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时间:2019-02-27
《工程训练制造技术基础-第一篇金属的液态成形》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1.金属的液态成形(铸造)1.0概述将金属材料加热到高温熔化状态,然后采取一定的成形方法,待其冷却、凝固后获得所需金属制品,这种制造金属毛坯的过程称为金属的液态成形。金属的液态成形除了铸造之外,还有液态模锻。1.0.1铸造的定义铸造是指将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固后,获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属液态成形方法。它是生产机器零件毛坯的主要方法之一。1.0.2铸造的基本过程铸造生产的基本过程包括以下三个步骤:①根据零件的要求,准备一定的铸型;②把金属
2、液体浇满铸型的型腔;③金属液体在铸型型腔中冷凝成形,获得一定形状和尺寸的铸件。1.0.3铸造生产的特点铸造的实质就是液态金属(合金)逐步冷凝成形,具有以下特点:优点:①适应性广几乎所有金属及其合金,只要能够熔化成液态便能铸造,尤其是适合生产塑性差的材料。②工艺灵活性大各种形状、尺寸(壁厚从0.5~1000mm、轮廓从几毫米至几十米)、重量(从几克~几百吨)和生产批量的铸件都能生产,能够制成如机床床身、箱体、机架、支座等具有复杂内腔的毛坯。某些形状极其复杂的零件只能用铸造方法制造毛坯。③省工省料
3、铸件毛坯与零件形状相似,尺寸相近,加工余量小,金属利用率高,可以省工省料,精密铸件甚至不需切削加工,就可直接装配。④生产成本低铸造用的原材料来源广泛,可直接利用报废的机件和切屑。造型设备投资少,易操作。缺点:①铸件内部晶粒比较粗大,组织疏松,容易产生气孔、夹渣等铸造缺陷,机械性能和可靠性不如锻件,尤其是冲击韧性较差,不宜制造受冲击或交变载荷作用的零件。②生产过程比较复杂,工序多且一些工艺过程难以精确控制,铸件质量不稳定,废品率较高。③工人劳动强度大,劳动条件差。1.0.4铸造生产的发展历史我国
4、是世界上最早掌握铸造生产的文明古国之一。早在三千多年前,青铜铸器已有应用,二千五百多年前,铸铁工具也已相当普遍。我国劳动人民对世界铸造业的三大贡献(三大铸造技术):泥型铸造(砂型铸造)、铁型铸造(金属型铸造)、失蜡铸造(熔模铸造)。新中国成立后,在型(芯)砂方面:快速硬化的水玻璃砂及各种自硬砂;在铸造合金方面:球墨铸铁及各种合金铸铁,“以铸代锻,以铁代钢”;在铸造设备方面:机械化、自动化的高压造型生产线;在新工艺、新技术方面:各种特种铸造方法及精密铸造方法广泛应用。代表性范例:河南安阳武官村晚商
5、遗址出土的司母戊大方鼎(重达875kg)、湖北大冶春秋铜矿遗址、湖北随县出土的战国曾侯乙编钟(一套共65件、总重2567kg)、山西太原晋祠铁人(北宋)河北沧州铁狮子(后周公元953年)重约40吨铜爵(商)四羊樽(商)铜斝(jia)(商)《吕氏春秋》、《周礼·考工记》、《天工开物》(明代宋应星)、《梦溪笔谈》(北宋沈括)1.1液态成形基础铸造生产中很少采用纯金属,而是使用各种合金。铸造合金除应具有符合要求的机械性能和物理化学性能外,还必须考虑其铸造性能。液态合金充填铸型的过程,简称充型。合金的充
6、型能力即是其铸造性能。合金的铸造性能包括流动性、收缩性、吸气性、偏析等。铸造性能是保证铸件质量的重要因素,是衡量各种铸造合金优异的重要标志。如果合金熔化时,不易氧化,不易吸收气体;浇注时液态合金容易充满型腔;凝固时铸件不易产生缩孔,且化学成分均匀;冷却时铸件不发生变形和开裂,这样的铸造合金就被认为具有良好的铸造性能,易获得完整而优质的铸件。1.1.1合金的流动性1.1.1.1流动性的概念流动性是指液态(熔融)金属的流动能力。它是影响液态金属充型能力的主要因素之一,也是合金的主要铸造性能之一。合金
7、流动性越好,充型能力越强,越容易获得轮廓细致清晰、薄壁而形状复杂的铸件;同时,有利于非金属夹杂物和气体的上浮排除;还有利于对合金冷凝过程中所产生的图1-1测定合金流动性的螺旋试样收缩进行补缩。流动性较差的铸造合金则易产生浇不足、冷隔及夹渣、气孔等铸造缺陷。1.1.1.2合金流动性的测定合金的流动性可用螺旋试样测定法进行测定。将液态合金浇入螺旋线形的铸型型腔中,所得的螺旋试样的长度就代表其流动性的好坏。显然,在相同的铸型及浇注条件下,浇出的螺旋试样越长,则表示该合金的流动性越好。在常用铸造合金中,
8、铸铁和硅黄铜的流动性最好,铝硅合金次之,铸钢最差。表1-1几种铸造合金的流动性合金种类铸型种类浇注温度/℃螺旋线长度/mm铸铁:wC+Si=6.2%18005.9%13005.2%砂型130010005.0%8004.2%600铸钢:wC=0.4%1600100砂型wC=0.4%1640200铝金属型680400硅铝明(预热300℃)680~720700~800镁合金砂型700400~600锡青铜ZQSn10-21040420ZQSn3-7-5-1砂型980195硅黄铜110010001.1.1
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