金属工艺学8.doc

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1、金属液态成形有何最突出的优点?通常有哪些液态成形方法? 金属液态成形具有如下最突出的优点:   (1)可制造出内腔、外形很复杂的毛坯。如各种箱体、机床床身、汽缸体、缸盖等。   (2)工艺灵活性大,适应性广。液态成型件的大小几乎不限,其重量可由几克到几百吨,其壁厚可由0.5mm到1m左右。工业上凡能溶化成液态的金属材料均可用于液态成型。对于塑性很差的铸铁,液态成型是生产其毛坯或零件的唯一的方法。 (3)液态成型件成本较低。液态成型可直接利用废机件和切屑,设备费用较低。同时,液态成型件加工余量小,节约金属。 通常的液态成形方法: 通常分为两大类:砂型铸造成形工艺和特种铸造成形工艺(如:金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、实型铸造、离心铸造等) 2、金属铸造工艺性能主要以何种物理特性来表征?其影响因素如何?请分别予以分析? 金属铸造工艺性能主要以液态金属的充型能力来表征。 影响液态金属充型能力的因素有:合金的流动性,铸型性质,浇注条件,铸件结构等。 合金的流动性是指金属液的流动能力。流动性越好的金属液,充型能力越强。 铸型性质的影响: (1)铸型材料 铸型的蓄热系数大,充型能力越差。 (2)铸型温度 铸型温度越高,充型能力越强。 (3)铸型中的气体 浇注条件的影响 (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:压力越大,充型能力越强。 (3)浇注系统结构 结构复杂,流动阻力大,充型能力差。 铸件结构的影响: (1)铸件壁厚 厚度大,热量散失慢,充型能力就好。 (2)铸件复杂程度 结构复杂,流动阻力大,充型困难。 3、铸造凝固方式,根据合金凝固特性分成哪几类?它们对铸件质量将分别产生什么影响? 铸造凝固方式,根据合金凝固特性分成逐层凝固、糊状凝固、中间凝固。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;凝固区域愈宽,愈倾向于糊状凝固;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。 对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区域的宽窄,铸件的凝固与铸造缺陷的关系:一般说来,逐层凝固有利于合金的充型及补缩,便于防止缩孔和缩松;糊状凝固时,难以获得组织致密的铸件,如果凝固和收缩得不到合理的控制,铸件内部就会出现缩孔、缩松、铸造应力、变形、裂纹等缺陷。 4、金属液态成形中,其收缩过程分为哪几个相互联系的阶段,对铸件质量将产生什么影响?如何防止缩孔和缩松的产生? 金属从液态冷却到室温,要经历三个相互联系的收缩阶段: 液态收缩——从浇注温度冷却至凝固开始温度之间的收缩。 凝固收缩——从凝固开始温度冷却到凝固结束温度之间的收缩。 固态收缩——从凝固完毕时的温度冷却到室温之间的收缩。 收缩导致的铸件缺陷:(1)缩孔和缩松 缩松的形成是由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足;或者因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的液体小区得不到补缩所致。缩松分为宏观缩松和显微缩松两种。【宏观缩松是用肉眼或放大镜可以看见的小孔 洞,多分布在铸件中心轴线处或缩孔下方。显微缩松是分布在晶粒之间的微小 孔洞,要用显微镜才能看见。这种缩松分布更为广泛,有时遍及整个截面。显微缩松 难以完全避免,对于一般铸件多不作为缺陷对待;但对气密性、力学性能、物理性能 或化学性能要求很高的铸件,则必须设法减少。】不同的铸造合金形成缩孔和缩松的倾向不同。逐层凝固合金(纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围合金)的缩孔倾向大,缩松倾向小;糊状凝固的合金缩孔倾向虽小,但极易产生缩松。由于采用一些工艺措施可以控制铸件的凝固方式,因此,缩孔和缩松可在一定范围内互相转化。 缩孔和缩松的防止:实现“顺序凝固”使铸件从远离冒口的部分到冒口之间建立一个递增的温度梯度,凝固从远离冒口的部分开始,逐渐向冒口方向顺序进行,最后是冒口本身凝固。这样就能实现良好的补缩,使缩孔移至冒口,从而获得致密的铸件。 (2)铸造应力、变形和裂纹(见下一题) 5、何谓铸件热应力和机械应力?它们对铸件质量将产生什么影响?如何防止铸件变形? 铸件的固态收缩受到阻碍而引起的应力,称为铸造应力。 热应力:由于铸件各部分冷却速度不同,以致在同一时期内收缩不一致,而且 各部分之间 存在约束作用,从而产生的内应力,称为热应力。铸件冷却至室温后,这种热 应力依然存在 ,故又称为残余应力。 机械应力:是由于铸件的收缩受到机械阻碍而产生的,是暂时性

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