常见铸造合金与铸件结构工艺性资料.ppt

总结 各种铸造工艺方法的适用范围均有限 结构工艺性 与铸造方法有关 与合金铸造性能有关 圆角和结构斜度 如图圆角合理吗？ 如图的结构斜度方向有问题 “结构斜度”还是“起模斜度”？ 三个小问题 空心球铸造容易吗？ 操作不易：不易下芯 裂纹：型芯阻止收缩 下水道的井盖为什么有网状花纹 收缩、强度 砂箱箱带的条纹 下水道井盖 结构问题 不加工面的结构斜度 圆角过渡 均匀壁厚 普通灰口铸铁：C% =2.5－4.0， Si %=1.0－2.5 ，Mn%=0.5－1.4 ，微量S、P。 * 普通灰口铸铁：C% =2.7－4.0， Si %=1.0－2.5 ，Mn%=0.5－1.4 ，微量S、P。 * 1947年英国H. Morrogh发现，在过共晶灰口铸铁中附加铈，使其含量在0.02wt%以上时，石墨呈球状。1948年美国A. P. Ganganebin等人研究指出，在铸铁中添加镁，随后用硅铁孕育，当残余镁量大于0.04wt%时，得到球状石墨。从此以后，球墨铸铁开始了大规模工业生产。 1981年，我国球铁专家采用现代科学手段，对出土的513件古汉魏铁器进行研究，通过大量的数据断定汉代我国就出现了球状石墨铸铁。即在约2000年前的西汉时期，我国铁器中的球状石墨，就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到。这是我国古代铸铁技术的重大成就，也是世界冶金史上的奇迹。此前一直认为球墨铸铁是英国人于1947年发明的。西方某些学者甚至声称，没有现代科技手段，发明球墨铸铁是不可想象的。 有关论文在第18届世界科技史大会上宣读，轰动了国际铸造界和科技史界。国际冶金史专家于1987年对此进行验证后认为：古代中国已经摸索到了用铸铁柔化术制造球墨铸铁的规律，这对世界冶金史作重新分期划代具有重要意义。 稀化学元素周期表中镧系元素——镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝(Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的元素——钇(Y）共16种元素，称为稀土元素 * 普通灰口铸铁：C% =2.5－4.0， Si %=1.0－2.5 ，Mn%=0.5－1.4 ，微量S、P。 * * * 不用或少用型芯 自带型芯 便于型芯固定和定位 加强型芯头强度 便于型芯的去除 加强型芯头强度 其他：避免大水平面 其他：避免容易热变形的结构 避免容易热变形的结构 三、铸件结构工艺性 ——合金铸造性能的影响 铸件的壁厚 合适的壁厚，防止浇不足、冷隔 壁厚力求均匀，避免形成缩孔、缩松和裂纹 内壁和外壁壁厚设计，应使整个铸件均匀冷却或符合顺序凝固原则 壁的连接 结构圆角 相交壁设计原则 壁厚不均匀时，应采用过渡结构 壁的设计应考虑防止变形和裂纹的要求 1.铸件的壁厚 最小壁厚限制 防止产生浇不足、冷隔 合理壁厚：避免厚大截面 并非越大越好 “丁/工”字形、槽形、箱形、加强筋 铸件常用的截面形状 大型铸件的壁厚仅15mm 用加强筋减小壁厚 平板铸件的结构设计 合理壁厚：壁厚均匀 顶盖的结构设计 合理壁厚：壁厚均匀 合理壁厚：壁厚均匀 合理壁厚：顺序凝固与同时凝固 收缩明显的合金：顺序凝固 收缩小的合金： 同时凝固 合理壁厚： 便于实现顺序凝固，补缩 铸造合金钢壳体的结构设计 2.壁的过渡与连接 圆角过渡－金属结晶 圆角过渡－半径 (a+b)/2 ≤8 8-12 12-16 16-20 20-27 27-35 35-45 45-60 铸铁 4 6 6 8 10 12 16 20 铸钢 6 6 8 10 12 16 20 25 几种铸件壁的连接形式及有关尺寸 锐角过渡 转角结构 防裂筋 减缓轮辐收缩阻碍 轮辐的设计 避免大的水平面 罩壳的设计 合理布置筋板位置 避免阻碍铸件收缩 铸钢件的铸造工艺示例 3.铝及其铝合金 工业纯铝 杂质含量小于3%，熔点660°C，面心立方晶格，无同素异构转变 密度小；导电性好；导热性；抗大气腐蚀性好；强度低，塑性好，无磁性、无火花。 铝合金 形变铝合金 单相固溶体，塑性好，部分可热处理强化 防锈铝合金：Al-Mn系、Al-Mg系； 硬铝合金：Al-Cu-Mg系； 超硬铝合金：Al-Cu-Mg－Zn系； 锻铝合金：Al-Cu-Mg－Si系 铸造铝合金 3.铸造铝合金 共晶组织，熔点低，流动性好 铝硅合金 粗大的共晶体（α＋Si），需变质处理加以细化 ZL101、ZL102，砂型、金属型和压力铸造零件，工作温度低于200℃，如飞机、仪表的零件，抽水机壳体 ZL105，砂型、金属型和压力铸造零件，工作温度低于225℃，如风冷发动机的气缸头等 ZL108，砂型、金属型铸造要求高温强度及低膨胀系数的耐热零件，如内燃