第一篇金属的液态成形

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1、1.金属的液态成形(铸造)1.0概述将金属材料加热到高温熔化状态，然后采取一定的成形方法，待其冷却、凝固后获得所需金属制品，这种制造金属毛坯的过程称为金属的液态成形。金属的液态成形除了铸造之外，还有液态模锻。1.0.1铸造的定义铸造是指将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属液态成形方法。它是生产机器零件毛坯的主要方法之一。1.0.2铸造的基本过程铸造生产的基本过程包括以下三个步骤：①根据零件的要求，准备一定的铸型；②把金属液体浇满铸型的型腔；③金属液体在铸型型腔中冷凝成形，获得一定形状

2、和尺寸的铸件。1.0.3铸造生产的特点铸造的实质就是液态金属(合金)逐步冷凝成形，具有以下特点：优点：①适应性广几乎所有金属及其合金，只要能够熔化成液态便能铸造，尤其是适合生产塑性差的材料。②工艺灵活性大各种形状、尺寸(壁厚从0.5～1000mm、轮廓从几毫米至几十米)、重量(从几克～几百吨)和生产批量的铸件都能生产，能够制成如机床床身、箱体、机架、支座等具有复杂内腔的毛坯。某些形状极其复杂的零件只能用铸造方法制造毛坯。③省工省料铸件毛坯与零件形状相似，尺寸相近，加工余量小，金属利用率高，可以省工省料，精密铸件甚至不需切削加工，就可直接装配。④生产成本低铸

3、造用的原材料来源广泛，可直接利用报废的机件和切屑。造型设备投资少，易操作。缺点：①铸件内部晶粒比较粗大，组织疏松，容易产生气孔、夹渣等铸造缺陷，机械性能和可靠性不如锻件，尤其是冲击韧性较差，不宜制造受冲击或交变载荷作用的零件。②生产过程比较复杂，工序多且一些工艺过程难以精确控制，铸件质量不稳定，废品率较高。③工人劳动强度大，劳动条件差。1.0.4铸造生产的发展历史我国是世界上最早掌握铸造生产的文明古国之一。早在三千多年前，青铜铸器已有应用，二千五百多年前，铸铁工具也已相当普遍。我国劳动人民对世界铸造业的三大贡献(三大铸造技术)：泥型铸造(砂型铸造)、铁型铸

4、造(金属型铸造)、失蜡铸造(熔模铸造)。新中国成立后，在型(芯)砂方面：快速硬化的水玻璃砂及各种自硬砂；在铸造合金方面：球墨铸铁及各种合金铸铁，“以铸代锻，以铁代钢”；在铸造设备方面：机械化、自动化的高压造型生产线；在新工艺、新技术方面：各种特种铸造方法及精密铸造方法广泛应用。代表性范例：河南安阳武官村晚商遗址出土的司母戊大方鼎(重达875kg)、湖北大冶春秋铜矿遗址、湖北随县出土的战国曾侯乙编钟(一套共65件、总重2567kg)、山西太原晋祠铁人(北宋)河北沧州铁狮子(后周公元953年)重约40吨铜爵(商)四羊樽(商)铜斝(jia)(商)《吕氏春秋》、《周

5、礼·考工记》、《天工开物》(明代宋应星)、《梦溪笔谈》(北宋沈括)1.1液态成形基础铸造生产中很少采用纯金属，而是使用各种合金。铸造合金除应具有符合要求的机械性能和物理化学性能外，还必须考虑其铸造性能。液态合金充填铸型的过程，简称充型。合金的充型能力即是其铸造性能。合金的铸造性能包括流动性、收缩性、吸气性、偏析等。铸造性能是保证铸件质量的重要因素，是衡量各种铸造合金优异的重要标志。如果合金熔化时，不易氧化，不易吸收气体；浇注时液态合金容易充满型腔；凝固时铸件不易产生缩孔，且化学成分均匀；冷却时铸件不发生变形和开裂，这样的铸造合金就被认为具有良好的铸造性能，易

6、获得完整而优质的铸件。1.1.1合金的流动性1.1.1.1流动性的概念流动性是指液态(熔融)金属的流动能力。它是影响液态金属充型能力的主要因素之一，也是合金的主要铸造性能之一。合金流动性越好，充型能力越强，越容易获得轮廓细致清晰、薄壁而形状复杂的铸件；同时，有利于非金属夹杂物和气体的上浮排除；还有利于对合金冷凝过程中所产生的图1-1测定合金流动性的螺旋试样收缩进行补缩。流动性较差的铸造合金则易产生浇不足、冷隔及夹渣、气孔等铸造缺陷。1.1.1.2合金流动性的测定合金的流动性可用螺旋试样测定法进行测定。将液态合金浇入螺旋线形的铸型型腔中，所得的螺旋试样的长度就

7、代表其流动性的好坏。显然，在相同的铸型及浇注条件下，浇出的螺旋试样越长，则表示该合金的流动性越好。在常用铸造合金中，铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。表1-1几种铸造合金的流动性合金种类铸型种类浇注温度/℃螺旋线长度/mm铸铁：wC+Si=6.2%18005.9%13005.2%砂型130010005.0%8004.2%600铸钢：wC=0.4%1600100砂型wC=0.4%1640200铝金属型680400硅铝明（预热300℃）680～720700～800镁合金砂型700400～600锡青铜ZQSn10-21040420ZQSn3-7-5

8、-1砂型980195硅黄铜110010001.1.1