第二节金属的液态成形.ppt

第一章 铸 造 三、铸造合金的收缩 * 同时凝固适用于各种合金的薄壁铸件。 * 对于凝固温度范围较宽，用冒口也难以消除缩孔的合金，采用冷铁或金属型及同时凝固原则，对防止渗漏可起到满意效果。 * 同时凝固原则不需要冒口，节约金属且工艺简单；铸件冷却均匀，不易形成应力、变形和裂纹等缺陷。 同时凝固一般用于以下情况： (1) 碳硅含量高的灰铸铁，其体积收缩较小甚至不收缩，合金本身不易产生缩孔和缩松。 (2) 结晶温度范围大，容易产生缩松的合金（如锡青铜），对气密性要求不高时，可采用同时凝固。 (3) 壁厚均匀的铸件，尤其是均匀薄壁铸件。 (4)球墨铸铁件利用石墨化膨胀力实现自身补缩时，则必须采用同时凝固原则。 (5)由于合金性质宜采用定向凝固原则的铸件，当热裂、变形成为主要矛盾时，也可采用同时凝固原则。 （1）铸造应力 铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。 4. 固态收缩缺陷 * 热应力 热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。 热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。 热应力是永久应力。 如图，铸件容易在厚截面处发生失效，说明厚壁处受到导致断裂的拉应力。 * 现象 * 机械应力（收缩应力） 合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系统的机械阻碍而形成的内应力。 机械应力一般都是拉应力。当形成的原因一经消除后，应力也随之消失。 上型 下型 因此，机械应力是一种临时应力。 但是如果临时拉应力和厚壁内残留的热应力同时作用，在某瞬间超过铸件的强度极限，铸件将产生裂纹。 * 铸造应力对铸件质量的危害性 - 它使铸件的精度和使用寿命大大降低。 - 在存放、加工甚至使用过程中铸件内的残余应力重新分布，使铸件发生翘曲变形或裂纹。 - 它还降低铸件的耐腐蚀性。 * 减少和消除内应力的方法 按同时凝固原则设计铸造工艺，使铸件各部分的温差减小。 在造型工艺上采取改善铸型、型芯退让性，合理设置浇、冒口系统等措施。 在铸件结构上避免有牵制收缩的结构，应使壁厚均匀，两壁连接处热节小而分散。 人工时效是最有效的消除应力的方法，即去应力退火。 （2）铸件的变形 + - 对于具有细长结构特点的杆、梁、板及轮类等铸件，由于各部分冷却速度不均匀，铸造过程中及铸后存放期间会发生变形。 铸件变形的主要原因—残留应力的存在和铸件的应力松弛特性（应力随时间而逐渐减小的现象）。 * * 教学内容： 1、铸造工艺基础： 1）液态合金充型能力—合金流动性、浇铸条件、铸型 的充填条件。 2）合金的收缩 a) 合金收缩及影响因素 b) 缩孔与缩松形成与防止 c) 铸造内应力的形成与防止 d) 铸件裂纹与防止 3）铸件常见缺陷 2、铸造方法： 1）砂型铸造—造型、造芯、机器造型工艺特点、铸造工艺图制定。 2）特种铸造—熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、其他特种铸造方法。 3）常用铸造方法比较 3、铸件结构设计： 铸件结构与铸造工艺关系、合金铸造性能对铸件结构要求。 教学要求： 铸造是毛坯成型的主要方法之一，要求熟悉和掌握上述教学全部内容。 重点： 铸造工艺基础和铸造方法。 难点： 铸造工艺基础所包含的内容。 （1）材料来源广； （2）废品可重熔； （3）设备投资低。 铸造生产的优点 1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。 （1）合金种类不受限制； （2）铸件大小几乎不受限制。 2．适应性强： 3．成本低： 4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。 第一节 概述 铸造生产的缺点 铸造组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷 铸件的力学性能（特别是冲击韧性）较差。 铸造工序多，难以精确控制。 在各类机械产品中，铸件质量占整机质量的比重很大，如在机床、内燃机、重型机器中为70%~90%，在风机、压缩机中为60%~80%，在拖拉机中约为50%~70%。 砂型铸造 具有适应性强、生产准备简单等优点，是目前最主要的铸造方法。 熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 低压铸造 离心铸造 消失模铸造 壳型铸造 铸造方法 第二节 金属的液态成形 铸件在液态成形过程中经历金属的充填、凝固、收缩、吸气、偏析和形成非金属夹杂物等一系列过程。 一、铸件的凝固 合金从液态转变为固态的状态变化，称为凝固。 从结晶学的角度看，凝固