材料成型技术2.1

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1、2.1铸造基础2.1.1金属液的充型能力一.基本概念：1.铸造性能：在铸造过程中合金所表现出来的工艺性能。如合金的充型能力、收缩性、吸气性和偏析等。2.合金的充型能力：金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。3.合金的流动性：即熔融合金本身的流动能力。（1）流动性的衡量指标“螺旋型试样”：在相同的铸型及浇注条件下，流动性试样越长，则合金的流动性越好。灰口铸铁、硅黄铜>铝硅合金>铸钢（2）流动性对充型能力的影响合金流动性好，则充型能力强，有利于保证铸件质量。AA12A-A图２－１　流动性试样１－直浇道　２－流动性试

2、样二.充型能力对铸件质量的影响：轮廓不清、花纹模糊充型能力不足浇不足、冷隔三.影响充型能力的因素：1.合金流动性：共晶成分的合金或结晶间隔小的合金流动性好，充型能力强。#影响流动性的因素:（1）合金材料：灰口铸铁、硅黄铜流动性最好，铸钢最差。纯金属和共晶成分附近合金流动性好，离开共晶点越远，流动性越差。（2）杂质与含气量：其越多，则流动性越差。（3）合金的质量热容、密度、热导率：质量热容、密度越大、热导率越小，流动性越好。合金的凝固方式：a)逐层凝固：不存在液、固并存的凝固区，合金流动的阻力小，故合金流动性好。b)中间凝固：有固

3、体层、液相区及凝固区共存，凝固温度范围较窄，故流动性较好。c)糊状凝固：液、固并存的凝固区贯穿整个断面，故流动性差。a)b)C)12341.固体层2.液相区3.铸件中心4.固-液相区2.铸型条件：（1）铸型的蓄热系数，蓄热系数越大，蓄热能力强,导热性愈好,对液态合金的激冷能力愈强,则合金的流动性愈差。（2）铸型温度，铸型温度越高，则充型能力越好；（3）铸型中的气体，气体越多，压力越大，排气不畅，则充型能力下降。（4）浇注系统，浇注系统设计不合理，则充型能力下降。3.浇注条件：（1）浇注温度，提高浇注温度，合金的流动性提高，则充型

4、能力提高。过高浇注温度：使铸件产生缩孔、缩松、气孔和粘砂缺陷。灰铸铁：1230~1450°C，铸钢：1520~1620°C，铝合金：680~780°C。充型压力越大，流动性越好，则充型能力越强。1）砂型铸造时，充型压力取决于直浇道的高度。2）离心铸造、压力铸造、低压铸造等，均可改善合金的流动性，从而改善充型能力。4.铸件结构：铸件的折算厚度（体积/表面积)越大，铸件结构形状越简单，其充型能力越好。（2）充型压力，2.1.2金属的收缩特性基本概念金属的收缩：铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减现象。收缩的实质

5、：随着温度下降，合金中空穴数量减少，原子间距缩短。1.金属收缩的阶段（1）液态收缩：主要表现为合金液面的下降。（2）凝固收缩：发生体积收缩。凝固温度范围愈大，凝固收缩愈大。（3）固态收缩：发生体积收缩。主要表现为尺寸减小。LSL+S1T浇液凝固2.影响收缩的因素（1）化学成分：①铸钢、白口铸铁，收缩大；②对灰口铸铁：碳以石墨形式存在，石墨膨胀可抵消一部分收缩。（2）浇注温度：浇注温度高，过热度大液态收缩增大，同时，氧化、吸气也增大。（3）铸件结构和铸型条件：铸件在铸型中收缩是受阻收缩。3.缩孔与缩松（1）定义1）缩孔:即铸件在凝

6、固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞，形状极不规则、孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固的部位。2）缩松：即铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。（2）形成过程缩孔与缩松的形成过程（3）缩孔、缩松形成规律1）纯金属、共晶成分合金及凝固温度范围窄的合金，易产生缩孔。凝固温度范围宽的合金，易产生缩松，如远离共晶成分的合金。2）浇注条件：浇注温度提高，收缩增大，缩松倾向增大。3）铸件结构：铸件壁越厚大，壁与壁连接不当，易产生缩孔、缩松。（4）防止措施①采用顺序凝固原则铸件凝固顺序：薄壁→厚壁→冒口。②合理选择铸造合金，如选用共晶成分或

7、合金温度范围窄的合金。③合理使用冒口、冷铁和补贴，④加压补缩，将铸型置于压力罐中，使铸件在压力下凝固。4.铸造应力（1）定义：即铸件在凝固和冷却过程中由受阻收缩、热作用和相变等因素而引起的内应力。（2）铸造应力类型：1）收缩应力：即铸件在固态收缩时，因铸型、型芯、浇冒口、箱带及铸件本身结构阻碍收缩而引起的铸造应力。2）热应力：即铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于温差造成不均匀收缩而引起的铸造应力。（3）热应力的形成过程（4）热应力的防止措施1）合理设计铸件结构，尽量使壁厚均匀。采用同时凝固原则：即：使型腔内各部分金属液温差很小

8、，同时进行凝固的原则。5.铸件变形（1）铸件变形：在铸造应力和残留应力作用下所产生的变形以及由于模样或铸型变形所引起的变形。由于残余应力的存在，铸件内部处于不稳定状态，而铸件总是力图趋于稳定状态，故会自发地产生变形。AUTS++++++++----------例