第一篇金属的液态成形..doc

1. 金属的液态成形(铸造) 1.0 概述 将金属材料加热到高温熔化状态，然后采取一定的成形方法，待其冷却、凝固后获得所需金属制品，这种制造金属毛坯的过程称为金属的液态成形。金属的液态成形除了铸造之外，还有液态模锻。 1.0.1铸造的定义 铸造是指将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属液态成形方法。它是生产机器零件毛坯的主要方法之一。 1.0.2铸造的基本过程 铸造生产的基本过程包括以下三个步骤： ①根据零件的要求，准备一定的铸型； ②把金属液体浇满铸型的型腔； ③金属液体在铸型型腔中冷凝成形，获得一定形状和尺寸的铸件。 1.0.3铸造生产的特点 铸造的实质就是液态金属(合金)逐步冷凝成形，具有以下特点： 优点： ①适应性广 几乎所有金属及其合金，只要能够熔化成液态便能铸造，尤其是适合生产塑性差的材料。 ②工艺灵活性大 各种形状、尺寸(壁厚从0.5～1000mm、轮廓从几毫米至几十米)、重量(从几克～几百吨)和生产批量的铸件都能生产，能够制成如机床床身、箱体、机架、支座等具有复杂内腔的毛坯。某些形状极其复杂的零件只能用铸造方法制造毛坯。 ③省工省料 铸件毛坯与零件形状相似，尺寸相近，加工余量小，金属利用率高，可以省工省料，精密铸件甚至不需切削加工，就可直接装配。 ④生产成本低 铸造用的原材料来源广泛，可直接利用报废的机件和切屑。造型设备投资少，易操作。 缺点： ①铸件内部晶粒比较粗大，组织疏松，容易产生气孔、夹渣等铸造缺陷，机械性能和可靠性不如锻件，尤其是冲击韧性较差，不宜制造受冲击或交变载荷作用的零件。 ②生产过程比较复杂，工序多且一些工艺过程难以精确控制，铸件质量不稳定，废品率较高。 ③工人劳动强度大，劳动条件差。 1.0.4铸造生产的发展历史 我国是世界上最早掌握铸造生产的文明古国之一。早在三千多年前，青铜铸器已有应用，二千五百多年前，铸铁工具也已相当普遍。 我国劳动人民对世界铸造业的三大贡献(三大铸造技术)：泥型铸造(砂型铸造)、铁型铸造(金属型铸造)、失蜡铸造(熔模铸造)。新中国成立后，在型(芯)砂方面：快速硬化的水玻璃砂及各种自硬砂；在铸造合金方面：球墨铸铁及各种合金铸铁，“以铸代锻，以铁代钢”；在铸造设备方面：机械化、自动化的高压造型生产线；在新工艺、新技术方面：各种特种铸造方法及精密铸造方法广泛应用。 代表性范例： 河南安阳武官村晚商遗址出土的司母戊大方鼎(重达875kg)、湖北大冶春秋铜矿遗址、湖北随县出土的战国曾侯乙编钟(一套共65件、总重2567kg)、 山西太原晋祠铁人(北宋) 河北沧州铁狮子(后周公元953年)重约40吨 铜爵(商) 四羊樽(商) 铜斝(jia)(商) 《吕氏春秋》、《周礼·考工记》、《天工开物》(明代宋应星)、《梦溪笔谈》(北宋沈括) 1.1 液态成形基础 铸造生产中很少采用纯金属，而是使用各种合金。铸造合金除应具有符合要求的机械性能和物理化学性能外，还必须考虑其铸造性能。 液态合金充填铸型的过程，简称充型。合金的充型能力即是其铸造性能。合金的铸造性能包括流动性、收缩性、吸气性、偏析等。 铸造性能是保证铸件质量的重要因素，是衡量各种铸造合金优异的重要标志。如果合金熔化时，不易氧化，不易吸收气体；浇注时液态合金容易充满型腔；凝固时铸件不易产生缩孔，且化学成分均匀；冷却时铸件不发生变形和开裂，这样的铸造合金就被认为具有良好的铸造性能，易获得完整而优质的铸件。 1.1.1 合金的流动性 1.1.1.1 流动性的概念 流动性是指液态(熔融)金属的流动能力。它是影响液态金属充型能力的主要因素之一，也是合金的主要铸造性能之一。合金流动性越好，充型能力越强，越容易获得轮廓细致清晰、薄壁而形状复杂的铸件；同时，有利于非金属夹杂物和气体的上浮排除；还有利于对合金冷凝过程中所产生的收缩进行补缩。流动性较差的铸造合金则易产生浇不足、冷隔及夹渣、气孔等铸造缺陷。 1.1.1.2 合金流动性的测定 合金的流动性可用螺旋试样测定法进行测定。将液态合金浇入螺旋线形的铸型型腔中，所得的螺旋试样的长度就代表其流动性的好坏。显然，在相同的铸型及浇注条件下，浇出的螺旋试样越长，则表示该合金的流动性越好。 在常用铸造合金中，铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。 表1-1几种铸造合金的流动性 合金种类 铸型种类 浇注温度/℃ 螺旋线长度/mm 铸铁：wC+Si=6.2% 5.9% 5.2% 5.0% 4.2% 砂型 1300 1800 1300 1000 800 600