章铸造工艺基础.ppt

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1、第七章铸造工艺基础铸件的废品率比较高，因为影响因素较多。如：铸造工艺、铸型材料、熔炼、浇铸等。§7—1液态合金的充型液态合金填充铸型的过程称充型。充型能力表示液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。影响充型能力的主要因素有：一、合金的流动性表示液态合金本身的流动能力。流动性愈好，充型能力愈强。液态合金的流动性用“螺旋形试样”的长度来衡量。在相同的条件下，试样的长度愈长，表示流动性愈好。影响流动性的主要因素为化学成分。共晶成分的合金，在恒温下结晶，流动性比较好。其他合金在一定温度范围内逐步凝固，流动性差。合金成分离共晶点愈远，流动性愈差。二、浇注条件１、浇注温度浇注温度愈

2、高，合金的粘度下降，充型能力愈强。２、充型压力充型压力愈大，充型能力愈好。三、铸型填充条件１、铸型材料铸型材料的导热系数和比热容愈大，液态合金激冷能力愈强，合金的充型能力就愈差。２、铸型温度铸型进行预热、减缓了冷却速度，固充型能力得到提高。３、铸型中的气体铸造时型腔内回产生大量气体，铸型排气能力差，气压增大，会阻止液态合金充型。因此应注意透气性。４、铸件结构铸件的壁厚太薄或过大的水平面都会使金属液体流动困难。§7—2铸铁的凝固与收缩一、铸件的凝固方式分成固相区、凝固区、液相区。对铸件影响最大的是凝固区的宽窄。１、逐层凝固没有液、固并存的凝固区，温度的下降，固体层不断加厚、液体不断减少

3、，直达铸件中心。纯金属或共晶成分合金。２、糊状凝固合金的结晶温度很宽，铸件温度分布较为平坦，铸件表面没有固体层，液、固并存的凝固区贯穿整个断面。图ｃ。３、中间凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间。图ｂ大多数合金属于此种凝固方式。二、铸造合金的收缩合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象，成为收缩。收缩给制造带来许多困难，造成许多缺陷(缩孔、缩松、裂纹、变形)。三个阶段：１、液态收缩；(体积收缩)２、凝固收缩；(体积收缩)３、固态收缩。(体积收缩+尺寸缩减)表２-２三、铸件中的缩孔与缩松１、缩孔与缩松的形成在液态和凝固收缩时，由于体积得不到补充，会产生孔洞，根据孔洞的大小分为缩

4、孔与缩松。(1)缩孔－集中在铸件上部，体积较大的孔洞。铸件的收缩率愈大、浇注温度愈高、铸件愈厚，缩孔容积愈大。(2)、缩松－分散在铸件内的细小缩孔。一般缩松的面积比较大。缩松分为宏观和微观缩松两种。宏观缩松可以同眼看到。微观缩松必须在显微镜大观察。２、缩孔和缩松的防止缩孔与缩松对铸件的力学性能影响很大，应尽量避免。在实际应用中常采用“顺序凝固”。即在铸件可能出现缩孔的部位设置“冒口”，使缩孔出现在冒口上，不影响铸件。另一方式按放冷铁。使铸件比较厚的部位先冷却凝固，防止缩孔、缩松的产生。§7—3铸造内应力、变形和裂纹铸件在冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部产生内应力。有些内应力一

5、直保存到室温－残余内应力。一、内应力的形成１、热应力由于铸件壁厚不均匀，冷却速度不一同，各部分收缩不一致引起的。固态金属在再结晶温度以上，处于塑性状态。应力产生变形，变形之后应力可自行消除。再结晶温度以下呈弹性状态，在应力作用下产生弹性变形，变形后应力继续存在。预防热应力的途径：减少铸件各部位的温度差，设计时使各处壁厚基本一致；在厚壁处放置冷铁。２、机械应力合金在固态收缩时，受铸型或型心的机械阻碍而形成的内应力。这种应力在铸件落砂后可自动消除。二、铸件的变形与防止残余应力是不稳定的，它通过变形达到平衡，减缓内应力。即受拉部分－压缩应力；压缩部分－拉应力。为防止变形，设计时应使壁厚均匀

6、；铸造工艺上，顺序凝固；还可采取“反变形”工艺；对于要求精度比较高，稳定性好的零件，应采取时效处理。三、铸件的裂纹与防止１、热裂特征：缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。主要影响因素：合金性质、铸型阻力。２、冷裂特征：裂纹细小、呈连续直线状。经常出现在形状复杂、受拉伸及应力集中的地方。§7—4铸件中的气孔气孔也是常见的铸造缺陷。气孔使铸件的力学性能下降。气孔形成的原因，可以分为下面三种情况。一、析出性气孔金属液体中的气体未能有效的排出，在铸件中形成气泡。例如：氢气不易形成化合物，并溶入金属液体中，温度愈高，气体溶解度愈大。在凝固过程中，溶解度降低，原子形成分子以气泡状态存在，在铸件中形成

7、气孔。特点为：直径比较小，分布面积大。二、侵入性气孔砂型或砂芯在浇注时产生的气体聚集在金属表面侵入金属液表层，形成的气孔。特点是：尺寸较大，表面被氧化。三、反应性气孔金属液与铸型材料、型芯、熔渣等进行化学反应，形成气体留在铸件内部形成气孔。皮下气孔－－铸件表层处的气孔。冷铁气孔－－在型芯或冷铁附近产生的气孔。