机械工程材料及成形工艺基础第十章 铸造成形工艺ppt课件.ppt

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1、第十章铸造成形工艺概述第一节合金的铸造性能第二节砂型铸造工艺设计第三节特种铸造第四节铸件结构设计第五节铸件质量与成本分析概述将液态金属浇注到与零件形状、大小相适应的铸型内，待冷却凝固后获得所需零件或毛坯的方法，称为铸造。铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与其它工艺方法相比，它具有成本低，工艺灵活性大，适合生产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。但它的缺点是公差较大，易产生内部缺陷。铸件的力学性能，特别冲击韧度，比同样材料压力加工件的力学性能低。铸造的基本过程：液态金属充型铸件凝固收缩实质：液

2、态金属（或合金）充填铸型型腔并在其中凝固和冷却。砂型铸造概略图一、合金的流动性1.流动性的概念液态合金充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力，称为液态合金的流动性，又称充型能力。第一节合金的铸造性能金属流动性测试实验实验如右图所示：改善金属的流动性加快凝固中液体的补缩排除内部夹杂物和气体形成薄壁复杂的铸件有利于常用铸造合金的流动性2、影响合金流动性的因素（1）合金成分的影响共晶成分的合金具有最好的流动性。不同成分合金的结晶特征a)二元合金相图b)亚共晶合金结晶特征c)共晶合金结晶特征（2）浇注温

3、度的影响T浇注↑t凝固↑流动性↑δ粘度↓充填路径↑充型能力↑（3）铸型的影响凡能增加液态金属流动阻力和降低流速的因素如：型腔狭窄、直浇道低、浇口截面太小，铸型透气或排气能力低，能增加冷却速度的因素等，都能相对地降低液态金属的充型能力。二、合金的收缩性1、收缩性概念定义：液态合金从浇注温度冷却至室温，体积不断变化，最后总体积减小，这种现象称为合金的收缩。分类：分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩。铸件温度降低浇注温度室温凝固终止温度开始凝固温度液态收缩凝固收缩固态收缩体积收缩线收缩铁碳合金的收缩2、影响收缩性

4、因素3.3～4.20.13.614003.50灰口铸铁5.4～6.34.22.414003.00白口铸铁7.863.01.616100.35碳钢固态收缩（％）凝固收缩（％）液态收缩（％）浇注温度（℃）碳含量（％）合金种类典型合金的收缩率εV（1）化学成分的影响碳和硅↑收缩率↓；硫↑收缩率↑（2）浇注温度的影响T浇↑体收缩↑（3）铸型的影响铸型复杂程度↑线收缩↓3.收缩性与铸件质量的关系（1）缩孔与缩松定义：铸件在凝固过程中，若其收缩得不到液态合金的补充，则会在铸件最后凝固地方形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。产生原

5、因：先凝固区域堵住液体流动的通道，后凝固区域收缩所缩减的容积得不到补充。缩孔形成过程示意图缩松过程形成示意图a)凝固初期b)完全液相区消失c)缩松形成定义：缩松是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。产生原因：当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存的区域。随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松。危害：显著降低铸件的机械性能，造成铸件

6、渗漏等。防止措施：采取顺序凝固的办法避免缩孔、疏松的出现。顺序凝固示意图安装冒口或放置冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固（图中Ⅰ），尔后在靠近冒口的部位凝固（图中Ⅱ、Ⅲ），最后是冒口本身凝固。顺序凝固：是指通过在铸件上可能出现疏松的后大部位内置冷铁法外置冷铁法冒口、冷铁共用法设置冒口法（2）铸造内应力、变形和裂纹随着温度的降低，铸件会产生固态收缩，由于冷却、收缩的不均匀，固态收缩阶段所引起的应力称为铸造内应力。铸造应力相变应力热应力机械应力铸件收缩受阻铸件因V冷却、温度不同，各部位收缩不一致产生铸件

7、组织发生相变时，因温度差异出现体积变化不一致铸造应力：为减小热应力，可使铸件同时凝固。但同时凝固易在铸件中产生缩孔和缩松，降低铸件质量，因而当铸件热应力较小时不宜采用同时凝固方式。机械应力是由于铸件收缩受阻而产生的影响，通过改善型砂和型芯的退让性，或提早落砂等措施，可以减少机械应力。同时凝固示意图机械应力示意图裂纹的常见部位：铸件特殊位置的裂纹示意图裂纹和变形的防止：以有利于释放铸造应力为原则；1、采用正确的铸造工艺（正确设计浇注系统、补缩系统等）；2、铸件形状设计要求简单、对称和厚薄均匀；3、对铸件进行热处

8、理。其它铸造缺陷：鼓泡渗漏冷隔未注满第二节砂型铸造工艺设计砂型铸造是指用砂粒制备铸型来生产铸件的铸造方法。可追溯到公元前3000～4000年，用石头和金属型做出铜器。砂型铸造概略图一、造型方法的选择1.手工造型常用手工造型方法的特点及应用范围2.机器造型机器造型是将造型的两主要工序：紧实和起模实现了机械化。机器造型生产率高，铸件质量好，不受工人技术水平限制，便于实现机械化、自动化的流水线生产。但他需