工程材料第章解读.ppt

7.6铸造技术的发展 　　近年来，铸造新工艺、新技术和新设备发展迅速。 一.在型砂和芯砂方面，推广了快速硬化的水玻璃砂及各类自硬砂，并成功运用树脂砂来快速制造高强度砂芯。 二.在铸造合金方面，发展了高强度、高韧性的球墨铸铁和种类合金铸铁。 三.在铸造设备方面，建立起先进的机械化和自动化的高压造型生产线。 四、 模具快速成形技术 快速成形（Rapid Prototyping，简称RP）：利用材料堆积法制造实物产品的一项高新技术。它能根据产品的三维模样数据，不借助其它工具设备，迅速而精确地制造出该产品，集中体现在计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料开发等多学科、多技术的综合应用。 迄今为止，国内、外已开发成功了10多种成熟的快速成形工艺，其中比较常用的有以下几种： 1．纸层叠法—薄形材料选择性切割（LOM法） 计算机控制的CO２激光束按三维实体模样每个截面轮廓对薄形材料（如底面涂胶的卷状纸、或正在研制的金属薄形材料等）进行切割，逐步得到各个轮廓，并将其粘结快速形成原型。用此法可以制作铸造母模或用于“失纸精密铸造”。 2．激光立体制模法—液态光敏树脂选择性固化（SLA法） 液槽盛满液态光敏树脂，它在计算机控制的激光束照射下会很快固化形成一层轮廓，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至成形完毕，即快速形成原型。激光立体制模法可以用来制作消失模，在熔模精密铸造中替代蜡模。 3．烧结法—粉末材料选择性激光烧结（SLS法） 粉末材料可以是塑料、蜡、陶瓷、金属或它们复合物的粉体、覆膜砂等。粉末材料薄薄地铺一层在工作台上，按截面轮廓的信息，CO2激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，逐层扫描烧结最终形成快速原型。用此法可以直接制作精铸蜡模、实型铸造用消失模、用陶瓷制作铸造型壳和型芯、用覆膜砂制作铸型、以及铸造用母模等。 4．熔化沉积法—丝状材料选择性熔覆（FDM法） 加热喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息作X-Y平面运动和高度Ｚ方向的运动，塑料、石腊质等丝材由供丝机构送至喷头，在喷头中加热、熔化，然后选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层截面轮廓，层层叠加最终成为快速原型。用此法可以制作精密铸造用蜡模、铸造用母模等。 快速成形技术特点：①材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；②原型的复制性、互换性高；③制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；④加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50％，加工周期缩短70％以上；⑤高度技术集成，可实现设计制造一体化。 （二）快速成形的应用 应用：铸造模具和各种铸型。可以利用快速成形技术制得的快速原型，结合硅胶模、金属冷喷涂、精密铸造、电铸、离心铸造等方法生产铸造用的模具。 五、 半固态金属（SSM）成形 半固态成形：在金属凝固过程中，进行强烈搅拌，使普通铸造易于形成的树枝晶网络被打碎，得到一种液态金属母液中均匀悬浮着一定颗粒状固相组分的固—液混合浆料，采用这种既非液态、又非完全固态的金属浆料加工成形的方法，称为金属的半固态加工。 六、 近终形状铸造技术 近终形状铸造（Near Net Shape Casting）：技术主要包括薄板坯连铸（厚度40~100mm）、带钢连铸（厚度小于40mm）以及喷雾沉积等技术。其中喷雾沉积技术为金属成形工艺开发了一条特殊的工艺路线，适用于复杂钢种的凝固成形。其工艺原理如图1-63所示。 七、 计算机数值模拟技术 用计算机数值模拟技术模拟铸件凝固过程，可以模拟计算包括冒口在内的三维铸件的温度场分布，即将铸件首先剖分成六面体的网格，每一个网格单元有一初始温度。然后计算其在实际生产条件下，在各种铸型中的传热情况。算出各个时刻每个单元的温度值、分析铸件薄壁处、棱角边缘处的凝固时间，厚壁处、铸件芯部和冒口处的凝固时间，看看冒口是否能很好补缩铸件，铸件最后凝固处是否在冒口处可预测铸件在凝固过程中是否出现缩孔、缩松缺陷，这种模拟计算可以概括为电脑试浇。由于工艺设计的不同，如砂型种类（硅砂、铬铁矿砂、锆砂），冒口大小和位置，初始浇注温度，冷铁多少、大小的不同，其电脑试浇的结果也不同，反复试浇（即反复模拟计算），总可以找到一种科学、合理的工艺，即通过电脑模拟计算优化了的工艺，进而组织生产，就可以得到优质铸件，这就是当今所说的“铸造工艺CAD技术”。 * * 作业： 1、在设计铸件外形结构时应考虑哪些因素？ 2、在设计铸件内腔时应考虑哪些因素？ 铸件的结构是否合理，应如何改正？ 所示铸件的结构有何缺点？该如何改进？ ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????