金属工艺学基础教学课件作者宋金虎项目5.ppt

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1、项目五　铸造成形任务５－１　铸造成形的认知任务５－２　铸造成形方法的选择任务５－３　铸造成形工艺设计任务５－４　铸件结构工艺性分析任务５－５　常见铸造缺陷控制及修补下一页返回任务５－１　铸造成形的认知一、合金的铸造性能铸造合金除应具备符合要求的力学性能和必要的物理、化学性能外，还必须具有良好的铸造性能。所谓合金的铸造性能，是指在铸造生产过程中，合金铸造成形的难易程度。容易获得正确的外形、内部无缺陷的铸件，其铸造性能就好。合金的铸造性能是一个复杂的综合性能，通常用充型能力、收缩性等来衡量。影响铸造性能的因素很多，除合金元素的化学成分

2、外，还有工艺因素等。因此，掌握合金的铸造性能，采取合理的工艺措施，可以防止铸造缺陷，提高铸件质量。（一）液态合金的充型能力熔融合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状完整的铸件的能力叫作液态合金的充型能力。下一页返回任务５－１　铸造成形的认知影响液态合金充型能力的因素有两个，一是合金的流动性，二是外界条件。（二）合金的收缩铸件在凝固和冷却过程中，其体积减小的现象称为收缩。合金的收缩量通常用体收缩率和线收缩率来表示。合金从液态到常温的体积改变量称为体收缩，合金在固态由高温到常温的线性尺寸改变量称为线收缩。铸件的收缩与合金成分、温度、收缩系数

3、和相变体积改变等因素有关，除此之外，还与结晶特性、铸件结构以及铸造工艺等有关。上一页下一页返回任务５－１　铸造成形的认知（三）合金的吸气性１.气体来源铸件中的气体一般来源于合金的熔炼过程、铸型和浇注过程三个方面。熔炼过程中气体主要来自各种炉料的锈蚀物、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧等气体。铸型中的气体主要来自型砂中的水分，即使烘干的铸型，浇注前也会吸收水分，且其中的黏土在金属液的热作用下，结晶水还会分解。此外，有机物的燃烧也会产生大量气体。浇注过程的气体主要来自浇包未烘干，当接触金属液时便产生气体；铸型浇注系统设计不当

4、会卷入气体；铸型透气性差，引起气体进入型腔。另外，由于浇注速度控制不当，或型腔内气体不能及时排除，当温度急剧上升、气体体积膨胀使型腔内压力增大时，也会使气体进入合金液而增加合金中的气体含量。上一页下一页返回任务５－１　铸造成形的认知２.气体种类及存在形态铸件中存在的气体主要是氢和氧，其次是氮，以及一氧化碳和二氧化碳等。气体在铸件中的存在形态主要有固溶体、化合物和气态三种。当气体以原子态溶解于金属中时，则以固溶体形态存在；当气体与金属中某些元素的亲和力大，气体就与这些元素形化合物，此时以化合物形态存在。例如铸钢、铸铁件中的氧主要以氧

5、化物、硅酸盐和成分复杂的硫氧化合物等夹杂物形态存在。若气体以分子状态聚集成气泡存在于合金中，则以气态形式存在。因此，其中存在氢的铸件，以及脱氧不完全的钢和含氧较高的钢的铸件易产生气孔，这是由于氢氧在合金中的含量超过其溶解度，以分子状态（即气泡形态）存在于合金中，若凝固前气泡来不及排除，便在铸件中产生气孔。上一页下一页返回任务５－１　铸造成形的认知二、铸造工具与设备（一）常用合金铸件生产用具１.砂箱砂箱是长方形、方形、圆形的坚实框子，有时根据铸件结构，做成特殊形状。砂箱的作用是牢固地围紧所舂实的型砂，以便于铸型的搬运及在浇注时承受合

6、金的压力。砂箱可以用木材、铸铁、钢、铝合金制成，一般由上箱和下箱组成一对砂箱，并用销子定位，如图５.３所示。２.工具常见工具如图５.４所示。上一页下一页返回任务５－１　铸造成形的认知（二）铸铁熔炼设备铸铁的熔炼是在化铁炉中进行的，铸造车间常用的化铁炉有冲天炉、工频感应炉，有的小型铸造车间还使用三节炉。其中冲天炉使用得最为广泛，三节炉因热效率低而逐步被淘汰。随着科学技术的发展，国内已逐步开始使用工频感应电炉来熔炼金属，它具有金属液质量高、金属烧损小、劳动条件好等优点。有的工厂还用平炉和电弧炉熔化金属。（三）铸钢熔炼设备铸钢熔炼设备有

7、电弧炉、钢包精炼炉、感应电炉、等离子电弧炉、平炉等。电弧炉熔炼速度快，钢液温度高，有良好的脱磷、脱硫条件，容易操作控制，可以熔炼出质量较高的碳素钢和合金钢，适合于浇注各种类型的铸件。上一页下一页返回任务５－１　铸造成形的认知因此，电弧炉是铸钢生产中使用最广泛的一种炼钢设备。感应电炉及等离子电弧炉主要用来熔炼高级合金钢及高温合金。平炉应用比较少，只在重型铸钢厂浇注大件时使用。我国目前铸钢件生产多使用三相电弧炉。电弧炉的容量（每次熔炼钢液量）有０.５ｔ、１.５ｔ、３ｔ、５ｔ、１０ｔ、２０ｔ等。三相电弧炉主要由炉体、炉盖、电极升降机构与

8、夹持机构、倾炉机构、炉体开出或炉盖旋转机构、电气装置和水冷装置等构成。三相电弧炉的结构如图５.７所示。（四）铸造有色合金的熔炼设备铸造有色合金的熔炼炉根据其结构和热源不同，分为坩埚炉、感应电炉、反射炉和电弧炉多种炉型。上一页下一页返回任务５－１　铸