材料成形技术基础新编课件第二章.ppt

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1、第一章绪论材料成形技术基础第二章液态材料铸造成形技术过程第一章绪论第二章概述定义：所谓金属液态成型，即铸造，casting，是将液态金属借助外力充填到型腔中，使其凝固冷却而获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的工艺。第一章绪论第二章概述第一章绪论第二章液态成形（铸造）的优缺点优点：投资小、生产周期短、技术过程灵活性大、能制造形状复杂的零件。且成本较低。缺点：铸件内部组织疏松、晶粒粗大，易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷；铸件外部易产生粘砂、夹砂、砂眼等。因此，与同样材料的锻件相比，铸件的力学性能低，特别是冲击韧性低。又由于铸造工序多，难以精确控制，使铸件品质不够稳定。第一

2、章绪论第二章液态材料铸造成形技术方法铸铁铸钢铝合金铸造铜合金铸造镁合金铸造钛合金铸造目前铸造成形技术的方法种类繁多。按生产方法分类砂型铸造特种铸造按合金分类第一章绪论各类机械工业中铸件质量所占的比率机械类别比率/％机床、内燃机、重型机器风机、压缩机拖拉机农业机械汽车70～9060～8050～7040～7020～30第一章绪论2.2铸造成形技术过程理论基础12435液态金属的充型能力铸件的凝固铸件的收缩金属的吸气性铸件的化学成分偏析主要内容第一章绪论2.2.1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，称为液态金属充填铸型的能力，

3、简称液态金属的充型能力。液态金属的充型能力主要取决于金属自身的流动能力，还受外部条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。第一章绪论1）金属流动性流动性定义：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰，形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。流动性不好：不能充满型腔，不能形成符合要求的优质铸件。流动性好：易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。说明不同的合金具有不同的流动性特点。在进行铸件设计和铸造工艺制定时，必须考虑合金流动性。那么，我们怎样衡量合金的流动性呢？第一章绪论螺旋形流动性试样在相同的浇注工艺条件下，将金属液浇入铸

4、型中，测出其实际螺旋线长度。浇出的试样愈长，合金的流动性愈好！第一章绪论常用合金的流动性灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。第一章绪论金属的流动性合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。纯金属和共晶成分的合金流动性最好合金的结晶温度区间越宽，流动性越差图2.3Fe-C合金的流动性与状态图的关系（a）相同过热温度的流动性；（b）相同浇注温度的流动性第一章绪论2）铸型性质铸型的蓄热系数越大铸型激冷能力充型能力铸型的预热温度越高充型能力第一章绪论3）浇注条件（1）浇注温度一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。（2）充型压力液态金属在流动方向上所受的压力越大

5、，充型能力越强。（3）浇注系统的结构浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。第一章绪论4）铸件结构（1）折算厚度折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。（2）铸件复杂程度铸件结构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难。第一章绪论2.2.2铸件的凝固铸型中的液态合金转变为固态的过程，称为铸件的凝固，或称为结晶。金属的凝固，一般均是在常温、常压(重力)情况下进行的。压铸等技术除外。金属凝固时应满足的热力学条件是：只有当体系所处的温度低于熔点温度(液相线温度)Tm时，才

6、能发生凝固现象。液－固两相自由能差(△G＝Gl-Gs<0。)是凝固过程能保持继续进行的驱动力。金属的凝固包括晶核的形成及晶体的长大两个过程。第一章绪论铸件的凝固方式逐层凝固2.糊状凝固3.中间凝固方式（见图2.4）图2.4合金的凝固方式第一章绪论影响铸件凝固方式的主要因素（2）铸件的温度梯度在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决与铸件内外层之间的温度差。增大温度梯度，可以使合金的凝固方式向逐层凝固转化；反之，铸件的凝固方式向糊状凝固转化。（1）合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。如两条相线之间的距离很大，则趋于

7、糊状凝固；如两条相线间距离较小，则趋于中间凝固方式。第一章绪论2.2.3铸件的收缩收缩：是在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象。收缩的三个基本阶段：金属由浇注温度冷却到室温经历了液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个相互关联的收缩阶段，如下图所示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。第一章绪论收缩过程图2.5铸造合金的收缩过程示意图第一章绪论收缩率体收缩率：线收缩率：体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。表2.4铁碳合

8、金的收缩率合金种类体收缩率/%线收缩率