1金属液态成型工艺基础.ppt

材料成形技术主要研究: 各种成形工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用； 各种成形方法的工艺过程和成形件的结构工艺性。 简单说，这门课程是研究获得零件毛坯的方法。 机械产品的产生过程大致如下：设计与制造 （1）设计: 图纸 （2）制造: 一般是先用铸造、压力加工、焊接、粉末冶金等材料成形方法获得毛坯； 然后再经过机械加工来获得合格零件； 而且为了改善零件的机械性能，常要经过热处理； 最后，将合格零件组合（装配）到一起便得到所需要的机械产品。 本课程讲授的主要内容: 铸造、压力加工、焊接、毛坯的选择。 前三部分是研究成形工艺的，每一种成形工艺都包括五方面内容：成形原理、成形方法、工艺设计、成形件结构工艺性及新技术新发展。 毛坯的选择则主要介绍各类毛坯的特点及应用场合、毛坯的选择原则。 学习本课程应达到的基本要求： 掌握各种毛坯成型工艺的基本原理及工艺特点； 能够初步设计一般零件的毛坯结构； 具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。 参考教材： 《热加工工艺基础》 主编：任福东 机械工业出版社 《金属工艺学》 主编：丁德全 机械工业出版社 1.金属的液态成型 4.应用场合 （1）形状复杂，具有复杂内腔的毛坯或零件，如发动机机体和缸盖等。 （2）尺寸大、重量大的零件，如重型机械零件、机床床身等。 （3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的零件，如各种底座、支架。 （4）特殊性能要求的零件，如内燃机主轴瓦为用嵌铸生产的双金属件。 5．铸造方法（液态成型方法）： 砂型铸造：应用最广泛的铸造方法； 特种铸造：金属型铸造；压力铸造；离心铸造；熔模铸造；低压铸造； 新型铸造方法：陶瓷型铸造、消失模铸造、磁型铸造、真空吸铸、连续铸造。 合金的铸造性能：铸造过程中所表现出来的工艺性能。 包括：氧化性、吸气性、流动性及充型能力、收缩性和偏析等方面。 良好铸造性能是指： 熔化时合金不易氧化，熔液不易吸收气体； 浇注时合金熔液易充满型腔； 凝固时铸件不易产生缩孔，且成分均匀(无偏析） 冷却时铸件不易发生变形和开裂。 1．金属（合金）的流动性 （1）流动性：指熔融金属的流动能力，是金属的主要铸造性能之一，也是影响充型能力的主要因素之一，是金属本身固有的属性。 （2）衡量指标：常用“螺旋形试样”长度来衡量。 （3）影响流动性的因素 1）合金的种类：灰铸铁的流动性最好，铸钢的流动性最差 2）化学成分的影响：共晶成分的合金流动性最好。 （4）合金的充型能力 液态合金充满铸型型腔的能力，考虑铸型及工艺 因素对熔融金属的流动性的影响。 1）充型能力对铸件质量的影响 充型能力高---可浇注薄壁及形状复杂件，且不易产生夹渣、砂眼、气孔和浇不足等缺陷； 充型能力低---只能铸造厚壁及形状简单的铸件，且易产生夹渣、砂眼、气孔和浇不足等缺陷； 2）影响充型能力的因素: （a）合金的流动性 对充型能力影响最大，一般说来，流动性好的合金充型能力较强； （b）工艺条件(浇注条件）的影响 ①浇注温度 浇注温度高，充型能力增强 ②铸型的影响 （c）铸件结构 2. 合金的收缩性 1.收缩的概念 合金熔液在型腔内凝固和冷却的过程中，所发生的体积缩小的现象。收缩性是合金的重要铸造性能之一，它与铸件的缩孔、缩松、裂纹、变形等铸造缺陷密切相关。 2.影响收缩的因素 （1）化学成分 （2）浇注温度：浇注温度↑，合金的液态收缩量↑。 （3）铸型条件和铸件结构 3.缩孔和缩松 （1）概念 缩孔：铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞，形状不规则、孔壁粗糙并带有枝晶，常出现在铸件最后凝固的部位。缩孔通常在铸件的内部，有时也可能暴露在上表面，呈明显的凹坑。 缩松：铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。有缩松缺陷的铸件易产生渗漏。 缩孔的形成 确定缩孔位置的方法：画凝固等温线法和内接圆法 缩松的形成 （2）防止缩孔和缩松的措施 ①采取工艺措施，实现“顺序凝固（定向凝固）”。如图1-5所示铸件，凝固顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→冒口。 ②合理确定浇注系统的引入位置和浇注工艺； 冷铁：冷铁的作用是对铸件热节部位进行激冷（加快热节部位的冷却速度）。一般设在厚壁处。分外冷铁和内冷铁两种。 补贴：为增加冒口的补缩效果，向着冒口沿铸件断面逐渐增厚的多余金属。其作用是扩大冒口的有效补缩距离，实现铸件的定向凝固 冒口、冷铁和补贴综合运用是消除缩孔、缩松的有效措施。 铸钢轮缘加冒口补贴 4.铸造应力、变形和裂纹 固态收缩是铸件产生铸