材料成型基础全析

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1、第一篇金属的液态成型（铸造）绪论1、铸造：熔炼金属，制造铸型，并将液态金属浇入到倚型中，冷却凝固后获得一定形状铸件的工艺方法，称为铸造。2、铸造的特点；1、可以生产各种形状，特别是具有复朵内腔的铸件；2、可以用各种金属，如铸铁、钢、非铁金属、难熔合金铸造铸件。3、可以主产匣量从儿克到儿百吨，壁厚从不到一毫米到儿百毫米的铸件，如气缸体、气缸、曲轴、减速箱体、活塞等。铸件通常作为毛坯，经切削加工后成为冬件才能使用，但有时也可作为零件而直接使用。1蔣砂淸理检脸1件］b1第一章铸造工艺基础§1-1液态合金的充型液态合金的充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰，薄血复杂的铸件

2、的能力。合金浇注时，必须要有比较好的充型能力。若合金的充型能力不好，则会产牛浇不到或冷隔等铸造缺陷，如图所示影响充型能力的主要因素如下：一、合金的流动性：合金的流动性，是合金的铸造性能之一。合金的流动性越好，充型能力越强，越便于浇注轮廓清晰、形状完整、薄1何复杂的铸件。合金的流动性取决于合金的化学成分，它与合金和图中的结品温度区间有关。结品温度区间小，合金的流动性好。共晶成分具有最好的流动性。400-1300-200'1OO'O」「2000-1500-1OOO-500二、浇注条件浇注温度：浇注时，液态合金所处的温度为浇注温度。合金的充型能力随着浇注温度的升高而明显增强。但浇注温度如

3、果过高，由于液态合金吸气增多（气孔）、氧化严重（氧化夹杂）。选择浇注温度原则：在保证合金能充满铸型的前提下，浇注温度越低越好。三、铸型性质（包括有关铸型的多方面因素）铸型导热能力差，散热慢，则合金保持在液态的时间长，充型能力好。直浇口高度大，则可提高液态合金的充型能力。此外，零件壁厚小、复朵程度高充型能力降低。§1-2铸件的凝固铸型中的合金从液态转变为固态的过程，称为铸件的凝固，或称一次结晶。一、铸件的凝固在铸件凝固过程中，一般存在着固相区、凝固区和液相区三个区域，其中凝固区是液相与固相共存的区域，凝固区的人小对铸件质量影响较大，按照凝固区宽窄，分为逐层凝固、屮间凝固和体积凝I司三

4、种凝同方式，如图2・2所示威分一液和线液1・逐层凝固纯金属和共晶成分合金在恒温下结晶，凝固过程屮铸件截面上的凝固区域的宽度为零，截面上固液两相界面分明，随着温度的下降，固相区不断增大，逐渐到达铸件中心，如图2-2(a)所示。2.中间凝固金属的结晶温度范围鮫窄，或结晶温度范围虽宽，但铸件截面温度梯度大,铸件截面上的凝固区域宽度介于逐层凝固少体积凝固Z间，如图2-2(b)所示。3.体积凝固当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度很小，铸件凝固时，其液固共存凝固区很宽，其至贯穿整个铸件截面，如图2・2(c)所示。影响铸件凝固方式主要因素是合金的结品温度范围(取决于合金化学成分)和铸

5、件的温度梯度。介金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。当合金成分一定时,凝固方式取决于铸件截面上的温度梯度，温度梯度越大，对应的凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。1.1.2铸件(合金)的收缩收缩是体积和尺寸减小的现彖，是合金的铸造性能Z—一、合金收缩的三个阶段液态收缩从浇注温度冷却到液相线温度产生的收缩；凝固收缩从液相线温度冷却到固相线温度产生的收缩；固态收缩从固相线温度冷却到室温的收缩。合金的液态收缩和凝固收缩表现为型腔内液面的降低通常川体收缩率來表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基木原因。介金的固态收缩表现为铸件尺寸的缩小，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产

6、生应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。不同合金的收缩率不同。铸钢的收缩率大于铸铁。二、铸件中的缩孔与缩松由液态收缩和凝固收缩造成1.缩孔与缩松的形成(1)缩孔缩孔是在铸件最示凝固部位容积人而集屮的孔洞，呈倒圆锥形，内表面粗糙。表面形成的凹坑称为缩凹。(2)缩松细小而分散的缩孔称为缩松。缩松常分布在铸件厚人部位、冒口根部和内浇口附近。缩松的分布而积比缩孔大得多。合金的收缩率是一定的。结品温度范围小的合金，形成缩孔倾向大，而形成缩松倾向小；反之，结品温度范围大的合金缩孔倾向小，但缩松倾向大。缩孔形成在铸件最后凝固的部位。1.缩孔与缩松的防止顺序凝固：通过采用冒口和冷恢，使铸件远离冒口的部

7、位最先凝固，然后是靠近冒口的部分凝固，最后冒口本身凝固，将收缩的体积转移到冒口中去。冒口的作用：补缩。冒口为铸件的多余部份，在铸件清理时予以切除。顺序凝固的特点冷诙作用：加快铸件局部的冷却速度，以控制铸件的凝固顺序。顺序凝固的优点：可有效地防止缩孔和缩松。缺点：1、耗费许多合金。2、增加造型工时，加人了铸件成木。3、顺序凝固扩人了铸件各部分的温度差，促进了铸件产生应力、变形和裂纹倾向。三、铸造应力、变形和裂纹1、铸造应力(1)热应力：热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分