机械制造基础 教学课件 作者 李长河第2章2.1.ppt

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1、2.1铸造工艺基础2.1.1液态合金的充型2.1.2铸件的凝固与收缩2.1.3铸造内应力2.1.4变形和裂纹2.1.5铸件的质量控制作业2.1铸造工艺基础2.1.1液态合金的充型1.液态金属的结构与性质及充型（1）液态金属的结构与性质:液态金属是通过加热将金属由固态融化为熔融状态而得到的。由于铸造生产中得到的液体金属过热度不高（一般高于熔点100℃～300℃），这种液态金属接近固态而远离气态。（2）液态合金的充型:熔化合金填充铸型的过程，简称充型。熔融合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力，称合金的充型能力。

2、2.1铸造工艺基础2.1.1液态合金的充型螺旋形标准试样合金的流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。流动性试样的种类很多，如螺旋形、球形、真空试样等，应用最多的是螺旋形试样，如图所示。2.1铸造工艺基础2.1.1液态合金的充型（1）合金的流动性：1)合金的种类；2)合金的成分；3)杂质与含气量；（2）浇注条件：1)浇注温度；2)充型压力；（3）铸型条件：1)铸型的蓄热能力；2)铸型温度3)铸型中的气体；4)铸件结构2.影响合金充型能力的主要因素2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩物质从固态转化为液态的过程称为凝固。

3、金属凝固过程又称为结晶结晶包括形核和长大两个基本过程。铸件的凝固组织对金属材料的力学性能、物理性能影响甚大。一般情况下，晶粒越细小均匀，金属材料的强度和硬度越高，塑性和韧性越好。影响铸件凝固组织的因素有：成分、冷却速度和形核条件等。1.液态金属的凝固2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩在铸件凝固过程中，其断面上一般存在三个区域，即固相区、凝固区和液相区。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,如图所示。三种凝固方式：逐层凝固、糊状凝固和中间凝固。影响

4、铸件凝固方式的主要因素有合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度。2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩表层中心表层中心表层中心温度温度温度成分(a)(b)(c)t铸件t铸件t铸件铸件的凝固方式(a)逐层凝固(b)中间凝固(c)糊状凝固温度固相线液相线2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。合金的收缩量常用体收缩率和线收缩率来表示。体收缩率：线收缩率：2.合金的收缩2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩合金的收缩可以分为三个阶段：1）液态

5、收缩。从浇注温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩，即金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。2）凝固收缩。从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩，即熔融金属在凝固阶段的体积收缩。3）固态收缩。从凝固终止温度冷却到室温的收缩，即金属在固态由于室温降低而发生的体积收缩。2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩AnmB温度成分t液温度温度体收缩率体收缩率mnⅠⅡⅢⅠⅡⅢ铸造合金收缩过程示意图a)合金状态图b)一定温度范围合金c)共晶合金I—液态收缩II—凝固收缩III—固态收缩a)b)c)2.1铸造工

6、艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩影响收缩的因素主要有：1）化学成分：碳素钢随碳的质量分数的增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减。硅碳的质量分数增加，收缩率减小。硫阻碍石墨的析出，使铸铁的收缩率增加。适量的锰可与硫合成MnS，抵消对石墨的阻碍作用，使收缩率减小。但含锰量过高，铸铁的收缩率又有增加。2）浇注温度：浇注温度越高，过热度越大，合金的液态收缩增加。3）铸件结构和铸型条件。2.1铸造工艺基础2.1.3铸造内应力铸造内应力：铸件在凝固、冷却过程中，由于各部分体积变化不一致、彼此制约而使其固态收缩受到阻碍引起的内应力，称铸

7、造应力。按阻碍收缩原因的不同，铸造内应力分为热应力和收缩应力。铸件各部分由于冷却速度不同、收缩量不同而引起的阻碍称为热阻碍，由热阻碍引起的应力称为热应力。铸型、型芯对铸件收缩的阻碍，称机械阻碍。由机械阻碍引起的应力称收缩应力（机械应力）。2.1铸造工艺基础2.1.3铸造内应力1.热应力热应力是由于铸件壁厚不均，各部分收缩受到热阻碍而引起的。落砂后热应力仍存在于铸件内，属于残留应力。热应力的形成+表示拉应力–表示压应力塑性状态弹性状态温度t固t临ⅠⅡt0t1t2t3a)b)c)d)2.1铸造工艺基础2.1.3铸造内应力2.

8、机械应力铸件在固态收缩时，因受铸型、型芯、浇冒口等外力的阻碍而产生的应力称机械应力。一般铸件冷却到弹性状态后，收缩受阻都会产生机械应力。机械应力常表现为拉应力，与铸件部位无关。形成原因一经消除（如铸件落砂或去除浇口后），机械应力也随之消失，因此机械应力是一种临时应力。2.1铸造工艺基础2.1.3铸造内应力2.减少和消