《金属工艺学》第2章铸造.pptx

第2章铸造2.1铸造工艺基础2.2合金铸件的生产工艺2.3砂型铸造2.4特种铸造2.5铸件结构设计※本章重点与难点※复习思考题答案

铸造概述：铸造过程是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属在重力、压力、离心力、电磁力等外力场的作用下充满铸型，凝固后获得一定形状与性能铸件的生产过程，是生产金属零件和毛坯的主要形式之一，其实质是液态金属逐步冷却凝固而成形，也称金属液态成形。

铸造概述：能够制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，而且铸件的大小几乎不受限制，重量可从几克到数百吨，壁厚可由0.3mm到1m以上；铸造常用的原材料来源广泛，价格低廉，所以铸件的成本也较低；铸件在一般机器中占总质量的40%～80%，但其制造成本只占机器总成本的25%～30%。铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷；铸件的力学性能，特别是冲击韧性，比同样材料的锻件力学性能低；铸造工序多，且难以精确控制，使得铸件质量不够稳定，铸件的废品率较高；劳动强度比较大。

2.1铸造工艺基础2.1.1液态合金的充型2.1.2铸件的凝固与收缩2.1.3铸造内应力2.1.4变形和裂纹2.1.5铸件的质量控制作业

2.1铸造工艺基础2.1.1液态合金的充型1.液态金属的结构与性质及充型（1）液态金属的结构与性质:液态金属是通过加热将金属由固态融化为熔融状态而得到的。由于铸造生产中得到的液体金属过热度不高（一般高于熔点100℃～300℃），这种液态金属接近固态而远离气态。（2）液态合金的充型:熔化合金填充铸型的过程，简称充型。熔融合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力，称合金的充型能力。

2.1铸造工艺基础2.1.1液态合金的充型螺旋形标准试样合金的流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。流动性试样的种类很多，如螺旋形、球形、真空试样等，应用最多的是螺旋形试样，如图所示。

2.1铸造工艺基础2.1.1液态合金的充型（1）合金的流动性：1)合金的种类；2)合金的成分；3)杂质与含气量；（2）浇注条件：1)浇注温度；2)充型压力；（3）铸型条件：1)铸型的蓄热能力；2)铸型温度3)铸型中的气体；4)铸件结构2.影响合金充型能力的主要因素

2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩物质从液态转化为固态的过程称为凝固。金属凝固过程又称为结晶。结晶包括形核和长大两个基本过程。铸件的凝固组织对金属材料的力学性能、物理性能影响甚大。一般情况下，晶粒越细小均匀，金属材料的强度和硬度越高，塑性和韧性越好。影响铸件凝固组织的因素有：成分、冷却速度和形核条件等。1.液态金属的凝固

2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩在铸件凝固过程中，其断面上一般存在三个区域，即固相区、凝固区和液相区。对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区的宽窄。铸件的“凝固方式”就是依据凝固区的宽窄来划分的,如图所示。三种凝固方式：逐层凝固、糊状凝固和中间凝固。影响铸件凝固方式的主要因素有合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度。

2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩表层中心表层中心表层中心温度温度温度成分(a)(b)(c)t铸件t铸件t铸件铸件的凝固方式(a)逐层凝固(b)中间凝固(c)糊状凝固温度固相线液相线

2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。合金的收缩量常用体收缩率和线收缩率来表示。体收缩率：线收缩率：2.合金的收缩

2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩合金的收缩可以分为三个阶段：1）液态收缩。从浇注温度冷却到凝固开始温度（液相线温度）的收缩，即金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。2）凝固收缩。从凝固开始温度冷却到凝固终止温度（固相线温度）的收缩，即熔融金属在凝固阶段的体积收缩。3）固态收缩。从凝固终止温度冷却到室温的收缩，即金属在固态由于室温降低而发生的体积收缩。

2.1铸造工艺基础2.1.2铸件的凝固与收缩AnmB温度成分t液温度温度体收缩率体收缩率mnⅠⅡⅢⅠⅡⅢ铸造合金收缩过程示意图a)合金状态图b)一定温