金属的液态成形（铸造）工艺.ppt

金属液态成形的初步认识 第一章 金属的液态成形 金属液态成形:液态金属在铸型中冷却、凝固获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的过程。通常指：铸造 （2）适应性广，工艺灵活性大 第一节 金属液态成形工艺基础 一、熔融合金的流动性及充型能力 合金流动性的测定 2、充型能力概念 充型能力——熔融合金充满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力 （二）影响流动性与充型能力的主要因素 1、化学成分 固溶体合金 Fe-C合金的流动性 2、浇注条件 浇注温度、浇注速度、充型压力 3、铸型条件 熔融合金充型时，铸型的阻力及铸型对合金的冷却作用，将影响合金的充型能力。 二、合金的收缩性 1、收缩的概念：熔融金属浇入铸型后冷却凝固至室温过程中，产生体积和尺寸的缩减现象 会影响铸件形状、尺寸，产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等铸造缺陷 2、影响收缩的主要因素 化学成分、浇注温度、铸件结构、铸型条件 （二）铸件的缩孔和缩松 液态和凝固收缩产生的体收缩若得不到补足，在铸件最后凝固部位会形成孔洞 大而集中的孔洞——缩孔 小而分散的孔洞——缩松 缩孔缩松的动画 危害：缩孔和缩松会减小铸件有效承载面积，引起应力集中，力学性能、气密性下降 1、缩孔和缩松的形成 （1）缩孔的形成 恒温或在很窄温度范围内结晶的合金，铸件壁以逐层凝固方式进行凝固的条件下，容易产生倒锥形缩孔。 （2）缩松的形成 金属液以糊状凝固方式进行凝固，在铸件轴心部和缩孔下方形成细小分散的缩孔 2、缩孔和缩松的防止 （1）缩孔和缩松位置的确定 （2）缩孔缩松的防止 a、“定向凝固”原则——在铸件可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，并在铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位向冒口方向顺序地凝固，最后缩孔转移到冒口中。 实现定向凝固的措施 a、铸件的最厚大部位设置冒口，内浇道从靠近冒口处引入。 缩松的防止 对于结晶温度范围很宽的合金，设置冒口很难避免缩松的产生。 （三）铸造内应力 铸造内应力——铸件在凝固之后的继续冷却过程中，若固态收缩受到阻碍，将会在铸件内部产生内应力。 2、机械应力的形成 概念：机械应力是合金的线收缩受到铸型或型芯等的机械阻力而形成的内应力 3、减小、消除应力的措施 （1）减小热应力的措施——同时凝固原则及实施 同时凝固原则是尽量减小铸件各部分之间的温度差异，使铸件各部位同时冷却凝固，从而减小因冷却不一、收缩不一引起的热应力。 （2）减小、消除机械应力的措施 改善铸型和型芯的退让性，以及浇注后及时打箱落砂，可以有效减小机械应力及其与热应力的共同作用。 （四）铸件的变形 1、铸件变形——残余内应力使铸件处于一种不稳定状态，会自发产生变形以缓解内应力 铸件变形实例 T型梁1 上壁厚拉应力、下壁薄压应力，上部缩短，下部伸长 T型梁2 下壁厚拉应力、上壁薄压应力，下部缩短，上部伸长 车外圆 心部拉应力、表层压应力，车去表层后缩短。 2、铸件变形的防止 （1）减小铸件内应力或形成平衡内应力 （五）铸件的裂纹 裂纹——热裂纹、冷裂纹 2、冷裂纹 当铸件冷至较低温度，铸造内应力超过合金的抗拉强度时，将形成冷裂纹。 三、铸件的常见缺陷 常见：缩孔、缩松、变形、裂纹 还有：冷隔，浇不足 措施：提高浇注温度与速度，预热铸型，减慢散热速度 受拉的厚壁部缩短 受压的薄壁部伸长 （2）反变形法 （见图） 在制造模样时，按铸件可能产生变形的反方向做出反变形模样，使铸件变形后的结果正好与反变形量相抵消，得到符合设计要求的铸件。 （3）设防变形拉筋，消除应力退火后再将拉筋去掉 （4）在切削加工前去应力退火热处理 热裂纹——铸件凝固末期，固态金属已开始线收缩，而晶间还残有少量液体，若收缩受阻，铸件便易产生热裂纹。 结晶温度范围愈宽，凝固收缩量愈大，热裂倾向也愈大。铸钢、铸造铝合金热裂倾向就大， 灰铸铁和球墨铸铁的热裂纹倾向较小。 选择结晶温度范围较小的合金；改善铸件结构，提高型、芯砂退让性，来减小收缩阻碍。 出现部位：尖角、缩孔、气孔以及非金属夹杂物等附近。 铸件壁厚差别大，形状复杂，特别是形状复杂的大型薄壁铸件越易产生冷裂纹； 脆性大、塑性差的合金，如灰铸铁、白口铸铁、高锰钢 气孔 措施：降低金属液含气量，增大砂型透气性，增设出气口，烘干铸型 粘砂 措施：提高型砂耐火度，降低浇注温度，型表面刷防粘砂涂料 夹砂 措施：烘干铸型，铸件厚大平面朝下放置 砂眼 措施：保证型砂强度与模样的起模斜度，加固铸型的细薄凸起，防止砂粒掉入型腔 胀砂 措施：提高砂型强度、砂箱刚度，加大合箱紧固力，降低浇注温度 * * 优点： （1）最适合铸造形状复杂、特别是复杂内腔的铸件 如复杂箱体、机架、阀体、泵体、缸体、叶轮、