第7章铸造工艺基础剖析.ppt

热加工工艺基础 第2篇 金属的液态成形 （铸造） 什么是金属的液态成形: 砂型铸造过程 铸造的优点 铸造的缺点 液态合金的工艺性能 7.1 液态合金的充型能力 7.1.1 合金流动性对充型能力的影响 合金的种类: 合金不同流动性不同 化学成分：同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点，流动性也不同。 7.1.2 浇注条件对充型能力的影响 7.1.4 铸件结构对充型能力的影响 折算厚度： 折算厚度也叫当量厚度或模数,是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。 铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填.(大平面铸件不易成形) 复杂程度： 铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。 什么是金属的液态成形？ 7.2 液态金属的凝固与收缩 7.2.1 铸件的凝固 在铸件的凝固过程中，截面一般存在三个区域，即液相区、凝固区、固相区。对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分的。 7.2.2 合金的收缩 合金的收缩过程: 合金从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难，会造成许多铸造缺陷。（如：缩孔、缩松、应力、裂纹、变形等）。 结果： 7.2.3 缩孔与缩松的形成 缩孔的形成: 纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔. 缩松的形成原因: 铸件最后凝固的收缩未能得到补充，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。 A等温线法 解决缩孔的方法演示 7.3 铸造内应力、变形与裂纹 7.3.1 铸造热应力的形成过程分析 1 机械应力形成过程 2 减小和消除铸造应力的方法 7.3.2 铸件的变形 铸件的变形的消除方法 防止变形的方法：与防止应力的方法基本相同。带有残余应力的铸件，变形使残余应力减小而趋于稳定。 7.3.3 铸件的裂纹 当铸造应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹，裂纹是严重的铸造缺陷，必须设法防止。 小结 7.4.2 铸件的偏析 1 热裂 ——热裂一般分布在应力集中部位(尖角或断面突变处)或热节处。 铸钢件结构对热裂的影响 铸造工艺基础 防止方法 热裂——改善铸型和型芯的退让性，减小浇、冒口对铸件收缩的机械阻碍，内浇口设置应符合同时凝固原则，此外减少合金中有害杂质硫、磷含量，可提高合金高温强度。特别是硫增加合金的热脆性，使热裂倾向大大提高。 冷裂 ——是铸件处于弹性状态即在低温时形成的裂纹。 轮形铸件的冷裂 防止方法： 冷裂——尽量减小铸造应力 。 ①把内浇口开在薄的轮辐处，以实现同时凝固。 ②较早打箱，以去除铸型对收缩的阻碍，打箱后立即用砂子埋好铸件，使其缓慢冷却。 ③修改结构，加大轮辐和轮缘的连接圆角，以增加强度和减少应力集中。 如何判别冷裂纹与热裂纹？ 缩孔与缩松的形成 纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金 逐层凝固 缩孔 凝固区域较宽的合金 糊状凝固 缩松 消除缩孔和缩松的方法 定向凝固原则 原则 合理布置内浇道及确定浇铸工艺。 方法 合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。 内应力、变形与裂纹 内应力 热应力 机械应力 铸件的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的收缩而引起的应力。 铸件在固态收缩时受阻 变形与裂纹 热应力的形成过程分析 热应力的消除方法 铸件的结构：铸件各部分能自由收缩 工艺方面：采用同时凝固原则 时效处理：人工时效；自然时效 铸件结构对称 铸件壁厚均匀 铸件变形的判定 厚部、心部受拉应力，出现内凹变形。薄部、表面受压应力，出现外凸变形。 合金工艺性能 充 型 能 力 凝 固 方 式 应力与变形 流动性 浇注条件 铸型条件 逐层凝固 糊状凝固 中间凝固 收 缩 性 能 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 * * 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 铸 造 工艺基础 铸件生产 结构设计 铸造工艺 1 2 3 4 工艺性能 ★ 铸造的发展史 金属的液态成形的方法: 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