现代材料加工方法ppt课件.ppt

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1、常见的复合铸造工艺有镶铸工艺、重力复合铸造工艺、离心复合铸造工艺。●镶铸工艺是将一种或两种金属预制成一定形状的镶块，镶铸到另一种金属液体内，得到兼有两种或多种特性的双(多)金属铸件。目前用镶铸工艺生产的铸件有：高压阀门、高压柱塞泵等耐磨耐蚀耐热关键性金属零部件、硬质合金导卫板等。●重力复合铸造是将两种或多种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，采用特定的浇注方式或浇注系统，在重力条件下先后浇入同一铸型内，获得复合铸件的工艺。重力复合铸造生产的铸件有：挖掘机斗齿、双金属锤头、保险柜材料等。●离心复合铸造是将两种或多种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，先

2、后浇人离心机旋转的模筒内，获得复合铸件的工艺。离心复合铸造生产的铸件有：组合轧辊，轧辊辊环，陶瓷内衬复合铸铁管等。复合铸造铸件的质量除取决于铸造合金本身的性能外，更主要地取决于两种合金材料界面结合的质量。在双金属复合铸造过程中，两种金属中的主要元素在一定温度场内可以相互扩散、相互熔融形成一层成分与组织介于两种金属之间的过渡合金层，一般厚度为40～60mm。控制各工艺因素以获得理想的过渡层的成分、组织、性能和厚度，是制造优质复合铸造铸件的技术关键。除上述常规复合铸造工艺外，近年来还出现了水平磁场制动复合连铸法(LMF)、包覆层连续铸造法(CPC)、电渣

3、包覆铸造法(ESSLM)、反向凝固连铸复合法、复合线材铸拉法、双流连铸梯度复合法、双结晶器连铸法、充芯连铸法(CFC法)等复合铸造新技术和新工艺。§7.2水平磁场制动复合连铸法(LMF)近年来，电磁力技术在材料加工过程中的应用取得了引人注目的成就。利用温度计检验和磁流体动力学分析的方法，研究安装在结晶器上的水平磁场(LMF，LevelMagneticField)所产生的磁场对钢液在结晶器中流动的影响，发现LMF可以抑制结晶器内化学成分的混合程度，导致了一种新的复合钢坯连铸工艺概念的形成，即水平磁场制动复合连铸工艺。在这种新工艺中，结晶器中的不同钢液通

4、过水平磁场的作用实现分离，并且凝固成复合钢坯。用LMF方法生产复合钢坯的连铸工艺如图7-l所示。水平磁场（5）安装在结晶器（4）的下部，两种不同化学成分的金属液分别通过长型（2）和短型（1）的浸入式浇口同时注入结晶器的上部和下部。如果没有水平磁场(LMF)的作用，从两个浇口流出的两种金属液会造成混合。有了水平磁场，它的制动力会对垂直穿过水平磁场的钢液流产生作用，从而阻止两种金属液的混合。根据磁流体动力学的原理，在结晶器中形成以水平磁场为界的上下两部分。冷却仍然采用水冷铜结晶器和出结晶器后喷水冷却两种方式。位于结晶器上部的熔融钢液凝固形成复合钢坯的外层

5、，位于结晶器下部的钢液凝固成复合钢坯的芯部。此工艺过程中关键技术是：(1)水平磁场的作用强度；(2)两种金属的浇注速度的正确控制。实验用连铸机是一个长度为8m的垂直型连铸机，其结晶器为170mm厚，800mm宽，900mm长，水平磁场的中部位于从结晶器的顶部向下690mm处，水平磁场的最大强度为0.8T。在拉铸方向上，磁场强度的峰值出现在水平磁场的中部，并且在磁场的顶端和底端达到峰值的80％；在宽度方向上的磁场强度几乎是相同的。水平磁场的强度是指磁场中间的强度。两个浇包都装置了钢液重量偏差在1kg范围内的负载测试仪，以使作为芯材和外层钢液的浇注速度可

6、得到准确测量和控制。针对芯材是碳钢、外层是不锈钢的复合钢坯连铸进行了实验。芯材和外层钢液在不同的炉中熔化，然后注入不同的浇包，并且连续浇人结晶器。拉速为0.8～1.2m/min，磁场强度为0～0.8T。上、下两部分金属液的边界位置定位在距结晶器顶部750～810mm的地方。没有水平磁场作用时，复合钢坯的内外层边界难以分辨，说明结晶器中芯材和外层的钢液混合在一起。而有水平磁场作用时，复合钢坯的芯部与外层界面可通过凝固组织很明显地分辨出来，且外层坯壳厚度基本均匀，说明结晶器上下部分的边界维持在稳定的水平面状态。采用x射线微观分析仪对复合钢坯中的Ni浓度沿

7、厚度方向上的变化进行测定的结果表明，在水平磁场的制动作用下，复合钢坯外层中Ni的浓度大致等同于相应中间包内的浓度。对其他元素的分析也得出类似的结果，从而证实了芯部与外层化学元素被良好隔离，只在芯部与外层之间有厚度为l～2mm的化学成分连续变化的过渡层。§7.3包覆层连续铸造法(CPC)轧钢技术的发展要求轧辊具有更高的强韧性和耐磨性，因此近年来欧美和日本不断采用新的轧辊制造工艺，如CPC、Osprey、HIP、CBC、ESR、CIC等方法，使生产的复合轧辊的强韧性和耐磨性显著提高。其中，包覆层连续铸造法(CPC法：ContinuousPouringPr

8、ocessforCladding)工艺简单，复合性能好，生产成本低。CPC法的原理如图7-2所示。将轧辊辊芯