湖大材料工程基础课件第二章 材料的液态成型.ppt

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1、第2章材料的液态成形7/28/20211材料工程基础—材料的液态成形材料的液态成形工艺通常是使熔融的材料填充铸模，材料在凝固之前形成铸模内腔的形状。该工艺可以仅需很少的修整或机械加工而得到接近最终的形状。金属：砂型铸造、特种铸造陶瓷：粉浆浇注、流延成形等聚合物：注射成形、吹塑成形等7/28/20212材料工程基础—材料的液态成形§2.1金属的液态成形金属材料的液态成形技术通常称之为铸造，是金属材料成形的主要技术之一。铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注于特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。一、基本过程液态金属充型铸件凝固收缩一、基本过程

2、液态金属充型铸件凝固收缩7/28/20213材料工程基础—材料的液态成形二、特点1、能一次成型，适应性强，工艺灵活性，几乎适用于所有的工程材料。2、铸件大小不受限制，可以由几克重到上百吨。3、成形件精度较高，仅需很少或不需要后续修整或机械加工工序。4、成本低廉。5、零件力学性能差，常存在缺陷，质量不稳定，生产过程劳动强度大、条件差、生产率低。7/28/20214材料工程基础—材料的液态成形三、应用各类机械工业中铸件质量比7/28/20215材料工程基础—材料的液态成形7/28/20216材料工程基础—材料的液态成形7/28/20217材料工程基

3、础—材料的液态成形四、铸造技术的发展历史铸造成形技术的历史悠久。早在5000多年前的夏商初期，能冶炼红铜和青铜制品，浇出了形状简单的铜制器。1978年曾候已墓出土的青铜器重量达10吨，其中有一套64件的编钟，是2400年前战国初期铸造的，钟上共铸有铭文2800多字，标出音名、音律，每个钟发两个音。整套编钟音域宽达五个半八度；能演奏各类名曲，音律准确和谐，音色优美动听。整套编钟铸造水平极高，是我国古代青铜器的杰出代表。7/28/20218材料工程基础—材料的液态成形公元前六世纪，发明了生铁和铸铁的技术；1000多年前后周时铸成的河北沧州铁狮子，高

4、5米多，长近6米，重19.3吨，是古代铸铁的精品之一。战国中期，发明了金属型铸造法；隋唐以后，已掌握大型铸件的铸造技术。7/28/20219材料工程基础—材料的液态成形随着边缘学科和相关学科的突破和渗透，铸造已向着掌握和控制凝固理论、铸件性能，铸件重量、薄壁和优质化方向发展，使用精化、高产、无害或少害的工艺和设备，应用CAD/CAE/CAM及人工智能(AI)、各种专家系统(ES)、CAP等已成为现实。发展方向：(1)提高尺寸精度和表面质量；(2)先进的造型技术及自动化生产线；(3)高效、节能，减少污染；(4)降低成本，改善劳动条件。7/28/2

5、02110材料工程基础—材料的液态成形§2.1.1金属的铸造性能金属的铸造性能是指金属在铸造过程中获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力。主要包括金属的流动性、收缩性、吸气性以及成分偏析倾向性等性能。7/28/202111材料工程基础—材料的液态成形一、液态金属的充型能力1、液态金属的充型能力液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。7/28/202112材料工程基础—材料的液态成形2、影响液态金属充型能力的因素1)金属的流动性：液态金属的流动能力基本概念：液体金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。金属的流动性越好，充

6、填铸型的能力越强。：在螺旋试样上，以相同的条件，流动长度为流动性好坏的标准。衡量方法7/28/202113材料工程基础—材料的液态成形影响因素：：一般规律是在合金状态图上对应于纯金属、共晶成分和金属间化合物的地方流动性出现最大值，而有结晶温度范围的地方流动性下降，且在最大结晶温度范围附近出现最小值。合金中杂质元素对流动性也有影响：凡是能形成低熔点化合物，降低液相线温度并能使合金液粘度和表面张力减小的元素，均能提高合金的流动性。相反，会降低台金流动性。合金成分7/28/202114材料工程基础—材料的液态成形合金的物理性质：合金的物理性质主要是比

7、热、密度、导热系数、结晶潜热和粘度等。比热和密度较大，合金本身含有较多热量，在相同过热度下，保持液态时间长、流动性好。导热系数小，共晶合金不仅热量散失慢，保持流动时间长，而且在凝固期间液固共存的两相区窄，流动阻力小，故流动性好。加入合金元素后，一般都使导热系数明显降低。但有时加入合金元素，会改变合金的结晶特性，使流动性降低。如，在A1合金中加入少量的Fe或Ni，初晶变为发达的树枝晶，并出现针状FeAl3使流动性显著降低，在A1合金中加Cu，结晶温度范围扩大，也降低流动性。7/28/202115材料工程基础—材料的液态成形结晶潜热大，则凝固进行得

8、越慢，流动性就越好。液态金属的粘度通常粘度对流动性的影响表现在充型的最后很短的时间内，由于通道面积缩小或液流中出现液固混合物时，因温度下降而使粘度显著