第一章 铸造成形工艺理论基础

《第一章 铸造成形工艺理论基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一篇金属的铸造成形工艺第一章铸造成形工艺理论基础本章学习目的是掌握铸造成形工艺的特点及铸造的工艺性。掌握影响铸造成形工艺性的主要因素；熟悉流动性、缩孔和缩松、应力和变形的概念及影响因素；了解铸件缺陷产生的原因及防止方法。重点：铸造工艺性及影响因素。难点：铸件缺陷产生的原因。§1-1概述金属液态成形工艺：铸造、液态冲压、液态模锻等。铸造（最广泛）：将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型空腔中，使其冷却凝固，得到毛坯或零件的成形工艺（生产方法）。一、特点1．能制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯：如阀体、泵体

2、、叶轮、螺旋浆等。2．铸件的大小几乎不受限制，重量从几克到几百吨。3．常用原材料来源广泛，价格低廉，成本较低，其应用及其广泛。机床、内燃机中铸件70~80%；农业机械40~70%。4.但铸造生产过程较复杂，废品率一般较高，易出现浇不足，缩孔，夹渣、气孔、裂纹等缺陷。二、铸造分类砂型铸造：90%以上，成本低。特种铸造：①熔模、金属型、压力、低压、离心。②质量、生产率高，成本也高。§1-2合金的铸造性能铸造性能：合金的流动性、收缩性、吸气性、偏析等。一、合金的流动性1．概念指液态合金本身的流动能力，它是合金主要的铸造性能

3、。流动性愈强，愈便于浇铸出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。有利于非金属夹杂物和气体的上浮与排除。有利于对收缩进行补缩。流动性不好→浇不足、冷隔。流动性的测定：“螺旋形试样”。流动性愈好，浇出的试样愈长。灰铸铁、硅黄铜最好，铝合金次之，铸钢最差。2．影响合金流动性的因素1）化学成分①共晶成分合金□结晶是在恒温下进行的；□从表层逐层向中心凝固，已结晶的固体层内表面比较光滑对金属液的阻力较小。□共晶成分合金的凝固温度最低。合金的过热度（浇注温度与合金熔点之温差）大，推迟了合金的凝固。故共晶成分合金的流动性最好。②其它成分合金是在

4、一定温度范围的逐步凝固，即经过液、固并存的两相区。初生的“树枝状”晶体，使已结晶固体层的表面粗糙。故流动性变差。③合金对金属液粘度的影响P→铸铁凝固温度、粘度↓→流动性好；但引起冷脆性（性能要求不高的小件）。S→MnS→内摩擦→粘度↑→流动性↓2）浇注条件（1）浇注温度温度↑→粘度↓过热度↑，保持液态时间↑→流动性好。但过高→收缩增大，吸气增多，氧化严重→缩孔、缩松、气孔、粘砂等。控制浇注温度：灰铸铁：1200~1380℃铸铜：1520~1620℃铝合金：680~780℃（2）浇注压力压力愈大，流动性愈好。增加直浇口

5、高度；采用压力铸造、离心铸造。3）铸型充填条件（1）铸型的蓄热能力铸型材料的导热系数和比热愈大，对液态合金的“激冷”能力愈强，流动性差。如金属型比砂型铸造更容易产生浇不足等缺陷。（2）铸型中气体在金属液的热作用下，型腔中气体膨胀，腔中气体压力增大→流动性差（阻力大）。改善措施：使型砂具有良好的透气性，远离浇口最高部位开设气口。二、合金的收缩性1．合金收缩的概念定义：合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。危害：收缩控制不好，易产生缩孔、缩松、应力、变形和裂纹。收缩过程：液态收缩ε液：从浇注温度

6、（T浇）到凝固开始温度（T液）间收缩；凝固收缩ε凝：凝固开始到凝固终了温度间收缩；固态收缩ε固：凝固→室温间收缩。总收缩：ε总=ε液+ε凝+ε固体收缩→产生缩孔、缩松；线收缩→产生内应力、变形、裂纹。常用铸造合金中铸钢收缩率最高；灰铸铁收缩率最小，因为内部的石墨析出，体积膨胀。2．影响合金收缩的因素1)化学成分碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略。灰铸铁中，碳、硅含量增加，收缩率减小。硫阻碍石墨的析出，使铸铁的收缩率增大。适量的锰可与硫合成MnS，抵硫对石墨的阻碍作用，使收缩率减小。2)浇注温度浇注温度愈高

7、，过热度愈大，合金的液态收缩增加。3)铸件结构铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍。4)铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力铸件的实际线收缩率比自由线收缩率小。因此设计模样时，应根据合金的种类、铸件的形状、尺寸等因素，选取适合的收缩率。3．铸件中的缩孔和缩松（1）缩孔和缩松的形成液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。按照孔洞的大小和分布，可将其分为：缩孔和缩松。①缩孔集中在铸件上部或最后凝固的部位容积较大的

8、孔洞。缩孔多呈倒圆锥形，内表面粗糙，通常隐藏在铸件的内层，但在某些情况下，可暴露在铸件的上表面，呈明显凹坑。纯金属、共晶成分合金易形成。②缩松分散在铸件某区域内的细小缩孔。当容积相同时，缩松的分布面积比缩孔大得多。宏观缩松：肉眼或放大镜可见。显微缩松：显微镜观察到。（2）缩孔和缩松的防止①缩孔的防止采用冒口和冷铁，控制铸件顺序凝固即在铸件上可能