材料成型工艺基础——铸造.ppt

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1、第10章铸造铸造是将熔融金属浇注（压射、吸入）到铸型（砂型和金属型）型腔中，冷却凝固后获得一定形状和性能的毛坯或零件的金属成形工艺。概述铸造生产的特点古代：兵器、农具、钟、钱币等；铸造优点：金属一次成形；工艺灵活性大，各种成分、尺寸、形状和重量的铸件几乎都能适应；成本低；适宜于形状复杂、特别是复杂内腔的毛坯或零件；对于不宜锻压生产和焊接的材料，具有特殊的优势。应用铸造缺点：组织晶粒粗大，实体内部常有气孔、缩孔、缩松、砂眼，力学性能不如锻件；生产工序多，废品率高；工作环境差，劳动强度大。现代：机床制造、动力、交通运输、轻纺、冶金机械等。10.

2、1铸造成形理论基础充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔等缺陷。液态合金充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰铸件的能力。合金铸造性能包括液态合金的充型能力、收缩、偏析、氧化和吸气等。铸造有两大基本过程：即液态合金充满型腔和随后在型腔中冷凝收缩。一、液态合金充型能力常见的铸件缺陷0.4%C铸钢：200出气口浇口杯4.3%C铸铁：18001.合金的流动性影响合金流动性的因素有合金的成分、温度、物理性质、不溶杂质和气体等。a）在恒温下凝固b）在一定温度范围内凝固2.影响合金流动性的因素1)液态合金的化学成分纯金属和共晶成分合金在恒定温度下凝固，已凝固

3、和未凝固界面光滑，对未凝固液体阻力小，流动性好。从合金流动性的角度考虑，选择共晶、近共晶成分或凝固温度范围小的合金作为铸造合金。2)合金的物理性质和流动性有关的，比热容、密度、结晶潜热、导热系数、黏度。c、ρ越大，结晶潜热越多，导热系数越小，均使液态合金较长时间保持浇注后的温度，从而使流动性好。μ小，内摩擦力小。3)液态合金的温度在一定温度范围内，液态合金的温度越高，流动性越好。但液态合金温度过高，会造成液态金属氧化、吸气严重，易使铸件产生气孔、夹渣、粘砂、缩松、缩孔等铸造缺陷，故温度要合理，不能太高。铸型条件铸型的蓄热能力3.影响液态合金

4、充型能力的因素浇注条件铸型的发气铸型的温度铸型的结构浇注系统的结构充型压力浇注温度工艺因素流动性影响因素二、合金的收缩1.收缩的概念合金的收缩经历如下三个阶段：（1）液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。固态收缩是铸件产生铸造应力、变形、裂纹的基本原因。（2）凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。（3）固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩。1)合金成分2)浇注温度3)铸件结构和铸型2.影响收缩性的因素3.缩孔与缩松液态合金在冷凝过程中，若液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，在

5、铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松（疏松）。1)缩孔和缩松的形成结论：1）从收缩的角度考虑，尽量选择共晶、近共晶成分或凝固温度范围小的合金作为铸造合金；2）给定成分的铸件，缩孔和缩松的总容积是一定值，适当增大铸件的冷却速度可促进缩松向缩孔转化；3）合金收缩越大，铸件的缩孔体积越大；4）浇注温度越高，液态收缩越大，缩孔的体积越大；5）缩孔和缩松总是存在于铸件的最后凝固部位。如果铸件设计壁厚不均匀，则在厚壁处易于出现缩孔或缩松。2)缩孔和缩松的防止防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序，使铸件实

6、现“顺序凝固”。顺序凝固的缺点：应用：液态收缩和凝固收缩大、必须补缩的场合。(1)冒口浪费金属，降低了工艺出品率，提高了成本；(2)铸件内应力大，易于变形和开裂。三、铸造内应力及铸件的变形、裂纹铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍或铸件各部分互相牵制，铸件内部将产生内应力。热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。1.热应力热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。铸件的收缩受到铸型、型芯、浇注系统的机械阻碍而形成的内应力。上型下型2.机械应力（收缩应力）退让性：

7、铸件冷却收缩时铸型（型芯）可以稍微压缩的性能。3.铸件的变形与防止防止变形的方法：1）使铸件壁厚尽可能均匀或形状对称；2）采用同时凝固的原则；3）采用反变形法。对某些重要的、精密的铸件必须采取去应力退火（人工时效、热时效）或自然时效等方法，消除残余内应力；必要时可在粗加工后进行去应力退火或人工时效，再进行精加工。4.铸件的裂纹与防止(1)热裂热裂的特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、断面有严重氧化、无金属光泽、裂纹沿晶界产生和发展等。热裂的防止：1)应尽量选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合金。2)应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。3)

8、对于铸钢件和铸铁件，严格控制硫的含量，防止热脆性。(2)冷裂冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。冷裂的防止：1）使铸件壁厚尽可能均匀；2）采用同时凝