材料成型技术-第二章-液态材料铸造成形技术过程

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1、第二章液态材料铸造成形技术过程2．1液态材料铸造成形概述一、铸造的基本概念熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法称为液态成形，简称铸造。液态成形是机械制造中生产机器零件或毛坯的主要方法之一。二、铸造成形的主要工序三、铸造成形的主要特点1、优点：投资小技术过程灵活性大能制造形状复杂的零件生产周期短2、缺点：砂型铸件的力学性能较差，质量不够稳定砂型铸造成形生产劳动强度大，生产条件差四、铸造成形技术的分类1、按生产方法分类，可分为：砂型铸造特种铸造。2、按合金分类可分为：铸铁铸钢铝合金铜合金镁合金钛合金铸造等。五、应用广泛应用于机械制造、矿

2、山冶金、交通运输、石化通用设备、农业机械、能源、轻工纺织、土建工程、电力电子、航天航空、国防军工等领域。2.2铸造成形技术过程理论基础2.2.1液态金属的充型能力一、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，简称液态金属的充型能力。液态金属的充型能力通常用铸件的最小壁厚来表示。不同金属和不同铸造方法铸造的铸件最小壁厚／mm铸造方法金属种类砂型金属型熔模壳型压铸灰铸铁3>40.4～0.80.8～1.5——铸钢48～100.5～12.5——铝合金33～4————0.6～0.8二、影响液态金属充型能力的因素液态金属的充型

3、能力主要取决于金属自身的流动能力，还受外部条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。1、液态金属的流动性液态金属自身的流动能力称为“流动性”，是金属的液态铸造成形的性能之一，与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。流动性好的液态金属，充型能力强，易于充满薄而复杂的型腔，有利于金属液中气体、杂质的上浮并排除，有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩。流动性不好的液态金属，充型能力弱，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷。液态金属流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。在相同的铸型及条件下，浇出的螺

4、旋形试样越长，表示该金属的流动性越好。合金铸型浇注温度/℃螺旋线长度/mm铸铁：w(C+Si)=6.2%w(C+Si)=5.9%w(C+Si)=5.2%w(C+Si)=4.2%砂型1300130013001300180013001000600铸钢：w(C)=0.4%砂型16001640100200铝硅合金金属型(300℃)680～720700～800镁合金（Mg-Al-Zn）砂型700400～600锡青铜：w(Sn)=9%～11%w(Zn)=2%～4%硅黄铜：w(Si)=1.5%～4.5%砂型104011004201000一些合金的流动性（螺旋形试样，沟槽截面8mm×8mm）

5、温度，T碳钢铸铁共晶点合金的化学成分决定了2种凝固模式纯金属和共晶合金，对应A点和C点成分，有确定的熔点，恒温结晶，结果在铸型中凝固过程将从表及里推进，称为逐层凝固非共晶合金没有一个确定的熔点，它的凝固结晶是在一个温度区间内完成的，属非恒温结晶。在这个温度区间内，同时存在已经凝固的部分，如先晶，或树枝状晶主干，和还没有凝固的部分，固相和液相并存，象桨糊状态，流动性差，所以称为糊状凝固离共晶点C越远，结晶温度区间越宽，流动性就越差。换句话说，C点成分以前的铁碳合金，即亚共晶铸铁，流动性随含碳量的增加而提高；过共晶铸铁呢，即C点成分以后的合金，流动性随含碳量的增加而下降。这就是铁

6、碳合金流动性与含碳量的关系。逐层凝固方式（顺序凝固）糊状凝固（体积凝固）凝固是由铸件壁表面向中心逐层推进(称逐层凝固方式)，凝固层内表面较平滑，对未凝固液态金属的流动阻力小，所以流动性好；而结晶温度范围大的金属，凝固时铸件壁内存在一个较宽的既有液体又有树枝状晶体的两相区(称糊状凝固方式)，凝固层内表面粗糙不平，对内部液体的流动阻力较大，所以流动性较差。2、铸型性质铸型的阻力影响金属液的充型速度，铸型与金属的热交换强度影响金属液保持流动的时间。所以铸型的蓄热系数b(表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本身中热量的能力)愈大，铸型的激冷能力就愈强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，

7、充型能力下降，如液态金属在金属铸型中的流动性比在砂铸型中差；铸型的温度较高，就能减少金属液与铸型的温差，从而提高金属液的充型能力。3、浇注条件浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。浇注温度越高，充型能力越好。在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气，氧化严重，充型能力的提高幅度减小。液态金属在流动方向上所受压力(充型压头)越大，充型能力就越好。但金属液的静压头过大或充型速度过高时，不仅发生喷射和飞溅现象，使金属氧化和产生”铁豆”缺陷，而且型腔中气体来不及排出，反