材料成型技术基础考点总结.doc

第2章 铸造 定义：熔炼金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法 包括砂型铸造和特种铸造两大类 优点：工艺适应性强，铸件的结构形状和尺寸和大小几乎不受限制，常用的合金都能铸造；原材料来源广泛，价格低廉，设备投资较少 应用：适于制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯，尤其是要求承压、抗振或耐磨的零件。 缺点：工艺因素影响较大，铸件易出现浇不到、缩孔、气孔、裂纹等缺陷，组织疏松，晶粒粗大。质量不稳定，一般情况下，铸件的力学性能远不及塑性成形件 金属液的充型能力：金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状、准确的铸件的能力。充型能力差的液态合金易产生浇不到和冷隔等缺陷。 取决于液态金属的流动性、铸型条件、浇注条件 1.金属的流动性：金属液本身的流动能力，流动性好则充型能力强，易于获得轮廓清晰、壁薄而形状复杂的铸件，且易于防止各类铸造缺陷。 衡量：螺旋型流动试样长度 影响金属流动性本质因素 (1)合金成分：共晶成分和纯金属最好 (2)合金的质量热容、密度和热导率：质量热容和密度大，含热量大；流动性好 热导率小，散热慢；流动性好影响金属流动性本质因素 2．铸型条件 铸型的蓄热系数：其值越大，激冷能力越强，金属液保持液态的时间就较短，充型能力越低选用蓄热系数小的造型材料，在型腔壁喷涂料 铸型温度：铸型的温度越高，金属液冷却就越慢，保持液态时间就越长 铸型中的气体：形成影响充型的气体阻力 3．浇注条件 浇注温度：浇注温度高，金属液的粘度低，保持液态的时间长。若温度过高，增大了缩孔、气孔、粘砂等缺陷倾向 充型压力：充型压力越大，流动性就越好。充型压力过大，会造成金属飞溅加剧氧化，及因气体来不及排出而产生气孔、浇不到等缺陷。 注：铸件的结构过于复杂、壁厚过小等，也使金属液充型困难铸型从金属液吸收并储存热量的能力 金属的收缩特性：收缩指铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减。收缩较大的合金易产生缩孔、缩松缺陷，以及因铸造应力的出现而易产生变形、裂纹等铸造缺陷。 1．金属收缩分液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段： 液态收缩、凝固收缩：体积收缩形状变化、尺寸减小；形成缩孔、缩松 固态收缩： 线尺寸的缩小产生铸造应力并引起变形、 裂纹 2．影响收缩的因素 ： 1）金属的化学成分：铁碳合金中，灰铸铁收缩小。原因：碳大部分以石墨形态析出，石墨比容大，抵消部分体积收缩 2）浇注温度：随着浇注温度的提高，金属冷却时的液态收缩会增大，总体积收缩相应增大。 3）铸型条件：铸件冷却过程中，由于各部分冷却速度的不同，使收缩相互制约而不能自由收缩，也可能受到型砂、型芯等的阻碍而不能自由收缩。阻碍越大，收缩越小 缩孔与缩松 （1）缩孔：铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞。特征：形状极不规则（多为倒锥形）、孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固的部位纯金属、共晶合金和凝固温度范围窄的合金，凝固时呈逐层凝固方式，易产生缩孔缺陷 （2） 缩松：铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。借助高倍放大镜才能发现的缩松称为显微缩松。铸件有缩松缺陷的部位，在气密性试验时易渗漏。特征：多产生在铸件的轴线附近和热节部位（即厚度较大，冷速较慢的金属积聚处）凝固温度范围越宽，糊状凝固越明显，铸件越易产生缩松缺陷 (3) 缩孔和缩松的防止：缩孔和缩松均使铸件的力学性能下降，甚至因产生渗漏而报废，应采取适当的工艺措施予以防止。 1）采用顺序凝固原则：顺序凝固是使铸件按规定方向从一部分到另一部分依次凝固的原则。实施方法：(内浇口+冒口+冷铁） 特点：可获得致密的铸件，使铸件各部分的温差加大，易产生内应力、变形和裂纹，增加了铸件成本。 应用：通常用于收缩较大、凝固温度范围较小的合金，如铸钢、碳硅含量低的灰铸铁、铝青铜等合金以及壁厚差别较大的铸件。 目的：实现自薄部向着冒口方向顺序凝固、依次补缩，最终将缩孔转移到冒口中 2）加压补缩：将铸型置于压力罐中，浇注后使铸件在压力下凝固可显著减少显微缩松。 3）选择合适的合金：不同成分的合金，凝固方式不同，总体积收缩量不同,共晶成分的铁碳合金凝固区间最小，收缩量最小。实际生产中就应使碳、硅含量在4.3％附近 铸造应力 ：铸件在凝固和冷却过程中由受阻收缩、热作用和相变等因素引起的内应力。 （1）收缩应力：铸件在固态收缩时，因铸型、型芯、浇冒口、箱带及铸件本身结构阻碍收缩而引起的铸造应力。收缩应力是暂时存在的应力，会自行消失。但在高温下，若某瞬间铸件上某部位的收缩应力和热应力之和超过其抗拉强度时，就可能产生裂纹。提高型（芯）砂的退让性，