材料成形工艺基础

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1、1.1铸件的凝固方式：逐层凝固，糊状凝固，中间凝固影响铸件凝固方式的因素：1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，越倾向于逐层凝固）1.2充型能力：液态合金充满型腔，获得形状完美，轮廓清晰的铸件的能力影响合金流动性的因素：1合金的种类（不同合金因其结晶特性，粘度不同，其流动性亦不同。常用铸造合金中灰铸铁，硅黄铜流动性最好，铝合金次之，铸钢最差）2合金的成分3浇注条件（灰口铸铁的浇注温度为1200-1300℃，铸钢为1520-1620℃，铝合金680-780℃）合金的收缩：铸造合金从浇注，凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的

2、现象称为收缩。收缩是合金的物理本性，在铸造过程中，因收缩可能会导致铸件产生缩孔，缩松，应力，变形和裂纹等缺陷。收缩的三个阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩缩孔的形成：防止铸件内部出现缩孔的工艺措施是使铸件实现定向凝固。冒口为铸件的多余部分，清理铸件时予以去除，即可得到无缩孔的致密铸件。冷铁的作用是加快铸件局部的冷却速度，实现铸件的定向凝固。铸件在凝固末期，其固态收缩若受到阻碍，铸件内部将产生内应力。分为热应力，收缩应力和相变应力。热应力使冷却较慢的后壁处或心部受拉伸，冷却较快的薄壁处或表面受压缩。铸件的壁厚差别越大，合金的线收缩率或弹性模量越大，热应力

3、越大。同时凝固工艺：是指采取一定的工艺措施，使铸件各部分无温差或温差尽量小，几乎同时进行凝固。对铸件进行时效处理时消除铸造内应力的有效措施。时效处理分自然时效，热时效和共振时效。热时效又称去应力退火，是将铸件加热到550-650℃，保温2-4h，随炉慢冷至150-200℃，然后出炉。共振时效是将铸件在其共振频率下震动10-60min，以消除铸件中的残留应力。热裂：一般是在凝固末期，金属处于固相线附件的高温时形成的。热裂纹的特征是裂纹短，缝隙较宽，形状曲折，裂口表面氧化较严重。2.1铸铁的分类：白口铸铁，灰口铸铁，麻口铸铁。灰口铸铁：灰口铸铁又根据石墨形

4、态的不同分为1普通灰口铸铁，简称灰铸铁，其石墨呈片状；2可锻铸铁，其石墨呈团絮状3球墨铸铁，其石墨呈球状4蠕墨铸铁，其石墨呈蠕虫状。灰铸铁的显微组织一般是由珠光体，珠光体-铁素体，铁素体的基本分布着片状石墨所组成的。灰铸铁的组织结构可以视为在钢的基体中嵌入了大量石墨片。耐磨性：灰铸铁摩擦面上形成了大量显微凹坑，能起储存润滑作用，使摩擦副内容易保持油膜的连续性。同时，石墨本身也是良好的润滑剂，当其脱落在摩擦面上时，可起润滑作用。因此，灰铸铁的耐磨性比钢好，适于制造导轨，衬套，活塞环等。灰铸铁的孕育剂占铁水质量的0.25%-0.6%，其材料一般为含Si75

5、ω%的硅铁。灰铸铁的牌号：用HTXXX表示，数值表示其最低抗拉强度MPa球墨铸铁的铸态组织由珠光体，铁素体，球状石墨，以及少量自由渗碳体组成。球墨铸铁孕育剂的主要作用是促进石墨化，防止球化元素所造成的白口倾向。常用的孕育剂为含硅75ω%的硅铁，加入量为铁水质量的0.4-1.0%。球墨铸铁的牌号：用QTXXX-XX表示，前面一组数字表示最低抗拉强度，后一组数字表示最低断后延伸率。可锻铸铁可锻铸铁的牌号：用KTH（可铁黑）,KTZ（可铁珠）,KTB（可铁白）与俩组数字表示。两组数字分别表示最小抗拉强度和断后伸长率。例：KTH350-10铸造黄铜是以锌为主要

6、合金元素的铜基合金，只有铜锌两个元素构成的黄铜称普通黄铜。课后习题：10.下列铸件应选用哪类铸造合金？为什么？车床床身:灰铸铁摩托车发动机：铸造铝合金压气机曲轴：球墨铸铁火车车轮：铸钢自来水龙头：铸造铜合金汽缸套：蠕墨铸铁熔模铸造的工艺过程包括：制造蜡模，制壳，脱蜡，焙烧，浇注等。离心铸造的分类1立式离心铸造（适用于高度不大的盘，环类铸件）2卧式离心铸造（适用于长度较大的套筒及管类铸件）离心铸造的特点及应用内孔自由表面粗糙，尺寸误差大，质量差不适于密度偏析大的合金及铝，镁等轻合金。主要用于大批生产管，筒铸件。铸件的外形应便于取出模型（1避免外部侧凸2分

7、型面尽量平直3凸台，筋条的设计）铸件要有结构斜度：铸件上垂直于分型面的不加工表面，最好具有结构斜度，这样起模省力，铸件精度高。铸件壁厚应均匀：铸件各部分壁厚若相差过大，厚壁处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时在热节处易形成缩孔，缩松等现象。铸件壁的链接：避免十字交叉和锐角连接。铸件结构应尽量减少铸件收缩受阻，防止变形和裂纹1尽量使铸件能自由收缩2采用对称结构防止铸件变形铸造工艺设计是根据铸件结构特点，技术要求，生产批量，生产条件等确定铸造方案，编制工艺规程。包括：浇注位置，铸型分型面，型芯的数量，形状及其固定方法，加工余量，拔模斜度，收缩率，浇注系

8、统，冒口，冷铁尺寸和布置等。浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。分型面为铸件组之间的