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金属材料成形基础 金属液态成形 （铸造生产） 金属液态成型 序： 一、什么是液态成型（铸造生产） 将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。 二、砂型铸造的工艺过程 三、铸造生产的特点 1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。 2．适应性强：（1）合金种类不受限制；（2）铸件大小几乎不受限制。 3．成本低： （1）材料来源广；（2）废品可 重熔；（3）设备投资低。 4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。 第一章 金属液态成型工艺基础 §1-1 液态金属的充型能力与流动性 充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。 充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。 一、液态合金的流动性 合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。 0.45%C 铸钢：200、4.3%C 铸铁：1800 二、浇注条件 （1）浇注温度 一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。 （2）充型压力 液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。 （3）浇注系统的的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。 三、铸型充填条件 （1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数表示铸型从其中的金属吸取热量并储存在本身的能力。 （2）铸型温度 铸型温度越高，液态金属与铸型的温差越小，充型能力越强。 （3）铸型中的气体 四、铸件结构 （1）折算厚度 折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。 （2）铸件复杂程度 铸件结构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难。 §1-2 液态金属的凝固与收缩 一、铸件的凝固方式 1. 逐层凝固 2. 糊状凝固 3. 中间凝固 影响铸件凝固方式的主要因素 ： （1）合金的结晶温度范围 合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固 。 （2）铸件的温度梯度 在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决与铸件内外层之间的温度差。若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其对应的凝固区由宽变窄 。 二、合金的收缩 1. 收缩的概念 合金的收缩经历如下三个阶段： （1）液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。成分温度T浇T液T固T室 T浇 — T液 （2）?凝固收缩 从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。 T液 — T固 （3）??固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。 T固 — T室 体收缩率： 线收缩率： 体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。 线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。 2. 缩孔与缩松 液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。 §1-3 液态成形内应力、变形与裂纹 一、液态成形内应力 上型下型 铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。 1．.机械应力（收缩应力） 合金的线收缩受到铸型、型芯、 浇冒系统的机械阻碍而形成的 内应力。机械应力是暂时应力。 2．热应力 热应力是由于铸件壁厚不均匀， 各部分冷却速度不同，以致在同一 时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。 热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。 热应力是永久应力。 二、铸件的变形与防止 防止变形的方法： 1）使铸件壁厚尽可能均匀； 2）采用同时凝固的原则； 3）采用反变形法。 三、铸件的裂纹与防止 1 ．热裂 热裂的形状特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。 热裂的防止： ① 应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。 ② 应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。 ③ 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，防止热脆性。 2 ．冷裂 冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。 冷裂的防止： 1）使铸件壁厚尽可能均匀； 2）采用同时凝固的原则； 3）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的含量，防止冷脆性。 §1-4 液态成形件的质量与控制 铸件缺陷的产生与铸造工艺、造型材料、模具、合金的熔炼与浇注、铸造合金的选择、铸件结构设计、技术要求的设计是否合理等各个环节密切相关。因此，应从以下几个方面控制铸件质量： 1．合理选定铸造合金和铸件结构 2．合理制定铸件的技术要求 具有缺陷的铸件并不都是废品，在合格铸件中，允许存在那些缺陷及其存在的程度，应在零件图或有关的技