工程材料及机械制造基础复习(热加工工艺基础).doc

工程材料及机械制造基础复习（Ⅱ） ——热加工工艺基础 铸 造 1．1 铸造工艺基础 (1)液态金属的充型能力 液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力。 充型能力好，易获得形状完整、尺寸准确、轮廓清晰的铸件，有利于排气和排渣，有利于补缩。 充型能力不好，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、渣孔等缺陷。 影响液态金属充型能力的因素是： 1)合金的流动性 液态金属的充型能力主要取决于合金的流动性，即合金本身的流动能力。流动性的好坏用螺旋线长度来表示。螺旋线长度越长，流动性越好；反之，则流动性越差。 共晶成分的合金流动性最好，离共晶成分越远，流动性越差。 2)浇注条件 ①浇注温度：浇注温度越高，则充型能力越好。因为浇注温度高，金属液的黏度低，同时，因金属液含热量多，能保持液态的时间长，由于过热的金属液传给铸型的热量多，在结晶温度区间的降温速度缓慢。但在实际生产中，常用“高温出炉，低温浇注”的原则，因为浇注温度越高，金属收缩量增加，吸气增多，氧化也严重，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔等缺陷。 ②充型压头。 ③浇注系统的结构。 3)铸型填充条件：包括铸型材料、铸型温度和铸型中的气体等。 (2)合金的收缩 1)基本概念 铸件在冷却、凝固过程中，其体积和尺寸减少的现象叫做收缩。铸造合金从浇注温度冷到室温的收缩过程包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个互相联系的阶段。 总收缩；液态收缩+凝固收缩+固态收缩 ∨ ↓ 体积变化 尺寸变化 ↓ ↓ 产生缩孔、缩松的基本原因 产生应力、变形、裂纹的基本原因 影响收缩的因素是： ①化学成分：凡是促进石墨化的元素增加，收缩减少，否则收缩率增大。 ②浇注温度：T浇↑→过热度↑→液态收缩↑→总收缩↑。 ③铸件结构与铸型条件。 2)缩孔、缩松的形成与防止 3)铸造内应力的产生及防止 铸造内应力按产生原因的不同可分热应力和收缩应力两种。 热应力是由于铸件各部分冷却速度不同，以致在同一时间内铸件各部分收缩不一致，在铸件内部产生了互相制约的内应力，铸件的厚大部分(或心部)受拉应力，薄的部分(或外部)受压应力。 收缩应力是铸件固态收缩时，受到机械阻碍而形成的内应力。 铸造内应力的防止措施有： ①设计上：力求铸件壁厚均匀。 ②在工艺上：改善型(芯)砂的退让性；进行时效处理（包括人工时效和自然时效两种）。 4)铸件的变形及防止 由于铸造内应力的存在，铸件将会变形以缓解和消除这种内应力，变形方向是：厚的部分向内凹，薄的部分向外凸。 防止变形的措施有： ①尽量减少铸件内应力； ②使铸件结构对称； ③采用反变形法； ④设拉筋。 5)铸件的裂纹及防止 当铸件内应力超过金属强度极限时，铸件便会产生裂纹，裂纹包括热裂和冷裂两种。 1．2 铸造工艺图的绘制 (1)浇注位置的选择 ①铸件上的重要加工面应朝下或呈侧立面； ②铸件上的大平面应朝下，以免产生夹砂缺陷； ③大面积的薄壁部分应垂直或倾斜浇注，以免产生浇不足或冷隔缺陷； ④收缩率较大的合金应使之自下而上地进行顺序凝固，便于补缩。 (2)分型面的选择 分型面是指上半铸型和下半铸型的分界面，其选择原则是： 1)应便于起模，使造型工艺简化 ①尽量使分型面平直且数量少； ②尽量避免不必要的活块或挖砂造型； ③应使型芯的数量少。 2)应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱中(以免产生错箱缺陷)，且最好位于下箱（以便检验铸件壁厚及下芯)。 (3)工艺参数的确定 1)机械加工余量 在铸件上为切削加工的方便而加大的尺寸称为机械加工余量。 铸件的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还必须考虑其必要性。 2)起模(拔模)斜度 凡垂直于分型面的加工表面都应设置拔模斜度，以便起模。 3)收缩率 由于铸件在冷却、凝固时都要产生收缩，为保证铸件的有效尺寸，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个收缩量。 4)芯头：其作用是为了保证型芯在铸型中的定位、固定和通气。 ※ (4)浇注系统 1)对浇注系统的要求 a．使金属液平稳、连续、均匀地流人铸型，避免对砂型和型芯的冲击。 b．防止熔渣、砂粒或其他杂质进入铸型。 c．调节铸件各部分温度分布，控制冷却和凝固顺序，避免缩孔、缩松及裂纹的产生。 2)浇注系统的组成及作用 a．浇口杯：承受金属液的冲击和分离熔渣，避免金属液对砂型的直接冲击。 b．直浇道：利用它的高度所产生的静压力，可以控制金属液流人铸型的速度和提高