材料成型学习教案.pptx

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1、会计学1材料材料(cilio)成型成型第一页，共43页。2绪绪 论论一、金属工艺学与材料成形技术基一、金属工艺学与材料成形技术基础础1 金属工艺学金属工艺学定义：研究有关制造金属机件的工定义：研究有关制造金属机件的工艺方法。艺方法。基本工艺方法：铸造、压力加工、基本工艺方法：铸造、压力加工、焊接、切削加工和热处理。焊接、切削加工和热处理。2 材料成形技术基础材料成形技术基础定义：除切削加工外的工程材料的定义：除切削加工外的工程材料的成型工艺。成型工艺。成形工艺：铸造成形、塑性成形、成形工艺：铸造成形、塑性成形、焊接成形、粉末冶金焊接成形、粉末冶金(fn m y jn)成形、非金属材料成形、复合

2、成形、非金属材料成形、复合材料成形、快速成形。材料成形、快速成形。第1页/共42页第二页，共43页。3材料成形：几何尺寸的变化材料成形：几何尺寸的变化材料成形：几何尺寸的变化材料成形：几何尺寸的变化(binhu)(binhu)(binhu)(binhu)，成分、组织，成分、组织，成分、组织，成分、组织结构及结构及结构及结构及 性能的变化性能的变化性能的变化性能的变化(binhu)(binhu)(binhu)(binhu)。（热加工）（热加工）（热加工）（热加工）切削加工：几何尺寸的变化切削加工：几何尺寸的变化切削加工：几何尺寸的变化切削加工：几何尺寸的变化(binhu)(binhu)(binh

3、u)(binhu)。（冷加工）。（冷加工）。（冷加工）。（冷加工）二、课程体系二、课程体系二、课程体系二、课程体系 金工实习金工实习金工实习金工实习机械机械机械机械(jxi)(jxi)专业基础课专业基础课专业基础课专业基础课生产实习生产实习生产实习生产实习专业课专业课专业课专业课 设计：机械原理设计：机械原理机械设计机械设计 制造：材料成形技术基础制造：材料成形技术基础机械制造机械制造(j xi zh zo)技技术基础术基础 机械制造机械制造(j xi zh zo)过程录像过程录像第2页/共42页第三页，共43页。4三、课程要求、特点及学习方法三、课程要求、特点及学习方法1、课程要求：、课程要

4、求：（1）选择毛坯）选择毛坯（2）制定材料成形工艺）制定材料成形工艺（3）分析零件结构工艺性）分析零件结构工艺性2、课程特点：实践性强、内容多、课程特点：实践性强、内容多、记忆量大记忆量大3、学习方法：、学习方法：笔记笔记+作业作业+复习。复习。在理解在理解(lji)基础上记要点，基础上记要点，多多少，少少，少多。多。四、教材及参考书四、教材及参考书材料成形工艺基础，沈其文，材料成形工艺基础，沈其文，华中科技大学出版社华中科技大学出版社金属工艺学，邓文英，高等金属工艺学，邓文英，高等教育出版社教育出版社材料成形技术基础，翟封祥，材料成形技术基础，翟封祥，哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社

5、第3页/共42页第四页，共43页。5五、材料成形的发展历史、现状五、材料成形的发展历史、现状及趋势及趋势1、历史：石器、历史：石器青铜器青铜器铁器铁器 材料成形发展历史录像材料成形发展历史录像2、现状：制造业的重要组成部分。、现状：制造业的重要组成部分。全世界全世界75%的钢材的钢材(gngci)经塑经塑性加工，性加工，45%的金属结构用焊接的金属结构用焊接得以成形，机床重量的得以成形，机床重量的70-90%是铸件。是铸件。我国铸件我国铸件2008年产量年产量3200万万t，36%，世界第一。，世界第一。汽车工业是材料成形技术应用最汽车工业是材料成形技术应用最广的领域。钢材广的领域。钢材(gn

6、gci)（约（约45%）、铝合金（约）、铝合金（约13%）及铸）及铸铁（约铁（约7%）通过锻压、焊接和）通过锻压、焊接和铸造成形。铸造成形。汽车工业录像汽车工业录像第4页/共42页第五页，共43页。6板料成形板料成形(chn xn)Sheet-Metal Forming Processes1 1 应用应用(yngyng)(yngyng)背景背景第5页/共42页第六页，共43页。7铸造铸造(zhzo)Casting焊接(hnji)Welding第6页/共42页第七页，共43页。8锻造锻造(dunzo)Forging非金属材料成形(chn xn)第7页/共42页第八页，共43页。93 3、发展趋势

7、：、发展趋势：、发展趋势：、发展趋势：（1 1）精密的材料成形）精密的材料成形）精密的材料成形）精密的材料成形 近无余量成形。近无余量成形。近无余量成形。近无余量成形。精铸、精密压力加工、精密焊接与切割等。精铸、精密压力加工、精密焊接与切割等。精铸、精密压力加工、精密焊接与切割等。精铸、精密压力加工、精密焊接与切割等。（2 2）优质的成形技术）优质的成形技术）优质的成形技术）优质的成形技术 近无缺陷、零缺陷。近无缺陷、零缺陷。近无缺陷、零缺陷。近无缺陷、零缺陷。模拟技术；工艺过程控制及无损检测。模拟技术；工艺过程控制及无损检测。模拟技术；工艺过程控制及无损检测。模拟技术；工艺过程控制及无损检测

8、。（3 3）快速的成形技术）快速的成形技术）快速的成形技术）快速的成形技术提高生产率提高生产率提高生产率提高生产率 。逆向工程（逆向工程（逆向工程（逆向工程（RERE）：仿造。实物）：仿造。实物）：仿造。实物）：仿造。实物图形图形图形图形(txng)(txng)制造。制造。制造。制造。（Reverse EngineeringReverse Engineering）快速成形（快速成形（快速成形（快速成形（RPRP）：一层层堆加。）：一层层堆加。）：一层层堆加。）：一层层堆加。（Rapid PrototyPing Rapid PrototyPing）第8页/共42页第九页，共43页。10（4）复合

9、的材料成形）复合的材料成形 多种新能源：激光、电子束、离子多种新能源：激光、电子束、离子束、等离子束成形；束、等离子束成形；复合工艺：加工过程、检测过程、复合工艺：加工过程、检测过程、物流过程、装配过程物流过程、装配过程复合复合制制造系统。造系统。（5）绿色的材料成形）绿色的材料成形 清洁生产、少废料清洁生产、少废料(filio)、无、无污染、低能耗。污染、低能耗。（6）信息化）信息化(计算机的应用计算机的应用)柔性、集成系统，信息和控制技术，柔性、集成系统，信息和控制技术，远程控制和无人化成形工厂。远程控制和无人化成形工厂。第9页/共42页第十页，共43页。11五、材料成形的分类五、材料成形

10、的分类（1）受迫成形）受迫成形 定义：利用材料的流动性和塑性在定义：利用材料的流动性和塑性在特定外力或边界的约束下成形的特定外力或边界的约束下成形的方法。方法。主要方法：铸造、锻压、注塑成形。主要方法：铸造、锻压、注塑成形。特征：模具、型腔。特征：模具、型腔。柔性较差，适于定型产品的大批量柔性较差，适于定型产品的大批量生产或毛坯制造。生产或毛坯制造。（2）去除成形）去除成形 定义：运用材料的可分离性，把一定义：运用材料的可分离性，把一部分材料有序地从基体分离出去部分材料有序地从基体分离出去而成形的方法。而成形的方法。主要方法：车、铣、刨、磨和激光主要方法：车、铣、刨、磨和激光(jgung)、电

11、火花。、电火花。特征：刀具与待加工工件的相对运特征：刀具与待加工工件的相对运动。动。较大的柔性，难以加工形状极为复较大的柔性，难以加工形状极为复杂的零件杂的零件。第10页/共42页第十一页，共43页。12n n（3 3 3 3）堆积成形）堆积成形）堆积成形）堆积成形 n n定义：利用材料的可连接性，将材料有序地定义：利用材料的可连接性，将材料有序地定义：利用材料的可连接性，将材料有序地定义：利用材料的可连接性，将材料有序地合并堆积起来而成形的方法。合并堆积起来而成形的方法。合并堆积起来而成形的方法。合并堆积起来而成形的方法。n n快速成形（三维快速成形（三维快速成形（三维快速成形（三维CADC

12、ADCADCAD模型转换模型转换模型转换模型转换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)为为为为三维物理模型或零件）。三维物理模型或零件）。三维物理模型或零件）。三维物理模型或零件）。n n特征：控制材料结合的顺序以及每一次材料特征：控制材料结合的顺序以及每一次材料特征：控制材料结合的顺序以及每一次材料特征：控制材料结合的顺序以及每一次材料转变量与深度。转变量与深度。转变量与深度。转变量与深度。n n柔性最好，不受复杂程度的限制。柔性最好，不受复杂程度的限制。柔性最好，不受复杂程度的限制。柔性最好，不受复杂程度的限制。第11页/共42页第十二页，共43页。13第

13、一篇第一篇 金属的铸造成形金属的铸造成形(chn xn)(chn xn)工艺工艺第一章第一章 铸造铸造(zhzo)(zhzo)成形工艺理论基础成形工艺理论基础第12页/共42页第十三页，共43页。141.1 1.1 铸造铸造铸造铸造(zhzo)(zhzo)成形工艺的特点和分成形工艺的特点和分成形工艺的特点和分成形工艺的特点和分类类类类n n定义：将液态金属浇入到具有与零件形状、尺寸相适定义：将液态金属浇入到具有与零件形状、尺寸相适定义：将液态金属浇入到具有与零件形状、尺寸相适定义：将液态金属浇入到具有与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，以获得毛坯、或应的铸型型腔中，待其冷却凝固

14、后，以获得毛坯、或应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，以获得毛坯、或应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，以获得毛坯、或零件的工艺方法，称为零件的工艺方法，称为零件的工艺方法，称为零件的工艺方法，称为“铸造铸造铸造铸造”。n n 铸件铸件铸件铸件(zhjin)(zhjin)：通过铸造成形得到的毛坯、零件。：通过铸造成形得到的毛坯、零件。：通过铸造成形得到的毛坯、零件。：通过铸造成形得到的毛坯、零件。n n一、工艺特点一、工艺特点一、工艺特点一、工艺特点n n铸造的优点：铸造的优点：铸造的优点：铸造的优点：n n （1 1）可制造形状复杂（尤其内腔）的毛坯。）可制造形状复杂（尤其内腔）的毛坯。）可制造形状

15、复杂（尤其内腔）的毛坯。）可制造形状复杂（尤其内腔）的毛坯。n n （2 2）适应范围广。（零件的材料、大小、批量不受）适应范围广。（零件的材料、大小、批量不受）适应范围广。（零件的材料、大小、批量不受）适应范围广。（零件的材料、大小、批量不受限制）限制）限制）限制）n n （3 3）铸件）铸件）铸件）铸件(zhjin)(zhjin)成本低。（可直接利用废机件和成本低。（可直接利用废机件和成本低。（可直接利用废机件和成本低。（可直接利用废机件和切屑，加工余量小，设备费用低）切屑，加工余量小，设备费用低）切屑，加工余量小，设备费用低）切屑，加工余量小，设备费用低）第13页/共42页第十四页，共4

16、3页。15n n铸造的缺点：铸造的缺点：铸造的缺点：铸造的缺点：n n （1 1）生产过程复杂，影响因素多。）生产过程复杂，影响因素多。）生产过程复杂，影响因素多。）生产过程复杂，影响因素多。n n （2 2）易产生缺陷，废品率较高。）易产生缺陷，废品率较高。）易产生缺陷，废品率较高。）易产生缺陷，废品率较高。n n （3 3）力学性能低于塑性成形件。）力学性能低于塑性成形件。）力学性能低于塑性成形件。）力学性能低于塑性成形件。n n二、分类二、分类二、分类二、分类n n（1 1）砂型铸造）砂型铸造）砂型铸造）砂型铸造n n 大小、形状、批量不限，成本低，应用广（大小、形状、批量不限，成本低，

17、应用广（大小、形状、批量不限，成本低，应用广（大小、形状、批量不限，成本低，应用广（90%90%以以以以上上上上(y(y shng)shng)）。材料为金属。）。材料为金属。）。材料为金属。）。材料为金属。n n（2 2）特种铸造）特种铸造）特种铸造）特种铸造n n 铸件品质高，生产率高，使用局限性，成本高。铸件品质高，生产率高，使用局限性，成本高。铸件品质高，生产率高，使用局限性，成本高。铸件品质高，生产率高，使用局限性，成本高。n n 熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离熔模铸造、金属型铸造、压

18、力铸造、低压铸造、离心铸造。心铸造。心铸造。心铸造。第14页/共42页第十五页，共43页。161.2 1.2 合金的铸造合金的铸造合金的铸造合金的铸造(zhzo)(zhzo)性能性能性能性能铸造性能：合金在铸造过程中获得尺寸精确铸造性能：合金在铸造过程中获得尺寸精确铸造性能：合金在铸造过程中获得尺寸精确铸造性能：合金在铸造过程中获得尺寸精确(jngqu)(jngqu)、结构完整的铸件的能力。结构完整的铸件的能力。结构完整的铸件的能力。结构完整的铸件的能力。包括：合金的流动性、收缩性、吸气性及成分偏析倾向包括：合金的流动性、收缩性、吸气性及成分偏析倾向包括：合金的流动性、收缩性、吸气性及成分偏析

19、倾向包括：合金的流动性、收缩性、吸气性及成分偏析倾向性等。性等。性等。性等。作用：影响铸件品质，是选材、工艺、铸件结构设计的作用：影响铸件品质，是选材、工艺、铸件结构设计的作用：影响铸件品质，是选材、工艺、铸件结构设计的作用：影响铸件品质，是选材、工艺、铸件结构设计的依据。依据。依据。依据。一、合金的充型一、合金的充型一、合金的充型一、合金的充型充型：液态合金填充铸型的过程。充型：液态合金填充铸型的过程。充型：液态合金填充铸型的过程。充型：液态合金填充铸型的过程。充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得

20、形状准确、轮充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰铸件的能力廓清晰铸件的能力廓清晰铸件的能力廓清晰铸件的能力 。缺陷：浇不足、冷隔。缺陷：浇不足、冷隔。缺陷：浇不足、冷隔。缺陷：浇不足、冷隔。第15页/共42页第十六页，共43页。17影响充型能力的主要因素：合金的流动性、浇注条影响充型能力的主要因素：合金的流动性、浇注条影响充型能力的主要因素：合金的流动性、浇注条影响充型能力的主要因素：合金的流动性、浇注条件、铸型填充条件。件、铸型填充条件。件、铸型填充条件。件、铸型填充条件。1 1、合金的流动性、合金的流动性、合金的流动性、合金的流动性合金的流动性：合金本身在液态下的流动能力

21、。合金的流动性：合金本身在液态下的流动能力。合金的流动性：合金本身在液态下的流动能力。合金的流动性：合金本身在液态下的流动能力。流动性流动性流动性流动性，则充型能力，则充型能力，则充型能力，则充型能力。并有利于夹杂物、气体和。并有利于夹杂物、气体和。并有利于夹杂物、气体和。并有利于夹杂物、气体和熔渣的排除；有利于补缩；易形成轮廓清晰的熔渣的排除；有利于补缩；易形成轮廓清晰的熔渣的排除；有利于补缩；易形成轮廓清晰的熔渣的排除；有利于补缩；易形成轮廓清晰的薄壁复杂铸件。薄壁复杂铸件。薄壁复杂铸件。薄壁复杂铸件。流动性流动性流动性流动性，产生浇不足、冷隔；间接，产生浇不足、冷隔；间接，产生浇不足、冷

22、隔；间接，产生浇不足、冷隔；间接(jin ji)(jin ji)引起引起引起引起气孔、夹渣、缩孔。气孔、夹渣、缩孔。气孔、夹渣、缩孔。气孔、夹渣、缩孔。灰铸铁、硅黄铜灰铸铁、硅黄铜灰铸铁、硅黄铜灰铸铁、硅黄铜 铝合金铝合金铝合金铝合金 铸钢铸钢铸钢铸钢流动性的测定：螺旋试样法流动性的测定：螺旋试样法流动性的测定：螺旋试样法流动性的测定：螺旋试样法第16页/共42页第十七页，共43页。18螺螺旋旋(luxun)试试样样法法图图1-1 螺旋形标准试螺旋形标准试样样第17页/共42页第十八页，共43页。19（1 1）影响流动性的因素）影响流动性的因素）影响流动性的因素）影响流动性的因素(yn s)(

23、yn s)化学成分化学成分化学成分化学成分:C,S,P:C,S,P。a)a)碳碳碳碳几个概念：几个概念：几个概念：几个概念：液相线、液相线、液相线、液相线、固相线、固相线、固相线、固相线、浇注温度、浇注温度、浇注温度、浇注温度、熔点、熔点、熔点、熔点、过热度、过热度、过热度、过热度、凝固温度范围凝固温度范围凝固温度范围凝固温度范围，则流动性则流动性则流动性则流动性？对应对应(duyng)书上图书上图1-2第18页/共42页第十九页，共43页。20n n共晶：流动性最好，凝固温度范围为零。共晶：流动性最好，凝固温度范围为零。共晶：流动性最好，凝固温度范围为零。共晶：流动性最好，凝固温度范围为零。

24、n n无液固共存区。无液固共存区。无液固共存区。无液固共存区。n n逐层凝固：表层逐层凝固：表层逐层凝固：表层逐层凝固：表层中心，结晶前沿较平滑，流动中心，结晶前沿较平滑，流动中心，结晶前沿较平滑，流动中心，结晶前沿较平滑，流动阻力小。阻力小。阻力小。阻力小。n n亚共晶、过共晶：流动性差，凝固温度范围大。亚共晶、过共晶：流动性差，凝固温度范围大。亚共晶、过共晶：流动性差，凝固温度范围大。亚共晶、过共晶：流动性差，凝固温度范围大。n n有液固共存区。有液固共存区。有液固共存区。有液固共存区。n n糊状凝固：前沿粗糙，流动阻力大；树枝糊状凝固：前沿粗糙，流动阻力大；树枝糊状凝固：前沿粗糙，流动阻

25、力大；树枝糊状凝固：前沿粗糙，流动阻力大；树枝(sh(sh zh)zh)晶表面积大，导热快，加速凝固。晶表面积大，导热快，加速凝固。晶表面积大，导热快，加速凝固。晶表面积大，导热快，加速凝固。对应对应(duyng)书书上图上图1-3第19页/共42页第二十页，共43页。21n n碳碳凝固温度范围凝固温度范围或或 流流动性动性n n 凝固温度范围凝固温度范围，则流动性，则流动性n nb)磷：磷：P，降低粘度，流动，降低粘度，流动性性，引起，引起(ynq)铸铁的冷铸铁的冷脆性。适用：力学性能要求不脆性。适用：力学性能要求不高的小件、薄壁件、艺术品。高的小件、薄壁件、艺术品。n nc)硫：硫：S，增

26、加粘度，流动，增加粘度，流动性性。第20页/共42页第二十一页，共43页。22（2）铸件）铸件(zhjin)的凝的凝固方式固方式(a)逐层凝固逐层凝固(b)中间凝固中间凝固(c)糊状凝固糊状凝固第21页/共42页第二十二页，共43页。232、浇注条件、浇注条件（1）浇注温度）浇注温度 浇注温度浇注温度合金过热度高，合金过热度高，充型能力充型能力。浇注温度过高浇注温度过高合金膨胀合金膨胀(png zhng)过大，收缩增加，过大，收缩增加，吸气、氧化严重，易产生缩松、吸气、氧化严重，易产生缩松、缩孔、粘砂、气孔、粗晶等缺缩孔、粘砂、气孔、粗晶等缺陷。陷。应用：薄壁复杂件，合金流动应用：薄壁复杂件，

27、合金流动性较差的铸件。性较差的铸件。（2）浇注压力）浇注压力 充型压力充型压力，则流动性，则流动性，充型，充型能力能力。应用：增加直浇道高度，压力应用：增加直浇道高度，压力铸造，离心铸造。铸造，离心铸造。第22页/共42页第二十三页，共43页。243、铸型填充条件、铸型填充条件(tiojin)（1）铸型导热能力）铸型导热能力 铸型材料导热系数和比容铸型材料导热系数和比容，对合金的激冷作用越强，合金对合金的激冷作用越强，合金的充型能力的充型能力。（2）铸型温度）铸型温度 铸型温度铸型温度，充型能力，充型能力。（3）铸型的阻力）铸型的阻力 阻力阻力，则充型能力，则充型能力。（型腔越狭窄、复杂，铸型

28、材（型腔越狭窄、复杂，铸型材料发气量大）料发气量大）第23页/共42页第二十四页，共43页。25二、合金的收缩性二、合金的收缩性1、合金收缩的概念、合金收缩的概念定义：合金在浇注、凝固直至冷却定义：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中到室温的过程中体积或尺寸缩减的现象。体积或尺寸缩减的现象。导致缺陷：缩孔、缩松、变形、裂导致缺陷：缩孔、缩松、变形、裂纹。纹。三个阶段：液态三个阶段：液态(yti)收缩：收缩：液液=T浇浇-T液液 凝固收缩凝固收缩:凝凝=T液液-T固固 固态收缩固态收缩:固固=T固固-T室室分类：分类：体积收缩：体收缩率，液态、凝固收缩。体积收缩：体收缩率，液态、凝固收缩。导致

29、导致(dozh)(dozh)缩孔、缩松。缩孔、缩松。尺寸收缩：线收缩率，固态收缩。尺寸收缩：线收缩率，固态收缩。导致导致(dozh)(dozh)变形、裂纹、内应力。变形、裂纹、内应力。铸钢收缩率铸钢收缩率 灰铸铁灰铸铁第24页/共42页第二十五页，共43页。262 2、影响合金收缩的因素、影响合金收缩的因素、影响合金收缩的因素、影响合金收缩的因素（1 1）化学成分）化学成分）化学成分）化学成分 c,si c,si ，则收缩率，则收缩率，则收缩率，则收缩率。（利于石墨化）。（利于石墨化）。（利于石墨化）。（利于石墨化）s s ，则收缩率，则收缩率，则收缩率，则收缩率 。（阻碍石墨化）。（阻碍石墨

30、化）。（阻碍石墨化）。（阻碍石墨化）（2 2）浇注温度）浇注温度）浇注温度）浇注温度 T T浇浇浇浇 ，过热度，过热度，过热度，过热度 ，液液液液 ，收缩率，收缩率，收缩率，收缩率（3 3）铸件结构和铸型条件）铸件结构和铸型条件）铸件结构和铸型条件）铸件结构和铸型条件自由收缩、受阻收缩（收缩率较小）自由收缩、受阻收缩（收缩率较小）自由收缩、受阻收缩（收缩率较小）自由收缩、受阻收缩（收缩率较小）受阻的原因：铸件各部分冷却速度不同受阻的原因：铸件各部分冷却速度不同受阻的原因：铸件各部分冷却速度不同受阻的原因：铸件各部分冷却速度不同收缩不一致收缩不一致收缩不一致收缩不一致相互相互相互相互(xingh

31、)(xingh)约束、产生阻力；铸型、型芯约束、产生阻力；铸型、型芯约束、产生阻力；铸型、型芯约束、产生阻力；铸型、型芯机械机械机械机械阻力阻力阻力阻力铸件结构复杂铸件结构复杂铸件结构复杂铸件结构复杂 ，铸型硬度，铸型硬度，铸型硬度，铸型硬度 ，芯骨粗大，芯骨粗大，芯骨粗大，芯骨粗大 ，则收缩阻，则收缩阻，则收缩阻，则收缩阻力力力力 ，收缩率，收缩率，收缩率，收缩率 第25页/共42页第二十六页，共43页。273 3、铸件中的缩孔与缩松、铸件中的缩孔与缩松（1 1）缩孔与缩松的形成）缩孔与缩松的形成液态收缩和凝固收缩、容积液态收缩和凝固收缩、容积(rngj)(rngj)得不到补足。得不到补足。

32、缩孔的形成缩孔的形成液态金属充满铸型液态金属充满铸型 铸件外壳铸件外壳(wi k)液面下降液面下降 最后凝固部位最后凝固部位图图1-5 缩孔的形成过缩孔的形成过程程v特征：集中孔洞特征：集中孔洞(kngdng)(kngdng)，呈倒锥形，内表，呈倒锥形，内表面粗糙。面粗糙。v纯金属、共晶成分合金易形成缩孔。？纯金属、共晶成分合金易形成缩孔。？第26页/共42页第二十七页，共43页。28缩松的形成缩松的形成(xngchng)凝固凝固(nngg)前前沿凹凸不平沿凹凸不平数量数量众多小液体区众多小液体区缩缩松松v特征：细小分散特征：细小分散(fnsn)(fnsn)孔洞。孔洞。v 宏观缩松：肉眼或放大

33、镜，中心线附近。宏观缩松：肉眼或放大镜，中心线附近。v 显微缩松：显微镜，晶粒间，分布广泛。显微缩松：显微镜，晶粒间，分布广泛。图图1-6 缩松的形成过缩松的形成过程程v结论：结论：逐层凝固逐层凝固缩孔，糊状凝固缩孔，糊状凝固缩松。缩松。结晶区间（凝固温度范围）结晶区间（凝固温度范围）缩松缩松？。第27页/共42页第二十八页，共43页。29(2)(2)缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止(fngzh(fngzh)缩孔的防止缩孔的防止缩孔的防止缩孔的防止(fngzh(fngzh)缩孔的危害：减小铸件承载面积，降低承载能力。缩孔的危害：减小铸件承载面积，降低承载能力。缩

34、孔的危害：减小铸件承载面积，降低承载能力。缩孔的危害：减小铸件承载面积，降低承载能力。防止防止防止防止(fngzh(fngzh)方法：冒口方法：冒口方法：冒口方法：冒口+冷铁冷铁冷铁冷铁定向凝固。定向凝固。定向凝固。定向凝固。定向凝固：厚大部位安放冒口，远离冒口的部位最先凝固，定向凝固：厚大部位安放冒口，远离冒口的部位最先凝固，定向凝固：厚大部位安放冒口，远离冒口的部位最先凝固，定向凝固：厚大部位安放冒口，远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口部位后凝固，冒口本身最后凝固。靠近冒口部位后凝固，冒口本身最后凝固。靠近冒口部位后凝固，冒口本身最后凝固。靠近冒口部位后凝固，冒口本身最后凝固。第28页/共4

35、2页第二十九页，共43页。30n n冒口冒口冒口冒口n n作用：控制凝固方向，补缩。作用：控制凝固方向，补缩。作用：控制凝固方向，补缩。作用：控制凝固方向，补缩。n n位置位置位置位置(wi zhi)(wi zhi)：厚大部位（热节处）：厚大部位（热节处）：厚大部位（热节处）：厚大部位（热节处）n n冷铁冷铁冷铁冷铁n n作用：加速铸件局部冷却，控制凝固方向，不补缩。作用：加速铸件局部冷却，控制凝固方向，不补缩。作用：加速铸件局部冷却，控制凝固方向，不补缩。作用：加速铸件局部冷却，控制凝固方向，不补缩。n n位置位置位置位置(wi zhi)(wi zhi)：不易放冒口的热节处。：不易放冒口的热

36、节处。：不易放冒口的热节处。：不易放冒口的热节处。外冷铁：可重复使用，安放在砂型中。应用多。外冷铁：可重复使用，安放在砂型中。应用多。内冷铁：不可重复使用，材质与铸件内冷铁：不可重复使用，材质与铸件(zhjin)相相同，熔合同，熔合 在铸件在铸件(zhjin)内。用于不重要的铸件内。用于不重要的铸件(zhjin)中。中。v形状复杂的铸件可设置形状复杂的铸件可设置(shzh)多个冒口、多个冒口、冷铁。冷铁。第29页/共42页第三十页，共43页。31图图1-8 阀体铸件的定向阀体铸件的定向(dn xin)凝固凝固缩松的防止缩松的防止缩松的危害：影响铸件的气密性。缩松的危害：影响铸件的气密性。防止方

37、法防止方法(fngf)：加大冷却速度加大冷却速度热节处安放冷铁，热节处安放冷铁，砂型局部表面涂敷激冷涂料。砂型局部表面涂敷激冷涂料。加大结晶压力加大结晶压力破碎枝晶，减少流动阻力。破碎枝晶，减少流动阻力。只可部分防止缩松。只可部分防止缩松。第30页/共42页第三十一页，共43页。324 4、铸造内应力及铸件的变形和裂纹、铸造内应力及铸件的变形和裂纹、铸造内应力及铸件的变形和裂纹、铸造内应力及铸件的变形和裂纹（1 1）内应力的形成）内应力的形成）内应力的形成）内应力的形成固态收缩固态收缩固态收缩固态收缩内应力内应力内应力内应力变形和裂纹变形和裂纹变形和裂纹变形和裂纹 ss产生变形，产生变形，产生

38、变形，产生变形，bb金属断裂。金属断裂。金属断裂。金属断裂。按照形成原因，分为热应力和机械应力。按照形成原因，分为热应力和机械应力。按照形成原因，分为热应力和机械应力。按照形成原因，分为热应力和机械应力。热应力热应力热应力热应力定义：它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷定义：它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷定义：它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷定义：它是由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷却速度不同却速度不同却速度不同却速度不同(b tn(b tn)，以致在同一时期内铸件，以致在同一时期内铸件，以致在同一时期内铸件，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致、相互约束而引起的。各部分收缩不一致、

39、相互约束而引起的。各部分收缩不一致、相互约束而引起的。各部分收缩不一致、相互约束而引起的。第31页/共42页第三十二页，共43页。33第一阶段：再以上。瞬时应力通过塑性变形而自行消除。第一阶段：再以上。瞬时应力通过塑性变形而自行消除。第一阶段：再以上。瞬时应力通过塑性变形而自行消除。第一阶段：再以上。瞬时应力通过塑性变形而自行消除。第二阶段：细杆再以下（受拉），粗杆再以上（受压）。内应力第二阶段：细杆再以下（受拉），粗杆再以上（受压）。内应力第二阶段：细杆再以下（受拉），粗杆再以上（受压）。内应力第二阶段：细杆再以下（受拉），粗杆再以上（受压）。内应力随粗杆塑变而消除，两杆同时缩短。随粗杆塑变

40、而消除，两杆同时缩短。随粗杆塑变而消除，两杆同时缩短。随粗杆塑变而消除，两杆同时缩短。第三阶段：再以下。粗杆温度高，收缩第三阶段：再以下。粗杆温度高，收缩第三阶段：再以下。粗杆温度高，收缩第三阶段：再以下。粗杆温度高，收缩(shu su)(shu su)大；细杆温度低，大；细杆温度低，大；细杆温度低，大；细杆温度低，收缩收缩收缩收缩(shu su)(shu su)趋于停止。粗杆受拉，细杆受压，形成残余应力。趋于停止。粗杆受拉，细杆受压，形成残余应力。趋于停止。粗杆受拉，细杆受压，形成残余应力。趋于停止。粗杆受拉，细杆受压，形成残余应力。图图1-10，1-11 热应力的形成热应力的形成第32页/

41、共42页第三十三页，共43页。34n n热应力的规律：热应力的规律：热应力的规律：热应力的规律：n n（a a）缓冷部位（厚壁、心部）受拉伸。）缓冷部位（厚壁、心部）受拉伸。）缓冷部位（厚壁、心部）受拉伸。）缓冷部位（厚壁、心部）受拉伸。n n 快冷部位（薄壁，表层）受压缩。快冷部位（薄壁，表层）受压缩。快冷部位（薄壁，表层）受压缩。快冷部位（薄壁，表层）受压缩。n n（b b）温差）温差）温差）温差 ，定向凝固，定向凝固，定向凝固，定向凝固(nngg)(nngg)，固态收缩率，固态收缩率，固态收缩率，固态收缩率 ，弹性模量，弹性模量，弹性模量，弹性模量 ，则热应力，则热应力，则热应力，则热应

42、力 。n n热应力的防止：缩小温差，均匀冷却。热应力的防止：缩小温差，均匀冷却。热应力的防止：缩小温差，均匀冷却。热应力的防止：缩小温差，均匀冷却。n n措施：材料措施：材料措施：材料措施：材料弹性模量小的合金，弹性模量小的合金，弹性模量小的合金，弹性模量小的合金，n n 设计设计设计设计壁厚均匀，壁厚均匀，壁厚均匀，壁厚均匀，n n 工艺工艺工艺工艺同时凝固同时凝固同时凝固同时凝固(nngg)(nngg)。n n同时凝固同时凝固同时凝固同时凝固(nngg)(nngg)：内浇道开在薄壁处，厚壁处放冷：内浇道开在薄壁处，厚壁处放冷：内浇道开在薄壁处，厚壁处放冷：内浇道开在薄壁处，厚壁处放冷铁，使

43、各部位同时凝固铁，使各部位同时凝固铁，使各部位同时凝固铁，使各部位同时凝固(nngg)(nngg)。n n目的：减小铸造内应力、防止铸件变形和裂纹。尤目的：减小铸造内应力、防止铸件变形和裂纹。尤目的：减小铸造内应力、防止铸件变形和裂纹。尤目的：减小铸造内应力、防止铸件变形和裂纹。尤适用于形状复杂薄壁件。适用于形状复杂薄壁件。适用于形状复杂薄壁件。适用于形状复杂薄壁件。第33页/共42页第三十四页，共43页。35机械应力（收缩应力）机械应力（收缩应力）机械应力（收缩应力）机械应力（收缩应力）定义：铸件的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而定义：铸件的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而定义：铸件的固

44、态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而定义：铸件的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。形成的内应力。形成的内应力。形成的内应力。机械应力是暂时正应力或剪应力，落砂后可局部或全机械应力是暂时正应力或剪应力，落砂后可局部或全机械应力是暂时正应力或剪应力，落砂后可局部或全机械应力是暂时正应力或剪应力，落砂后可局部或全部消除部消除部消除部消除(xioch)(xioch)。与热应力共同作用，增加裂纹倾向。与热应力共同作用，增加裂纹倾向。与热应力共同作用，增加裂纹倾向。与热应力共同作用，增加裂纹倾向。(2)(2)铸件的变形与防止铸件的变形与防止铸件的变形与防止铸件的变形与防止 残余内应力残余内应力残

45、余内应力残余内应力不稳定状态不稳定状态不稳定状态不稳定状态通过变形缓解应力通过变形缓解应力通过变形缓解应力通过变形缓解应力回回回回到稳定状态。到稳定状态。到稳定状态。到稳定状态。变形的规律：（预计变形方向）变形的规律：（预计变形方向）变形的规律：（预计变形方向）变形的规律：（预计变形方向）受拉伸部分产生压缩变形，受拉伸部分产生压缩变形，受拉伸部分产生压缩变形，受拉伸部分产生压缩变形，受压缩部分产生拉伸变形。受压缩部分产生拉伸变形。受压缩部分产生拉伸变形。受压缩部分产生拉伸变形。第34页/共42页第三十五页，共43页。36形梁：厚部受拉产生压缩形梁：厚部受拉产生压缩形梁：厚部受拉产生压缩形梁：厚

46、部受拉产生压缩(y(y su)su)变形变形变形变形,上凹下凸。上凹下凸。上凹下凸。上凹下凸。床身：上凹下凸，导轨内凹。床身：上凹下凸，导轨内凹。图图1-15 车床床身车床床身平板：中心、下部平板：中心、下部(xi b)冷却慢，受拉冷却慢，受拉压缩压缩变形。变形。第35页/共42页第三十六页，共43页。37n n防止变形的办法：防止变形的办法：防止变形的办法：防止变形的办法：n n1 1）减小应力的各种方法。）减小应力的各种方法。）减小应力的各种方法。）减小应力的各种方法。n n2 2）铸件壁厚设计均匀，结构）铸件壁厚设计均匀，结构）铸件壁厚设计均匀，结构）铸件壁厚设计均匀，结构(jigu)(

47、jigu)对称。对称。对称。对称。n n3 3）反变形法：最有效。）反变形法：最有效。）反变形法：最有效。）反变形法：最有效。n n4 4）粗加工后时效处理：自然时效（露天放置半年）粗加工后时效处理：自然时效（露天放置半年）粗加工后时效处理：自然时效（露天放置半年）粗加工后时效处理：自然时效（露天放置半年）n n人工时效（去应力退火）人工时效（去应力退火）人工时效（去应力退火）人工时效（去应力退火）n n5 5）振动去应力。）振动去应力。）振动去应力。）振动去应力。第36页/共42页第三十七页，共43页。38（3 3）铸件的裂纹与防止）铸件的裂纹与防止）铸件的裂纹与防止）铸件的裂纹与防止 热裂

48、纹：接近固相线的高温下形成。热裂纹：接近固相线的高温下形成。热裂纹：接近固相线的高温下形成。热裂纹：接近固相线的高温下形成。特征：短而宽、形状曲折、呈氧化色。特征：短而宽、形状曲折、呈氧化色。特征：短而宽、形状曲折、呈氧化色。特征：短而宽、形状曲折、呈氧化色。产生：晶粒间有少量液体，强度很低，机械应产生：晶粒间有少量液体，强度很低，机械应产生：晶粒间有少量液体，强度很低，机械应产生：晶粒间有少量液体，强度很低，机械应力超过强度。（落砂前）力超过强度。（落砂前）力超过强度。（落砂前）力超过强度。（落砂前）热裂纹在铸钢、铝合金中常见。热裂纹在铸钢、铝合金中常见。热裂纹在铸钢、铝合金中常见。热裂纹在

49、铸钢、铝合金中常见。防止：防止：防止：防止：材料材料材料材料-选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合金，减小金，减小金，减小金，减小S S含量。含量。含量。含量。结构结构结构结构-降低凝固过程中的应力。降低凝固过程中的应力。降低凝固过程中的应力。降低凝固过程中的应力。型砂型砂型砂型砂-增加增加增加增加(zngji)(zngji)退让性。退让性。退让性。退让性。第37页/共42页第三十八页，共43页。39冷裂纹：较低温度下（冷裂纹：较低温度下（冷裂纹：较低温度下（冷裂纹：较低温度下（400400以下

50、）。以下）。以下）。以下）。特征：细小、连续直线，呈轻微特征：细小、连续直线，呈轻微特征：细小、连续直线，呈轻微特征：细小、连续直线，呈轻微(qngwi)(qngwi)氧化色或金氧化色或金氧化色或金氧化色或金属光泽。属光泽。属光泽。属光泽。产生：（落砂前后）产生：（落砂前后）产生：（落砂前后）产生：（落砂前后）热应力和机械应力，受拉部位或应力集中处。热应力和机械应力，受拉部位或应力集中处。热应力和机械应力，受拉部位或应力集中处。热应力和机械应力，受拉部位或应力集中处。壁厚差大，形状复杂，大的薄壁件易冷裂；壁厚差大，形状复杂，大的薄壁件易冷裂；壁厚差大，形状复杂，大的薄壁件易冷裂；壁厚差大，形状