第1讲：金属的液态成形.ppt

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1、机械制造基础-热加工工艺基础制造科学与工程学院梅筱琴第一讲金属的液态成形与砂型铸造一、概述我国的铸造技术历史铸造的定义液态金属－铸造型腔－冷却－铸件铸造生产的优点：可铸造出外形、内腔复杂的毛坯或零件工艺灵活性大，适应性好成本低铸造生产的缺点：组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷力学性能较差铸造过程复杂，铸造缺陷和零件精度较难控制铸造生产的特点老祖宗的其它作品编钟器皿虎牛祭案(春秋晚期）-青铜现代铸造技术的代表作品汽车发动机缸体现代铸造作品：镶宝戒指树现代铸造产品：复杂零件铸造缺陷导致铸件报废铸件表面胀起及热裂纹铸件内部大量气孔冷裂纹、冷隔裂纹晶间腐蚀古钱币-咸丰通宝背拾文

2、雕母钱古钱币-宣统通宝宫钱背天下太平阔缘古钱币-顺治连水治母钱常见铸造缺陷侵入气孔+缺肉析出气孔砂眼多肉粘砂结疤常见铸造缺陷热裂冷裂变形网纹浇不足错箱常见铸造缺陷抬箱损伤+偏析缩孔二、金属的液态成形铸造生产过程铸造工艺-铸造生产过程控制制定铸造工艺的目的避免可能出现的铸造缺陷，获取合格的铸件简化铸造工艺，提高生产率，降低生产成本那么：铸件容易产生哪些缺陷？怎样防止铸造缺陷的产生与金属液态成形过程的关系紧密1.铸件的凝固方式逐层凝固糊状凝固中间凝固凝固方式对合金流动性的影响恒温下凝固一定温度范围下凝固2.液态合金的充型能力充型能力液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力液态合金

3、的充型能力对铸造生产的影响充型能力强易于充满型腔，获得完整铸件气体易于浮出液面易于补缩充型能力不足浇不足、冷隔、气孔、夹渣等液态金属充型能力的影响因素合金的流动性合金的流动性合金的化学成分决定其流动能力合金成分不同，结晶温度范围不同，凝固方式不同，则流动性不同外界条件铸型条件浇注条件铸件结构条件液态金属充型能力的影响因素合金的流动性外界条件铸型条件铸型材料造型材料比热容影响金属液降温速度金属型比砂型容易浇不足、冷隔铸型温度铸型预热有利于金属液保持流动性(铸型温度)铸型排气能力铸型的排气能力影响型腔气压浇注条件浇注温度温度高，保持流动的时间长（浇注温度）充型压力压力高有利于充型压力铸造、低

4、压铸造、离心铸造铸件结构条件铸件大小铸件壁厚（壁厚）合金流动性实验液态金属的充型能力合金的流动性凝固方式对合金流动性的影响恒温下凝固一定温度范围下凝固铁碳合金流动性与含碳量的关系返回浇注温度对合金充型能力的影响适当提高浇注温度提高充型能力薄板浇注需要提高浇注温度浇注温度过高晶粒粗大、组织疏松缩孔、缩松粘砂气孔因此满足铸件要求后不宜过高返回如果铸型预热不当砂型预热后铸型强度可能下降易粘砂金属液冲击下可能垮砂形成夹砂、砂眼、夹渣返回课堂讨论：砂型铸件的壁厚铸件壁厚是怎样影响充型能力的？厚好？晶粒粗大、组织疏松、易产生变形或裂纹、粘砂薄好？浇不足、冷隔、气孔、夹渣最小允许壁厚何谓最小允许壁厚在

5、设计铸件时怎样应用？第一类缺陷：浇不足、冷隔大中型铸件或内腔结构复杂的薄壁零件浇不足冷隔原因充型能力差改进措施提高金属液的充型能力提高金属液流动性改善铸型条件改善浇注条件改善铸件结构3.铸件的收缩合金的收缩液态收缩、凝固收缩、固态收缩（％）铸件的收缩影响因素：合金成分、温度、铸型条件和铸件结构凝固收缩缺陷固态收缩缺陷合金种类C%浇铸温度℃液态收缩凝固收缩固态收缩总体积收缩铸造碳钢0.3516101.637.812.4白口铸铁3.0014002.44.25.4-6.312–12.9灰铸铁3.5014003.50.13.3-4.26.9–7.8第二类缺陷：缩孔、缩松完整的外壳下面缩孔缩松成因

6、铸件凝固过程的收缩未补足凝固收缩缺陷缩孔的形成过程缩松缩松的形成宏观缩松微观缩松缩松与缩孔倾向相反逐层凝固（小、大）糊状凝固（大、小）缩松的形成过程顺序凝固（定向凝固）防止缩孔和宏观缩松的工艺措施工艺目的：让铸件远离浇、冒系统的部位先冷，然后是靠近浇、冒系统的部位冷却，最后是冒口冷却工艺措施：冒口、冷铁、补贴顺序凝固带来的问题结晶温度范围宽的合金糊状凝固，流动性很差，冒口起不到补缩作用如：铝青铜、铝硅合金、铸钢等不均匀的温度场导致不均匀热应力，从而导致：变形裂纹显微缩松的解决方案显微缩松特点：细小、分散分布于铸件对称中心轴线附近根源：糊状凝固（合金成分）解决方案：从根源解决：另选择合适的

7、合金视情况而定：若无大碍：同时凝固工艺措施有一定致密性要求：表层冷激处理，加快表层金属冷却速度，使表层金属致密同时凝固同时凝固均匀温度场避免先冷后冷可用于铸铁：缩孔缩松倾向小锡青铜：糊状凝固，定向也没有用，不能避免微观缩松4.铸造应力-热应力先冷受压后冷受拉室温下：第三类缺陷：变形、裂纹除了正常收缩变形铸件外形不规则变形外形破坏：裂纹成因铸件不均匀的内应力热应力机械应力铸件强度降低防止铸造应力：同时凝固同时凝固目的：使铸件内部温度场