓦，軸套等。2.3.3壓力鑄造

壓力鑄造(diecasting)是將熔融的金屬在高壓下，快速壓入金屬型，并使其在壓力下凝固，以獲得鑄件的方法。壓力鑄造通常在壓鑄機上完成。

1.壓力鑄造的工藝過程

圖2-16為臥式壓鑄機工作過程示意圖。合型后，用定量勺將金屬液注入壓室中，如圖2-16(a)所示，壓射沖頭向左推進，將金屬液壓入鑄型，如圖2-16(b)；鑄件凝固后，抽心機構將型腔兩側型芯同時抽出，動型左移開型，鑄件則借沖頭的前伸動作離開壓室，如圖2-16(c)所示；此后，在動型繼續打開過程中，由于頂桿停止了左移，鑄件則在頂桿的作用下被頂出動型，如圖2-16(d)所示。圖2-16壓鑄機工作過程示意圖

2．壓力鑄造的特點及應用

壓力鑄造是在高速、高壓下成形，可鑄出形狀復雜、輪廓清晰的薄壁鑄件，鑄件的尺寸精度高，表面質量好，一般不需再加工可直接使用，而且組織細密，機械性能高。在壓鑄機上生產，生產率高，勞動條件好。

但是，壓鑄設備投資大，壓型制造費用高，周期長，壓型工作條件惡劣，易損壞，因此，壓力鑄造主要用于大量生產低熔點合金的中小型鑄件，在汽車、拖拉機、航空、儀表、電器、紡織、醫療器械、日用五金及國防等部門獲得廣泛的應用。2.3.4低壓鑄造

1．低壓鑄造的工藝過程

低壓鑄造(low-pressurediecasting)是介于金屬型鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法。低壓鑄造是在較低的壓力下，將金屬液注入型腔，并使其在壓力下凝固，以獲得鑄件。如圖2-17所示，在一個密閉的保溫坩堝中，通入壓縮空氣，使坩堝內的金屬液在氣體壓力下，從升液管內平穩上升充滿鑄型，并使金屬液在壓力下結晶。當鑄件凝固后，撤消壓力，于是，升液管和澆口中尚未凝固的金屬液在重力作用下流回坩堝。最后開啟鑄型，取出鑄件。圖2-17低壓鑄造1—鑄型；2—密封蓋；3—坩堝；4—金屬液；5—升液管

2．低壓鑄造的特點及應用

低壓鑄造充型時的壓力和速度容易控制，充型平穩，對鑄型的沖刷力小，故適用于各種不同的鑄型；金屬液在壓力下結晶，而且澆口有一定補縮作用，故鑄件組織致密，機械性能高。另外，低壓鑄造設備投資較少，便于操作，易于實現機械化和自動化。因此，低壓鑄造廣泛用于大批量生產鋁合金和鎂合金鑄件，如發動機的缸體和缸蓋、內燃機活塞、帶輪、粗紗綻翼等，也可用于球墨鑄鐵、銅合金等較大鑄件的生產。2.3.5離心鑄造

1．離心鑄造的工藝過程

離心鑄造(centrifugalcasting)是將熔融金屬澆入高速旋轉的鑄型中，使其在離心力作用下填充鑄型和結晶從而獲得鑄件的方法。如圖2-18所示是離心鑄造機工藝過程的示意圖。圖2-18離心鑄造(a)立式離心鑄造機；(b)臥式離心鑄造機

2．離心鑄造的特點及應用

離心鑄造不用型芯，不需要澆口，工藝簡單，生產率和金屬的利用率高，成本低。在離心力作用下，金屬液中的氣體和夾雜物因比重小而集中在鑄件內表面，金屬液自外表面向內表面順序凝固，因此鑄件組織致密，無縮孔、氣孔、夾渣等缺陷，機械性能高，而且提高了金屬液的充型能力。但是，利用自由表面所形成的內孔，尺寸誤差大，內表面質量差，且不適于比重偏大的合金。目前離心鑄造主要用于生產空心回轉體鑄件，如鑄鐵管、汽缸套、活塞環及滑動軸承等，也可用于生產雙金屬鑄件。2.3.6鑄造方法的選擇

各種鑄造方法均有其優缺點，選用哪種鑄造方法，必須依據生產的具體特點來定，既要保證產品質量，又要考慮產品的成本和現場設備、原材料供應情況等，要進行全面分析比較，以選定最適當的鑄造方法。表2-5列出了幾種常用的鑄造方法特點的比較，供選擇時參考。表2-5常用鑄造方法比較2.4.1從簡化鑄造工藝過程分析

為簡化造型、制芯及工裝制造工作量，便于下芯和清理，對鑄件結構有如下要求。

1.鑄件外形應盡量簡單

鑄件外形雖然可以很復雜，但在滿足零件使用要求的前提下，應盡量簡化外形，減少分型面，以便于造型，獲得優質鑄件。圖2-19為端蓋鑄件的兩種結構，圖中(a)由于上面為凸緣法蘭，要設兩個分型面，必須采用三箱造型，使造型工藝復雜。若改為圖(b)的設計，取消了法蘭凸緣，使鑄件只有一個分型面，則簡化了造型工藝。2.4鑄件結構工藝性圖2-19端蓋鑄件結構鑄件上的凸臺、加強筋等要方便造型，盡量避免使用活塊。圖2-20(a)所示的凸臺通常采用活塊(或外壁型芯才能起模)，若改為圖(b)的結構可避免活塊。

鑄件的分型面應盡量平直，去除不必要的圓角。圖2-21(a)所示的托架，將分型面上加了圓角，結果只得采用挖砂(或假箱)造型，若改為圖(b)的結構，可采用整模造型，簡化了造型過程。圖2-20凸臺的設計圖2-21托架鑄件

2.鑄件內腔結構應符合鑄造工藝要求

鑄件的內腔通常采用型芯來形成，這將延長生產周期，增加成本，因此，設計鑄件結構時，應盡量不用或少用型芯。圖2-22為懸臂支架的兩種設計方案，圖(a)采用方形空心截面，需用型芯；而圖(b)改為工字型截面，可省掉型芯。

在必須采用型芯的情況下，應盡量做到便于下芯、安裝、固定以及排氣和清理。如圖2-23所示的軸承架鑄件，圖(a)的結構需要兩個型芯，其中大的型芯呈懸臂狀態，裝配時必須用型芯撐A輔助支撐；若改為圖(b)的結構，成為一個整體型芯，其穩定性大大提高，并便于安裝，易于排氣和清理。圖2-22懸臂支架圖2-23軸承架鑄件

3．鑄件的結構斜度

鑄件上垂直于分型面的不加工面最好具有一定的結構斜度，以利于起模，同時便于用砂垛代替型芯(稱為自帶型芯)，以減少型芯數量。如圖2-24中(a)、(b)、(c)、(d)各件不帶結構斜度，不便起模，應對應地改為(e)、(f)、(g)、(h)帶一定斜度的結構。對不允許有結構斜度的鑄件，應在模樣上留出拔模斜度。圖2-24結構斜度的設計2.4.2從避免產生鑄造缺陷分析

鑄件的許多缺陷，如縮孔、縮松、裂紋、變形、澆不足、冷隔等，有時是由于鑄件結構不合理而引起的。因此，設計鑄件結構應考慮如下幾個方面。

1.壁厚合理

為了防止產生冷隔、澆不足或白口等缺陷，各種不同的合金視鑄件大小、鑄造方法不同，其最小壁厚應受到限制。

從細化結晶組織和節省金屬材料考慮，應在保證不產生其他缺陷的前提下，盡量減小鑄件壁厚。為了