工程材料及机械制造基础复习(热加工工艺基础)

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1、工程材料及机械制造基础复习（Ⅱ）——热加工工艺基础铸造1．1铸造工艺基础(1)液态金属的充型能力液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力。充型能力好，易获得形状完整、尺寸准确、轮廓清晰的铸件，有利于排气和排渣，有利于补缩。充型能力不好，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、渣孔等缺陷。影响液态金属充型能力的因素是：1)合金的流动性液态金属的充型能力主要取决于合金的流动性，即合金本身的流动能力。流动性的好坏用螺旋线长度来表示。螺旋线长度越长，流动性越好；反之，则流动性越

2、差。共晶成分的合金流动性最好，离共晶成分越远，流动性越差。2)浇注条件①浇注温度：浇注温度越高，则充型能力越好。因为浇注温度高，金属液的黏度低，同时，因金属液含热量多，能保持液态的时间长，由于过热的金属液传给铸型的热量多，在结晶温度区间的降温速度缓慢。但在实际生产中，常用“高温出炉，低温浇注”的原则，因为浇注温度越高，金属收缩量增加，吸气增多，氧化也严重，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔等缺陷。②充型压头。③浇注系统的结构。3)铸型填充条件：包括铸型材料、铸型温度和铸型中的气体等。(2)合金的收缩1)

3、基本概念铸件在冷却、凝固过程中，其体积和尺寸减少的现象叫做收缩。铸造合金从浇注温度冷到室温的收缩过程包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个互相联系的阶段。总收缩；液态收缩+凝固收缩+固态收缩∨↓体积变化尺寸变化↓↓产生缩孔、缩松的基本原因产生应力、变形、裂纹的基本原因影响收缩的因素是：①化学成分：凡是促进石墨化的元素增加，收缩减少，否则收缩率增大。②浇注温度：T浇↑→过热度↑→液态收缩↑→总收缩↑。13③铸件结构与铸型条件。2)缩孔、缩松的形成与防止3)铸造内应力的产生及防止铸造内应力按产生原因的不同可分

4、热应力和收缩应力两种。热应力是由于铸件各部分冷却速度不同，以致在同一时间内铸件各部分收缩不一致，在铸件内部产生了互相制约的内应力，铸件的厚大部分(或心部)受拉应力，薄的部分(或外部)受压应力。收缩应力是铸件固态收缩时，受到机械阻碍而形成的内应力。铸造内应力的防止措施有：①设计上：力求铸件壁厚均匀。②在工艺上：改善型(芯)砂的退让性；进行时效处理（包括人工时效和自然时效两种）。4)铸件的变形及防止由于铸造内应力的存在，铸件将会变形以缓解和消除这种内应力，变形方向是：厚的部分向内凹，薄的部分向外凸。防止变形

5、的措施有：①尽量减少铸件内应力；②使铸件结构对称；③采用反变形法；④设拉筋。5)铸件的裂纹及防止当铸件内应力超过金属强度极限时，铸件便会产生裂纹，裂纹包括热裂和冷裂两种。1．2铸造工艺图的绘制(1)浇注位置的选择①铸件上的重要加工面应朝下或呈侧立面；②铸件上的大平面应朝下，以免产生夹砂缺陷；③大面积的薄壁部分应垂直或倾斜浇注，以免产生浇不足或冷隔缺陷；④收缩率较大的合金应使之自下而上地进行顺序凝固，便于补缩。(2)分型面的选择分型面是指上半铸型和下半铸型的分界面，其选择原则是：1)应便于起模，使造型工艺

6、简化①尽量使分型面平直且数量少；②尽量避免不必要的活块或挖砂造型；③应使型芯的数量少。132)应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱中(以免产生错箱缺陷)，且最好位于下箱（以便检验铸件壁厚及下芯)。(3)工艺参数的确定1)机械加工余量在铸件上为切削加工的方便而加大的尺寸称为机械加工余量。铸件的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还必须考虑其必要性。2)起模(拔模)斜度凡垂直于分型面的加工表面都应设置拔模斜度，以便起模。3)收缩率由于铸件在冷却、凝固时都要产生收缩，为保证铸件的有效尺寸，模样和芯盒的制

7、造尺寸应比铸件放大一个收缩量。4)芯头：其作用是为了保证型芯在铸型中的定位、固定和通气。※(4)浇注系统1)对浇注系统的要求a．使金属液平稳、连续、均匀地流人铸型，避免对砂型和型芯的冲击。b．防止熔渣、砂粒或其他杂质进入铸型。c．调节铸件各部分温度分布，控制冷却和凝固顺序，避免缩孔、缩松及裂纹的产生。2)浇注系统的组成及作用a．浇口杯：承受金属液的冲击和分离熔渣，避免金属液对砂型的直接冲击。b．直浇道：利用它的高度所产生的静压力，可以控制金属液流人铸型的速度和提高充型能力。c．横浇道：主要起挡渣作用。d

8、．内浇道：它是把金属液直接引入铸型的通道。利用它的位置、大小和数量可以控制金属液流人铸型的速度和方向，以及调整铸件各部分的温度分布。1．3铸铁件生产(1)铸铁种类(2)石墨对铸铁性能的影响①力学性能差:由于石墨减少了基体的有效承载面积；在片状石墨的尖角处造成了应力集中。②工艺性能：13铸造性能好：铸件产生缺陷的可能性小。切削加工性好：切削加工时呈崩碎切屑。可锻性差：属脆性材料。可焊性差；焊接时产生裂纹的倾向大。焊接区常出现白口组织。③特殊性