一、液态金属成形过程及控制(2).ppt

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1、第一篇：液态金属成形工艺第一讲液态金属成形的工艺基础第一讲液态金属成形的工艺基础1.1液态金属的充型能力1.2液态金属的凝固与收缩1.3铸造缺陷和控制措施液态合金的工艺基础液态合金的工艺基础表征为液态合金的铸造性能通常是指合金的流动性、收缩性吸气性及偏析等性能合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据1.1液态金属的充型能力液态金属通过浇注系统充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力充型能力的概念:充型能力不足浇不足冷隔夹砂气孔夹渣充型能力的决定因素合金的流动性铸型性质浇注条件铸件结构等浇注系统冒口直浇道横浇道内浇道浇口杯金属的流

2、动性：改善金属的流动性加快凝固中液体的补缩排除内部夹杂物和气体形成薄壁复杂的铸件有利于充型能力的决定因素测试合金充型能力的方法:将合金液浇入铸型中，冷凝后测出充满型腔的式样长度。浇出的试样越长，合金的流动性越好,合金充型能力越好.金属流动性测试实验实验如下图所示：不同合金流动性的比较*铸铁的流动性*铸钢的流动性实验证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。浇注温度充型压力浇注系统浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大,充型能力越强。浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，充型

3、能力越差。浇注条件充型能力的决定因素铸型性质铸型温度(不能过高)铸型蓄热系数:即从金属中吸取热量并储存的能力铸型的发气和透气能力：浇铸时产生气体能在金属液与铸型间形成气膜，减小摩擦阻力，有利于充型。但发气能力过强,透气能力又差时,若浇铸速度太快,则型腔中的气体压力增大，充型能力减弱。充型能力的决定因素铸件结构折算厚度：折算厚度也叫当量厚度或模数,是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。复杂程度：铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。充型能力的决定因素1.2液态金属的凝固与收缩铁－碳合金状态图相图中的主要特性线ACD线为液相线，在A

4、CD线以上合金为液态，用符号L表示。液态合金冷却到此线时开始结晶，在AC线以下结晶出奥氏体，在CD线以下结晶出渗碳体，称为一次渗碳体，用符号Fe3C表示。AECF线为固相线，在此线以下合金为固态。液相线与固相线之间为合金的结晶区域，这个区域内液体和固体共存。L+δL+L+Fe3Cδ++Fe3C+F+Fe3C相图中的主要特性线ECF线为共晶线，温度为1148℃。液态合金冷却到该线温度时发生共晶转变：L4.3---------A2.11+Fe3C6.69PSK线为共析线，又称A1线，温度为727℃。铁碳合金冷却到该温度时发生共析转变：A0.77---------F0.

5、0218+Fe3C6.69ES线是碳在γ-Fe中的溶解度曲线，又称Acm线。GS线，又称A3线。是冷却时由奥氏体中析出铁素体的开始线。L+δL+L+Fe3Cδ++Fe3C+F+Fe3C1、铸件的凝固过程：在铸件的凝固过程中，其截面一般存在三个区域，即液相区、凝固区、固相区。对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分的。2、铸件的凝固方式：逐层凝固中间凝固糊状凝固铸件的“凝固方式”就是依据凝固区的宽窄来划分的。逐层凝固纯金属和共晶成分的合金在凝固中因为不存在固液两相并存的凝固区，所以固体与液体分界面清晰可见，一直

6、向铸件中心移动。糊状凝固铸件在结晶过程中，当结晶温度范围很宽，且铸件截面上的温度梯度较小，则不存在固相层，固液两相共存的凝固区贯穿整个区域。中间凝固大多数合金的凝固是介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固。3、影响凝固方式的主要因素合金的结晶温度范围：合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。在铁碳合金中普通灰铸铁为逐层凝固，高碳钢为糊状凝固。铸件的温度梯度：在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差。若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其凝固区相应由宽变窄。合金凝固温度区间的影响温度梯度的影响逐层凝固中间凝固糊状凝固窄宽陡平4、

7、铸件的收缩定义：收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。分类：分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩。铸件温度降低浇注温度室温凝固终止温度开始凝固温度液态收缩凝固收缩固态收缩体积收缩线收缩共晶成分从液态变为固态需要一定的时间收缩率：体积收缩是指单位体积的收缩量（表示由液态到常温的收缩）。线收缩是指单位长度上的收缩量（可以表示固态时的收缩）。体积收缩率：线收缩率：其中V0，L0表示铸件在高温T0时的体积和一维方向的长度；V1，L1表示铸件在高温T1时的体积和一维方向的长度。3