金属的液态成形技术研究上课讲义.ppt

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1、金属的液态成形技术研究第1章金属的液态成形技术传统砂型铸造流程简图铸造特点：优点：1．复杂零件（外形、内腔）；2.成本低；2．尺寸和重量不受限制。缺点：1．废品率较高，生产过程难以控制；2．铸件力学性能较差；3．砂型铸造铸件精度较差。第1章金属的液态成形技术第1章金属的液态成形技术铸造生产流水线第1章金属的液态成形技术第1章金属的液态成形技术1.1金属液态成形的基本原理根据造型材料不同，可将铸造方法分为砂型铸造(SandCastingProcess)和特种铸造(SpecialCastingProcess)两类。1.1

2、金属液态成形的基本原理铸造方法的分类合金的铸造性能：是指合金在铸造过程中获得外形准确内部健全的铸件的能力。流动性充型能力偏析和吸气性收缩性合金的铸造性能1.1金属液态成形的基本原理偏析：是由于凝固或固态相变而导致的合金中化学成分的不均匀分布。1.1金属液态成形的基本原理螺旋形流动性试样合金的流动性越好，充填铸型能力就越强，越容易获得轮廓清晰的复杂薄壁铸件；此外还有利于液态合金中气体和熔渣上浮与排除，越有助于对凝固过程中所产生的收缩进行补缩。反之产生相应的缺陷。若液态合金的充型能力不足，铸件将产生浇不足、冷隔等缺陷。合

3、金化学成分对流动性的影响：1.1金属液态成形的基本原理合金成分对流动性的影响a——共晶成分合金b——过共晶成分合金结晶区间越大，流动性越差，共晶成分合金的流动性最好。过共晶成分合金在结晶时因有液固两相存在，流动性较差。P可提高流动性，S可使流动性下降。1.1金属液态成形的基本原理1.1金属液态成形的基本原理表1-1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。合金铸型浇注温度/℃螺旋线长度/mm铸铁：w(C+Si)=6.2%w(C+Si)=5.9%w(C+Si)=5.2%w(C+Si)=4.2%砂型1

4、300130013001300180013001000600铸钢：w(C)=0.4%砂型16001640100200铝硅合金金属型680～720700～800镁合金（Mg-Al-Zn）砂型700400～600锡青铜：w(Sn)=9%～11%w(Zn)=2%～4%硅黄铜：w(Si)=1.5%～4.5%砂型104011004201000合金充型能力的影响因素：1.流动性2．浇铸条件（1）浇注温度：对合金流动性的影响很显著。灰铸铁1200~1380℃、铸造碳钢1520~1620℃、铝合金680~780℃。“高温出炉，低温浇

5、注”（2）充型压力充型压力充型能力1.1金属液态成形的基本原理液态金属的充型能力(MoldFillingCapacity)是指液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。3．铸型条件（1）铸型的蓄热能力（2）铸型预热温度（3）铸型透气性1.1金属液态成形的基本原理（4）铸件结构的壁厚1.1金属液态成形的基本原理合金从液态到固态的状态转变称为凝固(Solidification)或一次结晶(Crystallization)1、逐层凝固纯金属、二元共晶成分合金在恒温下结晶时，凝固过程中铸件截面上的凝固区域宽度为

6、零，截面上固液两相界面分明，随着温度的下降，固相区由表层不断向里扩展，逐渐到达铸件中心，这种凝固方式称为“逐层凝固”。1.1金属液态成形的基本原理2、体积凝固当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度很小，铸件凝固的某段时间内，其液固共存的凝固区域很宽，甚至贯穿整个铸件截面，这种凝固方式称为“体积凝固”（或称糊状凝固）。1.1金属液态成形的基本原理3、中间凝固金属的结晶范围较窄，或结晶温度范围虽宽，但铸件截面温度梯度大，铸件截面上的凝固区域宽度介于逐层凝固与体积凝固之间，称为“中间凝固”方法。合金的结晶温度范围愈

7、小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固；对于一定成分的合金，结晶温度范围已定，凝固方式取决于铸件截面的温度梯度，温度梯度越大，对应的凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。收缩是合金的物理本性，但如果在铸造过程中，不能对收缩进行控制，常常会导致铸件产生缩孔、缩松、应力、变形和裂纹等缺陷。1、合金收缩过程1.1金属液态成形的基本原理2、影响收缩的因素：（1）化学成分含C量对碳钢收缩不大;灰铸铁随C、Si含量的增加，石墨化程度加大，故灰铸铁收缩率减小;而S可阻碍石墨析出

8、，使灰铸铁收缩率增大。（2）浇注温度：浇注温度越高，收缩率越大。（3）铸型条件和铸件结构冷却速度不同机械阻力1.1金属液态成形的基本原理1.1金属液态成形的基本原理金属由液态向固态的冷却收缩过程1.1金属液态成形的基本原理体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。体收缩率：线收缩率：线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。合金种类体收缩率/