金属材料加工基础

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1、第二章金属材料加工基础本章内容及要求1.本章共两节，教授课时2学时，通过本章学习，要掌握金屈材料的两种加工方法，即铸造和压力加工，的分类、特点、工艺过程及应用。2.1铸造2.2金属的压力加工2.重点是砂型铸造和锻造的工艺工程，特点与应用。3.要求：①掌握砂型铸造的工艺过程、特点与应用；②了解几种特种铸造的工艺特点；③了解铸造与压力加工的应用特点；④掌握锻造的工艺工程，特点与应用；⑤了解板料冲压、轧制、挤压和拉拔的工艺过程。具体内容第一节铸造一、铸造生产概述1・什么是铸造：铸造是液态金属成形的方法。是熔炼金属、制造铸型并将熔融

2、金属浇入铸型、凝固后获得成形毛坯或零件的一种生产方法，是机器零件成形的主要方法2•铸造的应用：应用广泛：在汽车、拖拉机中铸件重量约占60%〜70%,在金属切削机床中约占70%〜80%,在重型机械、矿山机械、水力发电设备中约占85%以上。在铸造生产中应用最广泛的金屈材料有各种铸铁、铸钢和青铜、黄铜、铝合金以及锌合金等有色金属材料，不同的铸造材料具有不同的铸造性能，它与铸件的质量密切相关。3•铸造的特点:1）铸造是液态成形。由于液态金属易于成形，I大I而能铸造出各种尺寸形状复杂的铸件。铸件的轮廓尺寸可小至儿毫米，大至儿十米，重量

3、可从儿克到数百吨，儿乎可以铸造出任何形状的铸件，特别是内腔很复杂的铸件，这是其它成形方法难以达到的。2）对于一些不能或不宜用锻压、焊接生产的铸铁件、青铜件等，铸造是一种较好的成形方法。绝大多数金属材料均能用铸造方法生产铸件。3）铸造用原材料來源广，价格低廉，材料消耗和切削加工费少，生产周期短，因而铸件成木较低。4）铸造生产工序多，每一道工序都将貞接或简接地影响铸件的最终质量。特别是铸造原材料、熔炼质量、铸造方法和浇注工艺对铸件所产生的缩孔、缩松、气孔、夹渣、夹杂物和裂纹等缺陷都有很大影响。2•铸造方法：1）砂型铸造：目前砂型

4、铸造仍是最主要的铸造方法，生产的铸件约占铸件总产量的80%以上。但是砂型铸造生产工序较多，冇些工艺过程难以控制，因此易产生一些铸造缺陷，铸件质量也不够稳定，废品率较高。2）特种铸造：是一种少用或不用型砂而采用特殊的工艺装备使金属浇注成形的铸造方法。因此可以获得表面光洁、尺寸更精确和质量高的铸件。二、砂型铸造砂型铸造是指用型砂制备铸型来生产铸件的铸造方法。有别于砂型铸造的其他铸造方法称为特种铸造。（-）砂型铸造的基本生产过程砂型铸造的生产过程包括技术准备、生产准备和工艺过程三个环节。1.技术准备在铸造生产开始而，应根据零件的结

5、构特点、技术要求、生产类型以及生产条件等，制订出铸造工艺方案，作为指导制模、造型、浇注等过程的工艺文件。铸造工艺设计的内容主要包括确定浇注位置和分型面、加工余量和收缩量、浇注系统和补缩系统等。（1）浇注位置和分型面的选择浇注位置是指浇注时铸件在铸型屮的位置。在确定浇注位置时，需要遵循许多原则，主要以保证铸件质量为前提，同时尽量作到简化造型工艺和浇注工艺。浇注位置的选择：质量要求较高或重要的加工表而，浇注时尽量放在下而；铸件的人平面尽可能朝下；铸件的薄壁部分放在下部或侧面；浇注位置应有利于所确定的凝固顺序。为完成造型、取模、设

6、置浇冒系统和安装砂芯等需要，砂型型腔必须由两个或两个以上的部分组合而成，铸型的分割或装配面称为分型面。铸型的分型面主要由铸件的结构和浇注位置所决定。分型面的选择：尽可能将铸件的全部或大部分放在同一砂箱内；尽量减少分型面的数目，用平直分型面代替特殊形状的分型面；分型面总是放在铸件的最大截面处，以便于起模。（2）确定主要工艺参数在确定了铸件的铸造工艺方案后，还需正确选择收缩量、机械加工余量、拔模斜度等工艺参数。通常，用铸件作毛坯的内滋道机械零件比较复杂。但考虑到铸造工艺的特点以及为后续成形提供方便，需对铸件结构进行适当简化。图2

7、-1浇注系统（3）浇注系统设计浇注系统是指金属液填充型腔而开设于铸型中的一系列通道。组成部分：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道设计原则：确保液态金属能够平稳而合理地充满型腔。如图2-1o浇注系统必须确保液态金屈能够平稳而合理地充满型腔。（4）补缩系统设计为了消除由于金属的液态收缩和凝固收缩而产生的缩孔和疏松，铸造工艺上普遍采用设置冒口、冷铁等工艺措施，以控制铸件的凝固过程，补充铸件的液态收缩。冒口：金属液最后凝固的地方极易形成缩孔，为防止产生缩孔，通常在这些部位上方型腔中预制出与这些部位相通的较大的储液空腔。冒口的作用：补缩、

8、排气、集渣、观察金属液等。冒口的设计原则：冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩部分的凝固时间；冒口应具有足够人的体积，以保证有足够的金属液补充铸件内部的体收缩；冷铁：为了增加铸件局部冷却速度，在铸型局部区域设置激冷能力强的材料，例如铸铁、铸钢或石墨等，称为冷铁。冷铁的大小和材质需考虑铸件