材料成型工艺学上.pdf

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1、材料成型工艺学上复习资料20132354整理第一章：金属液态成型概述1.金属液态成型工艺特点？举例说明这些特点。优点：⑴适应性强：铸造方法不受零件大小、形状和结构复杂程度的限制。重量：小到几克，大到数百吨；尺度：壁厚从0.5mm到1m左右；长度：从几毫米到十几米；材质：铸造适用于各种合金，如常用的铁碳合金、铜合金、镁合金、铝合金等。⑵尺寸精度：一般情况下，铸件比锻件，焊接件的尺寸精度高，更接近于零件的尺寸，可节约大量的金属材料和加工工时。⑶成本低：铸件重量在一般机械装备总重量中占比高，而成本占总成本的低。不足：①废品率较高，由于液态金属成型工艺过程涉及的工序较多，每道

2、工序过程难以精确控制；②存在结构缺陷，液态金属成形件一般组织疏松，晶粒粗大，铸件内部有时出现缩孔、缩松、裂纹、偏析等缺陷，导致铸件的某些力学性能降低；③生产环境差，劳动强度高，对周围环境污染严重。第二章：金属液态成形工艺原理1.液态金属充型过程有哪些水力学特点？①多相黏性流动。液态金属中存在夹杂物（固相）和气体（气相），金属由固态转变成液态，金属键被部分破坏，原子之间仍然保持一定的结合力，因此液态金属在流动过程中有内摩擦阻力，呈现粘性流动的水利学特点。②不稳定流动。充型过程中液态金属的流速、流态在不断变化，即存在流路截面变化，流路方向变化，流路温度变化。③紊流流动。在

3、浇注系统中，即使D很小（如取0.4cm），在保证充型的最低流速下，其雷诺数也大于Re临。所以：金属液在浇注系统中的流动为紊流流动。又由于浇注系统流路回转，使紊流程度加重。④（非封闭流动）在“多孔管”流动。浇注系统及铸型的型腔都具有一定的透气性，充型过程中金属液体就像在“多孔管”中流动2.液态金属充型过程水力学计算的重要性和主要依据是什么？重要性：保证液态金属充型过程中内浇道截面具有一定的流速，使金属液能充满型腔，是合理设计浇注系统的依据。（浇注系统的设计过程就是水力学计算的过程）主要依据：伯努利方程（能量守恒方程），奥赞公式。3.奥赞公式的意义和成立条件?公式为?=内

4、???√???均其中?——内浇道的截面积；内?——充填铸型所需金属液的质量；?——金属液密度；?——流量系数；?——填充时间；?——充型过程平均静压头；均意义：是浇注系统计算的基本公式，反应了以上几个变量之间的关系，为合理设计浇注系统提供了依据。成立条件：A.浇注系统为充满流动：封闭式浇注系统；对于开放式的型腔液面要淹过内浇道。B.浇口杯液面保持不变。C.型腔内压力与外界相同，即砂型透气性要好，有排气孔4.什么是液态金属充型能力,它与液态金属的流动性有什么区别与联系?液态金属的充型能力：液态金属充满铸型的型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。区别与联系：①流动性是

5、合金及金属的流动能力，是决定液态金属充型能力的内因，起主导作用，即流动性是充型能力的量度；②液态金属的充型能力不仅受流动性的影响，铸型性质、浇注条件、铸型（件）结构等都会影响金属液的充型能力。如何测量流动性：以螺旋形流动性试样的长度来衡量。5.说明液态金属充型过程停止流动机理是什么？①对于纯金属，共晶合金或结晶温度范围很窄的合金，流动过程中间卡住。它们的结晶特点是在一定的温度点开始凝固，当具有一定的过热度的液态金属在管道中流动时，靠近管壁的液态金属首先达到凝固温度并开始在管壁上凝固，一般是以柱状晶从管壁向里推进，而中心的过热液态金属可以继续向前流动，而且能够全部或部分

6、地熔化正在生长的柱状晶，当流动的液态金属的过热度散失殆尽，柱状晶一直生长到中心，液态金属因流动前端的后部被堵塞而停止流动。②宽结晶温度范围合金，流动过程前端阻塞。结晶特点是在一定的温度范围内开始凝固。具有一定过热度的液态金属在管道中流动，不断接触管壁的液态金属前端首先达到凝固温度，并开始有部分的固相以枝晶析出。此时液态金属中虽然有部分固相，但还可以继续向前流动，但流动阻力越来越大，流动速度逐渐减慢。当液态金属前端区域的固相析出量在15-20%左右时，在流动的前端被堵塞而停止流动。（所以用结晶温度较宽的合金铸造时，应适当提高浇注温度，对液态金属进行净化处理，改善铸型条件

7、，才能获得表面质量好的铸件）（所以结论是：纯金属、共晶合金的流动时间相对较长，流动性好，充型能力强；结晶温度范围较宽的合金流动时间相对较短，流动性差，充型能力弱。）影响停止流动/充型能力的因素:合金本身性能、铸型条件、浇注工艺。（提高充型能力的）措施：①合金方面：选择共晶或结晶温度范围窄的合金，提高液态金属的纯净度。②铸型方面：刷保温涂料。③浇注工艺：适当提高浇注温度，调整浇注位置，提高浇注压头。6.金属凝固动态曲线意义是什么？定义：根据凝固体断面各位置的温度与时间的关系曲线，在位置与时间的坐标图上绘制成的凝固体典型温度的连线图称为凝固动态曲线。如何