(2.42)--铸造-第1章 工艺基础.ppt

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1、第2篇 铸造n 铸造：将液态金属浇到事先做好的、具有与零件形状、尺寸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，称为铸造。一个管形铸件的铸造过程n 主要工艺过程（以砂型铸造为例）工艺过程工艺过程见动画zhengmu1.swfn 铸造工艺的主要工序（以砂型铸造为例）：制模砂处理造型（包括制芯、合型）熔炼（包括浇注）清理n 典型铸件：缸体铸件风机铸件床身铸件泵体铸件n工艺特点：成型能力强；适应范围广：合金、结构、生产类型；成本低廉。n主要方法：砂型铸造特种铸造第1章 铸造工艺基础第1节 液态合金的流动性和充型能力n充型液态金属填充铸型的过程，称为充型。n 充型能力不足：浇不足、冷

2、隔。冷 隔浇不足n哪些工艺因素影响充型能力呢？内因是变化的根据外因是变化的条件方法论（Methodology）：要重视内因的作用，又不能忽视外因的影响，坚持内因外因相结合的观点。合金的流动性（影响充型能力的内因）流动性的衡量：用螺旋形试样。影响流动性的因素：主要是化学成分。Fe-C合金的流动性与含碳量之间的关系常用铸造合金的流动性（螺旋形试样）浇注条件（外因1）浇注温度充型压力铸型充填条件（外因2）铸型材料铸型温度铸型中的气体铸件结构（外因3）充型能力对铸件质量的影响：浇不足、冷隔。铸件允许的最小壁厚，mm铸造方法砂型砂型金属型金属型熔模熔模壳型壳型压铸压铸灰铸铁340.40.80.81.5铸

3、钢48100.512.5铝合金5340.60.8合金充型能力越好，铸件允许的最小壁厚越小！课堂思考：在常用的铸造合金中，流动性最好的是：A.灰铸铁B.铸钢C.铸铝D.铸铜铸件的成形过程是液态金属在铸型中的凝固过程。合金在冷却、凝固中还会产生收缩，液态收缩和凝固收缩得不到补充会产生缩孔，固态收缩受阻会产生裂纹。第2节 铸件的凝固与收缩特性2.1 铸件的凝固方式n凝固断面上的三个区域：固相区、凝固区、液相区。n凝固方式的划分原则 按凝固区的宽窄。逐层凝固逐层凝固糊状凝固糊状凝固中间凝固中间凝固固液界面固体层不断加厚逐层凝固方式糊状凝固方式凝固区中间凝固方式中间凝固方式的铸件在断面上具有固相区、凝固

4、区和液相区。n影响凝固方式的因素铸件断面的温度梯度合金的凝固温度范围课堂思考：铸造合金的凝固温度范围越宽，越倾向以（）方式凝固：A.逐层凝固B.体积凝固C.无差别n凝固方式对铸件质量的影响逐层凝固方式的合金充型能力强；逐层凝固的合金便于防止缩孔和缩松的产生；逐层凝固的合金不容易产生热裂；常用的合金：灰铸铁、铝硅合金倾向于逐层凝固，容易获得致密铸件。而球墨铸铁、锡青铜、铝铜合金倾向于糊状凝固，难以获得紧实铸件，需要采取必要的工艺措施。2.2 铸造合金的收缩n收缩n收缩的三个阶段液态收缩凝固收缩固态收缩n体收缩率和线收缩率合金的收缩特征可用收缩率表征。合金的液态收缩和凝固收缩表现为体积的收缩，常用

5、体积收缩率表示。合金的固态收缩更明显地表现在铸件尺寸上的缩减，常用线收缩率表示。n常用铸造合金的收缩特性灰口铸铁最小铸钢最大n收缩特性对铸件质量的影响液态、凝固收缩缩孔（松）固态收缩铸造内应力、变形、裂纹。线收缩影响铸件尺寸2.3 铸件中的缩孔与缩松n概念 铸造合金在凝固过程中，液态收缩和凝固收缩得不到补充而出现的空洞，常出现在最后凝固的部位。n种类集中缩孔缩松n危害减小有效承载面积产生应力集中降低气密性。缩孔缩松1缩孔与缩松的形成缩孔n特征：l倒锥形、容积大，表面粗糙，常在铸件上部或最后凝固部位。缩孔n形成：l纯金属或共晶成分的合金呈逐层凝固，易于形成集中的缩孔。缩孔形成过程示意图缩孔形成过

6、程示意图见动画suokong缩松n特点细小、分散，表面氧化。n种类宏观缩松：用肉眼或放大镜能看出的孔洞。显微缩松：分布在晶粒之间的微小孔洞。宏观缩松显微缩松n形成过程宏观缩松多分布在铸件中心轴线处或缩孔的下方。显微缩松是合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所导致。n对铸件质量的影响：渗漏、物理化学性能下降 课堂思考：铸造合金的凝固温度范围越窄，越倾向以逐层方式凝固。逐层凝固的合金容易产生：A.集中缩孔B.分散缩孔C.膨胀几点总结：逐层凝固的合金易产生缩孔。糊状凝固的合金易产生显微缩松。缩孔和缩松可使铸件力学性能、气密性和物化性能大大降低，以至成为废品。是极其有害的铸造缺陷之

7、一。集中缩孔易于检查和修补，便于采取工艺措施防止。但缩松，特别是显微缩松，分布面广，既难以补缩，又难以发现。2缩孔和缩松的防止缩孔的防止n顺序凝固的原则：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口等措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口凝固，铸件上最后凝固部位的收缩由冒口补充。n工艺措施：冒口、冷铁、补贴等。顺序凝固与逐层凝固的区别顺序凝固的弊端缩松的防止冒口对缩松效果较差。改变合金的凝固方式选用结晶温度范围窄的合金。冒口铸件课堂思考：铸造合金的凝固温度范围越窄，越倾向以逐层方式凝固。逐层凝固的合金容易产生集中缩孔，需要采用（）防止。A.顺序凝固原则B.同时凝固

8、原则C.糊状凝固原则n应力内应力：在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力。临时应力和残余应力。第3节 铸造内应力、变形和裂纹在外力F作用下产生的外应力没有外力的作用下平衡于物体内部的应力3.1 铸造内应力的形成n产生原因：固态收缩受阻。n类型：根据受阻原因不同。热应力机械应力相变应力。（1）热应力n产生：壁厚不均冷速不同收缩量不同内应力n分析：以厚薄不同的T形杆铸件为例。两种状态：TT再，塑性状态。T0.1%，铸铁0.5%。课堂思考：防止铸造内应力，应该采用。A.顺序凝固原则B.同时凝固原则C.糊状凝固方式D.逐层凝固方式第4节 铸件中的气孔n气孔气体在铸件中形成的空洞。n气孔的危害减小承载面

9、积；局部形成应力集中；渗漏。n分类（按气体的来源）析出性气孔、反应性气孔、侵入性气孔。1析出性气孔n原因金属液在冷却和凝固过程中，因气体溶解度下降，析出的气体来不及从液面排除而产生的气孔。固态溶解度液态溶解度n特征细小、密集、大面积分布在高温区域、呈园、椭圆、裂纹多角形、内壁光滑。枝晶间裂隙状氢气孔枝晶间裂隙状氮气孔n防止或减少析出性气孔的措施浇注前对金属液进行“除气处理”，以减少金属液中的气体含量；对炉料要去除油污和水分；浇注时浇包等工具要烘干；铸型中的水分不要过高等。浇包要烘干2侵入性气孔n原因砂型表面聚集的气体侵入液体金属n界面气体压力热作用气体体积膨胀界面气压增大侵入金属液气泡逸出/气孔n形态尺寸大、表面氧化、孔壁光滑、呈梨形、椭圆形分布在铸件表面或内部。n防止：减少发气量，提高排气能力。侵入性气孔3反应性气孔n原因由于液态金属的界面反应而造成的气孔n特征随界面反应不同而不同金属铸型界面反应皮下气孔液渣反应渣气孔n皮下气孔：皮下气孔的产生原因是在金属液高温作用下，铸型表面的水蒸气分解出原子状态的氢进人金属液所形成的气孔。n冷铁气孔：冷铁(或型芯撑)表面若有油污或铁锈，当它与灼热的钢铁液接触时，经化学反应分解出C0,这种气体可在冷铁(或型芯撑)附近产生气孔。