材料加工工艺02.ppt

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1、材料加工工艺复习1.1材料加工工艺及其在制造业中的地位1.221世纪材料加工工艺展望2.1金属液态成形（铸造）概述液态金属在铸型中冷却、凝固形成零件。铸造工艺的特点各种铸造方法应用范围Fe-C合金状态图稳态与非稳态状态平衡！2.2铸造合金的工艺性能2.2.1铸造合金的充型能力•充型能力的好与差，首先取决于铸造合金的流动性，同时又受到外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映，要注意两者（合金的流动性、充型能力）的差别。2.2.2铸造合金的收缩性及缩孔、缩松的形成1.铸造合金的收缩性液态合金当温度下降,而由液态

2、转变为固态时，因为金属原子由近程有序逐渐转变为远程有序，以及空穴的减少或消失，一般都会发生体积减小。液态合金凝固后，随温度的继续下降，原子间的距离还要缩短，体积也进一步减小。铸造合金在液态、凝固态和固态冷却的过程中，由于温度的降低而发生的体积减小现象，称为铸造合金的收缩性。铸件的收缩缺陷——缩孔、缩松、热裂、应力、变形和裂纹等体收缩——铸造合金由液态到常温的收缩。长度改变量来表示合金在固态时的收缩，称为线收缩。在设计和制造模样时，线收缩更有意义。矩形铸件体积亏损Ⅰ）型腔容积，即金属液原始体积V原始V原始＝S×S×HⅡ）常温下铸件假想轮廓外形

3、体积V假V假＝S’×S’×hⅢ）铸件轮廓体积亏损V亏V亏＝v原始一V假Ⅳ）常温下铸件轮廓外形体积V轮廓。1一外缩孔2一内缩孔3一缩松4一缩陷缩陷容积＝V假－V轮廓合金的收缩经历三个相互联系的阶段：液态收缩阶段（I）；凝固收缩阶段（Ⅱ）；固态收缩阶段（Ⅲ）。a)合金状态图b）具有结晶温度范围合金（m成分）的收缩过程c）共晶合金（n成分）的收缩过程（1）液态收缩当液态合金从浇注温度t浇冷却至开始凝固的液相线温度t液时的收缩，由于合金是处于液体状态，故称其为液态收缩，表现为型腔内液面的降低。液态收缩率εv液可用下式表示：εV液=αv液（t浇－t液

4、）X100％（2）凝固收缩对于具有一定结晶温度范围的合金，由液态t液转变为固态t固时，由于合金处于凝固状态，故称为凝固收缩。这类合金的凝固体收缩率主要包括温度降低（与合金的结晶范围有关）和状态改变（状态改变时的体积变化）两部分。金属种类FeAlMgCuCoZnAgSnPbSbBiαV液4.06．244．834．84．84．444．352．792．69-0．93-3．1液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因各种纯金属的凝固体收缩率（%）（3）固态收缩当铸造合金从固相线温度t固冷到室温t室时的收缩，由于合金处于固体状态，故称为固态收缩

5、。其固态收缩率表示如下：εV固=αv固（t固－t室）X100%但在实际生产中，由于固态收缩往往表现为铸件外形尺寸的减小，因此，一般采用线收缩率来表示：εL＝αL（t固－t室）X100％合金类别收缩率（％）合金类别收缩率（％）自由收缩受阻收缩自由收缩受阻收缩灰铸铁：中小型与小型件中、大型铸件圆筒形件：长度方向直径方向孕育铸铁可锻铸铁球墨铸铁白口铸铁1.00.90.90.71.0-1.50.75-1.01.01.751.90.80.80.50.8-1.00.5-0.750.81.5铸造碳钢和低合金钢含铬高合金钢铸造铝硅合金铸造铝镁合金铝铜合金(

6、wCu＝7％～18％）锡青铜锌黄铜1．6—2．01.3-1.71.0-1.21.31.61.41.8-2.01．3—l．71.0-1.40.8-1.01.01.41.21.5-1.7铸件的铸造收缩率不仅与所用合金的因素有关，而且还与铸型工艺特点、铸件结构形状以及合金在熔炼过程中溶解的气体量等因素有关。合金类别收缩率（％）合金类别收缩率（％）自由收缩受阻收缩自由收缩受阻收缩灰铸铁：中小型与小型件中、大型铸件圆筒形件：长度方向直径方向孕育铸铁可锻铸铁球墨铸铁白口铸铁1.00.90.90.71.0-1.50.75-1.01.01.751.90.8

7、0.80.50.8-1.00.5-0.750.81.5铸造碳钢和低合金钢含铬高合金钢铸造铝硅合金铸造铝镁合金铝铜合金(w＝7Cu％～18％）锡青铜锌黄铜1．6—2．01.3-1.71.0-1.21.31.61.41.8-2.01.3—l.71.0-1.40.8-1.01.01.41.21.5-1.7常用铸造合金的铸件线收缩率缩孔、缩松铸件在冷却和凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的地方出现孔洞。容积大而且比较集中的孔洞称为缩孔；细小而且分散的孔洞称为缩松。缩孔的形状不规则，表面粗糙，可以看到发达的树枝晶末梢，故可以

8、明显地与气孔区别开来。缩孔和缩松是铸件中常见的缺陷之一，因此，在生产中必须设法防止。铸件中缩孔形成过程示意图合金成分与缩孔、缩松形成的关系定向凝固的合金倾向于产生集中缩孔；糊状凝