材料成型原理课件0

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1、金属液态成形原理南昌航空大学航空制造学院主要内容1液态金属的结构和性质2铸件凝固过程中的传热3液态金属的结晶4铸件凝固组织及控制5铸件中的缺陷及其控制本课程的理论基础物理化学金属学原理冶金原理流体力学传热学参考书1、《铸件形成理论基础》，李庆春等，机械工业出版社，19822、《铸件形成理论》，安阁英，机械工业出版社；19904、《金属液态成形原理》，戴斌煜等，国防工业出版社，2010绪论0.1金属液态成形的概念和特点金属液态成形概念金属液态成形（又称铸造），是指将熔融金属（合金）在重力场或其他外力场（压力、离心力、电磁力、振动惯性力等）作用下浇入一定铸型中，冷却并凝固而获得具有型腔形

2、状制品的成形方法。液态金属凝固成形所获得的制品称之为铸件。金属液态成形工艺流程液态金属成形特点1、适应性强对任何大小的零件，从几克重到几百吨的零件；从仅0.2mm的薄壁零件，到数米厚度零件；从小到几毫米，大到几十米的零件；从形状简单到任意复杂的零件都可以通过铸造方法制造出来。2、适用材料范围广泛不仅金属材料，几乎所有工程材料，如陶瓷、有机高分子、复合材料等，特别是脆性材料都可采用液态成形技术。3、成本低铸件的形状及尺寸与零件非常接近，因此可减少材料消耗和后续加工量可以大量利用废、旧金属材料和再生资源易于实现机械化生产，生产效率较高炼钢浇注铸件典型铸件缸盖缸体排气管轮毂铸造压气机叶片轧

3、钢机机架（铸钢，400吨）三峡工程用水轮机叶轮（450吨）特大型铝合金铸件净重（2.7吨）金属液态成形的基本过程是充填铸型和冷却凝固。这两个基本过程在各种不同条件下完成，形成多种铸造技术与凝固技术。液态金属的充型过程是铸件形成的第一个阶段，使金属材料获得所要求的几何形状。许多铸造缺陷都是在充型不利的情况下产生的。因此，了解并控制充型过程是获得优质铸件的重要条件。液态成形与凝固学凝固是铸件成形过程的核心，它决定着铸件的凝固组织和铸造缺陷的形成，因而也决定了铸件的内在质量和力学性能。这两个基本过程在各种不同条件下完成，形成多种铸造技术与凝固技术。凝固学——一门研究液态到固态转变过程的基本

4、理论。研究对象：凝固过程的传热、传质和液体流动。几乎所有的金属及合金在成为被人们使用的工件或器件以前都要经过凝固阶段。凝固理论的主要应用——金属液态成形（是一种非常经济的成形方法）。0.2凝固理论的研究进展金属凝固理论的发展凝固技术的发展计算机的应用金属凝固理论的发展近代凝固理论大约经历了以下几个阶段：20世纪60年代前形成了完整的经典凝固理论，主要包括：完整晶体生长理论；晶体缺陷生长理论；成分过冷理论；凝固过程扩散场的理论解；两相区流动效应；平方根定律等。20世纪60年代后的较长一段时间内，研究的重点放在经典理论的应用上。Chalmers等人提出“激冷等轴晶游离”理论，Jackso

5、n等人提出“枝晶熔断”及“结晶雨”理论，用动态的观点来研究和分析凝固过程，以此为指导有效地控制了结晶过程和凝固过程。最新的凝固理论有：快速凝固理论凝固过程组织形态选择的时间和历史相关性复合材料凝固特性枝晶间距选择的容许范围等凝固技术的发展在新的凝固理论指引下，凝固技术又有了长足的进步。典型代表就是定向凝固技术、快速凝固技术和复合材料的获得。此外，还有金属半固态成形技术等。铸造高温合金涡轮发动机叶片单晶定向凝固柱状晶等轴多晶体计算机的应用铸件充型凝固过程计算机模拟仿真技术；快速成形技术；过程和设备运行的计算机控制。充型-凝固过程数值模拟温度场模拟应力场模拟a)b)应力分布的模拟结果a)

6、原设计方案b)重新设计的方案铸件微观组织模拟石墨大小分布情况布氏硬度分布情况0.3我国铸造技术的辉煌历史我国铸造技术有着悠久的历史，早在5000多年前，铸造技术就出现在了中华大地。铸造技术被应用到农业生产、兵器制造、音乐艺术及人民生活等各方面，极大地推动了我国古代文明的进步。铸造技术的发展史，是中华民族五千年文明发展史的重要组成部分。1.我国古代青铜铸造技术在我国古代，常用的铸造工艺主要有范铸法和失蜡法。范铸法是用范组合成铸型进行浇注的方法。石范铸造范铸法泥（陶）范铸造金属范铸造纹饰精美的陶范残片夏、商、周时期是人类青铜文化史上最为灿烂的时代。中国在金属冶炼、铸造以及合金技术、加工技

7、术等方面都取得了极其伟大的成就。商代晚期青铜器铸造技术进入鼎盛阶段，青铜器已应用在农具、武器、礼器、生活用品等各个方面，铸造了大量著名的青铜器铸件。司母戊鼎是中国目前已发现的最重的青铜器。司母戊鼎是中国商代后期王室祭祀用的青铜方鼎，1939年在河南省安阳出土。高133厘米、口长110厘米、口宽79厘米、重832.84千克。四羊铜尊商晚期的贮酒器。1938年出土于湖南宁乡，是我国现已发现的较大的方尊，高58.6厘米，重34.5公斤。我国的失蜡法至迟起源于春秋