材料成型工艺学第四章概要.ppt

常用合金的金属型涂料 三 金属型铸造工艺生产铸件的要素 直接影响金属型是否能有效、稳定和高质量地生产健全铸件。 科学地选择金属型的冷却方法及控制 科学地选择好金属型用材料 严格控制金属液质量（成分、温度、杂质等） 选择好涂料、铸造机和相关设备 合理设计和优化工艺方案 合理布置并有机地连接诸要素 本次课结束 谢谢大家 §4.3 金属型成形工艺 金属型成形工艺是 将液态金属（合金）浇注到金属材质的铸型中，并在重力的作用下凝固成形，以获得铸件的一种液态成形方法。 由于铸型是用金属制成，可以反复使用数千次到数万次，所以属于 永久型铸造 方法。 §4.3 金属型成形工艺 在液态金属特种成形方法中： 压力铸造 低压铸造 真空吸铸 连续铸造 离心铸造 等都要使用金属型。 在技术上和经济的特点 优点： 金属型生产的铸件，其 机械性能比砂型铸件高，抗蚀性能和硬度亦显著提高。 原因是冷却速度快，铸件表层结晶组织细密。 铸件的精度和表面粗糙度等级比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定。 铸件的工艺出品率高，一般可节约金属液15～3%。 节省造型材料，减轻环境污染，改善劳动条件。 生产效率高，容易实现机械化和自动化。 工序简单，使铸件产生铸造缺陷的原因减少。 在技术上和经济的特点 缺点： 金属型制造复杂，成本高。 金属型不透气，激冷能力强，容易产生铸件浇不足、铸铁件白口等缺陷 。 金属型无退让性，阻碍铸件收缩。 工艺过程需要严格控制。 铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度、铸件在铸型中的凝固时间及使用的涂料等，对铸件质量的影响非常敏感。 铸件结构、重量、尺寸等受到限制。 存在充型能力和模具寿命问题 一 金属型铸件形成过程的特性 金属型与砂型的根本区别在于两者的铸型材料不同： 砂 型——由颗粒状的耐火材料组成的松软多空隙的型体 金属型——由金属材料制成的坚固密实的型体 显著的区别： 砂 型——有良好的透气性和退让性， 较差的导热性和激冷能力。 金属型——优良的导热性和很强的激冷能力， 没有透气性和退让性。 1 型腔内气体对金属充填过程的影响 假设金属型在浇注前，型腔内气体的温度为T，体积为V，重量为G，则气体压力P为： P = RTG / V 液态金属在充填铸型的过程中，型腔内的气体（空气、砂芯受热产生的气体）由于受热膨胀和体积压缩而使型腔压力增大，即 P P 压力变化为： ΔP = RG ΔT /ΔV 结果： 造成充型反压力（大小为ΔP） 它成为液体金属充型的阻力 金属液充型速度 铸型排气能力 砂芯数量和大小 气体温度变化 充型反压力大小 第一种情况： ΔP 超过临界值 P临 （ 金属液压力和表面张力之和） 呛火不仅破坏了金属液的连续流动，而且还会对某些合金造成强烈氧化。在呛火过程中，如果受到初晶或凝固层的阻拦，气体就会留在金属中形成气孔。 型腔气体就会钻进金属液中，通过浇注系统向外逸出。 这种现象称为呛火。 呛火 金属氧化 气孔 气阻 第二种情况： 如果： 型腔内局部死角处的气体无法排除，就会形成气阻。 ΔP 小于临界值 P临 气阻——型腔中的气体由于受热膨胀和体积压缩而使压力 增大，形成阻碍液体金属进入的区域。 浇不足 所以，在金属型铸造中一定要注意： 型腔的整体排气和型腔死角的排气 2 铸件凝固过程中热交换的特点 金属液一旦进入型腔，就把热量传给金属型壁，金属液的温度不断降低，铸型的温度不断升高。 金属液通过型壁散热，进行凝固并产生收缩 金属型通过型壁吸热，温度升高并产生膨胀 把热量积蓄起来； 把积蓄的热量散发到周围的大气中去。 气隙 这时铸型起到两个作用： 在产生气隙前，由于金属液和铸型紧密接触，界面处几乎没有温度差；而在产生气隙后，由于气隙的导热性比较差，所以铸件和铸型之间存在很大的温度差，铸件的散热速度减慢。 气隙