金属工艺学课件9详解.ppt

第五章 铸造 学习目标 合金的铸造性能，以及流动性和收缩性对铸件质量的影响； 特种铸造的方法及应用。 砂型铸造工艺设计与分析方法 学习目标 掌握合金铸造应力的测定方法； 编制简单零件的铸造工艺。 重点难点 砂型铸造的工艺过程； 主要内容 第一节 铸造概述及铸造 成型工艺基础 一、铸造概述； 5.1.1 铸造概述 （1）含义：铸造是将融化的金属或合金浇注到铸型中，经冷却凝固后获得一定形状的零件或毛坯的成型方法称为铸造。 （2）分类：铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两类。 在砂型中生产铸件的铸造方法，称为砂型铸造。 与砂型铸造不同的其它铸造方法，称为特种铸造。 （2）优点：铸造生产为液态成型，它具有以下优点： a.用铸造方法可以制成形状复杂的毛坯特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体、机座、机床床身等。 b.铸件的形状和尺寸与零件很接近，因而节省了金属材料和加工工时。精密铸件可省去切削加工，直接用于装配。 c.铸造所用的原材料大多来源广泛、价格低廉，而且可以直接利用报废的机件、废钢和切。 d.绝大多数金属均能用铸造方法制成铸件。 5.1.2 合金的流动性和充型能力。 1．合金的流动性： （1）含义：流动性是指液态金属的流动能力。 （2）流动性对铸件质量的影响 液态合金的流动性好，充型能力就强，容易获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件，避免产生冷隔和浇不足等缺陷，也有利于合金液中非金属夹杂物和气体的排出，避免产生夹渣和气孔等缺陷。同时，也有利于补充在凝固过程中所产生的收缩，避免产生缩孔和缩松等缺陷。 （3）影响流动性的因素 主要有合金种类、成分、结晶特征和其他物理性能 a.不同的铸造合金具有不同的流动性； b.同种合金中，成分不同的合金具有不同的结晶特定，流动性也不同。 c.此外，合金液的黏度、结晶潜热、热导率等物理性能也对流动性有影响。 2．合金的充型能力 （1）概念：是指液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。 （2）影响充型能力的因素： ①铸型对充型能力有显著影响：铸型的蓄热能力、铸型温度和铸型中的气体； ②浇注条件（主要是指浇注温度和充型压力）； ③铸件结构对充芯能力也有影响。 第二节 铸造成型工艺基础 一、合金的收缩； 5.2.1 合金的收缩 （一）收缩； （二）影响收缩的因素； （三）缩孔和缩松的形成及防止； （四）铸造应力。 1．收缩 （1）概念：液态金属在凝固和冷却至室温过程中，产生体积和尺寸减小的现象称为收缩。 （2）收缩的三个阶段 液态合金从浇注温度冷却到室温过程中要经过液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。  液态收缩是指熔融金属在凝固阶段的体积收缩； 凝固收缩是指溶融金属在凝固阶段的体积收缩； 固态收缩是指金属在固态由于温度降低而发生的体积收缩。 2. 影响收缩的因素  影响合金收缩的因素主要有：化学成分、浇注温度、铸件结构（形状和尺寸）与铸型条件等。 3．缩孔与缩松的形成及防止 （1）缩孔的形成：液态合金在铸型内凝固过程中，由于补缩不良，在铸件最后凝固部分形成的孔洞，称为缩孔。 （2）缩松的形成：封闭区域内的液态合金凝固时得不到补充，则形成许多分散的小缩孔，这种在铸件缓慢凝固区内出现的细小的缩孔洞称为缩松。 （3）缩孔与缩松的防止： ①合理选择铸造合金，生产中尽量采用接近共晶成分或结晶范围窄的合金。 ②合理选择凝固原则：顺序凝固是使铸件按薄壁→厚壁→冒口的顺序进行凝固的过程。对形状简单的铸件，可将浇注系统或冒口设置在厚壁处，也可适当扩大内浇道的截面积，利用浇道直接进行补缩。 4. 铸造应力 （1）概念：铸件在凝固和冷却过程中由于受阻收缩、热作用和相变等因素而引起的内应力称为铸造应力。 （2）铸造应力的形成：铸件在固态收缩时所受到的阻碍分为热阻碍和机械阻碍两种。热阻碍是指逐渐在冷却过程中由于各部位冷却速度不同，收缩不一致而引起的阻碍；机械阻碍主要是指铸件收缩时受到的铸型和型芯的阻碍。 （3）由铸造应力引起的铸件变形：残余内应力的存在，使铸件处于一种不稳定状态，当铸件中的残余应力超过铸件材料的屈服极限时，铸件便会自发地产生变形来缓解应力、回到稳定平衡状