第5章 铸造工艺基础剖析.ppt

热加工工艺基础 两种反应： 第二篇 液态成形 （铸造） 液态合金的工艺性能 同时凝固原则示意图 “同时凝固”原则，就是从工艺上采取必要的措施，使铸件各部分的冷却速度尽量相等，以达到铸件各部分几乎同时凝固完结。 “同时凝固”原则，适用于碳、硅含量较高的灰口铸铁和球墨铸铁。 采用“顺序凝固”时，尽管冒口补缩作用好，但冷却速度不一致，易产生铸造应力、变形及裂纹等缺陷；冒口消耗金属多，降低了铸件的出品率，并且，冒口切割较为困难。 采用“同时凝固”时，铸件出现裂纹、应力和变形的倾向性小，不必设置冒口，使工艺简化，又能节省金属材料，而且，提高了铸造的出品率。 二、合理应用冒口、冷铁等工艺措施 冒口一般设置在铸件厚壁处和热节部位，是防止缩孔、缩松最有效的措施，冒口的尺寸应保证冒口比铸件补缩部位凝固得晚，并有足够的金属液供给。 冷铁通常是用铸铁、钢和铜等金属材料制成的激冷物。放入铸型内，用以加大铸件某一部分的冷却速度，调节铸件的凝固顺序。 阀体铸件的冒口和冷铁位置 1—浇口；2—明冒口；3—暗冒口(或边冒口)；4—冷铁 解决缩孔的方法演示 内应力 热应力 机械应力 变形 裂纹 由于铸件壁厚不均匀，各部分的冷却速度也不相同，以致在同一时间内，铸件各部分的收缩不一致而造成铸件内部产生的应力，称为热应力。 残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应力，以回到稳定的平衡状态。 当铸造内应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹(热裂纹与冷裂纹）。 5.3 铸造内应力、变形与裂纹 合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力，称为机械应力。 5.3.1 铸造内应力的形成 一、热应力 t0——t1 高温阶段，塑性状态，内应力通过塑性变形消除 t1 ——t2 Ⅱ杆弹性状态，Ⅰ塑性状态，Ⅱ杆受拉应力，Ⅰ受压应力，内应力通过Ⅰ塑性变形消除 t2 ——t3 Ⅰ、Ⅱ杆弹性状态，Ⅰ比Ⅱ温度高，Ⅰ收缩大于Ⅱ，Ⅰ收缩受Ⅱ的阻碍，产生拉应力 热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。 二、机械应力 铸件冷却到弹性状态以后，由于受到铸型、型芯和浇、冒口等的机械阻碍而产生的应力，称机械应力。 法兰的机械应力 机械应力：应适时开箱加以解决。 机械应力与热应力共同作用，当大于材料的强度极限时会导致裂纹的形成。 * * * LOGO 1金属材料导论 2金属液态成形 （铸造） 3金属塑性成形 （金属压力加工） 4金属连接成形 （焊接） 热加工工艺 上次课内容的回顾 铁碳合金（组织、状态图、两种反应、四把火） 铁素体：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶体( F） 奥氏体：碳溶解在γ —Fe中的间隙固溶体（A） 渗碳体：铁与碳形成的金属化合物（Fe3C） 珠光体：是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体 与渗碳体的共析体（P） 莱氏体：是液态铁碳合金发生共晶转变所形成的奥氏 体与渗碳体的共晶体（Ld） 1、共晶反应 2 、共析反应 L L+A A F+A P Ld Ld 钢的分类及选材 碳素结构钢（0.38%C) 优质碳素结构钢 (0.2-0.7%C用途广) 碳素工具钢 (T8等) 碳素钢 合金钢 合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢 退火：降低硬度，便于机加工。 消除应力。 淬火：获得马氏体（M)组织。 正火：用于普通结构件的最终热处理 回火：主要是消除淬火内应力，降低钢的脆性，防止产生裂纹 液态成形 工艺基础 铸件生产 结构设计 铸造工艺 1 2 3 4 ★ 铸造的发展史 金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）。其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生产的铸件要占铸件总量的80%以上。 将熔炼好的液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法,亦称铸造。 第五章 铸造工艺基础 什么是金属的液态成形? 金属的液态成形的方法: 砂型铸造过程 适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯 1 对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制 2 成本低，原材料来源广，价格低廉，一般不需要昂贵的设备 3 对于某些塑性很差的材料(如铸铁等)是制造其毛坯或零件的唯一成型工艺 4 液态成型的优点 液态成型的缺点 工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制 1 液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差 2 零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定 3 由于铸件内部晶粒粗大，