5铸造工艺基础分解.pptx
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1、4/20/2024 2:28 AM4/20/2024 2:28 AM热加工工艺基础热加工工艺基础1金属材料导论金属材料导论2金属液态成形金属液态成形(铸造)(铸造)3金属塑性成形金属塑性成形(金属压力加工)(金属压力加工)4金属连接成形金属连接成形(焊接)(焊接)热加工工艺热加工工艺4/20/2024 2:28 AM第第2 2篇篇 金属的液态成形金属的液态成形 (铸造)(铸造)铸铸 造造工艺基础工艺基础铸件生产铸件生产结构设计结构设计 铸造工艺铸造工艺1234工艺性能 铸造的发展史4/20/2024 2:28 AM什么是什么是金属的液态成形金属的液态成形:金属的液态成形的方法金属的液态成形的方
2、法:金属的液态成形是制造金属的液态成形是制造毛坯毛坯、零件零件的重要方法之一。按铸型材的重要方法之一。按铸型材料的不同,金属液态成形可分为料的不同,金属液态成形可分为砂型铸造砂型铸造和和特种铸造特种铸造(包括压力铸(包括压力铸造、金属型铸造等)造、金属型铸造等).其中砂型铸造是最基本的液态成形方法,所生其中砂型铸造是最基本的液态成形方法,所生产的铸件要占铸件总量的产的铸件要占铸件总量的80%80%以上以上.将将熔炼熔炼好的液态金属浇入与零件形状相适应的好的液态金属浇入与零件形状相适应的铸型铸型空腔中,待其冷空腔中,待其冷却凝固,以获得却凝固,以获得毛坯或零件毛坯或零件的工艺方法的工艺方法,亦称
3、铸造亦称铸造.铸铸 造造工艺过程简介工艺过程简介4/20/2024 2:28 AM砂型铸造过程砂型铸造过程4/20/2024 2:28 AM铸造的优点铸造的优点适于做复杂外形,特别是适于做复杂外形,特别是复杂内腔的毛坯复杂内腔的毛坯1对材料的适应性广,铸件对材料的适应性广,铸件的大小几乎不受限制的大小几乎不受限制2成本低,原材料来源广,成本低,原材料来源广,价格低廉价格低廉,一般不需要昂贵一般不需要昂贵的设备的设备3对于某些塑性很差的材料对于某些塑性很差的材料(如铸铁等如铸铁等)是制造其毛坯或是制造其毛坯或零件的唯一成型工艺零件的唯一成型工艺44/20/2024 2:28 AM铸造的缺点铸造的
4、缺点工艺过程比较复杂,一些工艺过程比较复杂,一些工艺过程还难以控制工艺过程还难以控制1液态成形零件内部组织的均液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差匀性、致密性一般较差2液态成形零件易出现缩孔、缩液态成形零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷,产品裂纹等缺陷,产品 质量不够稳质量不够稳定定3由于铸件内部晶粒粗大,组由于铸件内部晶粒粗大,组织不均匀,且常伴织不均匀,且常伴 有缺陷,有缺陷,其力学性能比同类材料的塑其力学性能比同类材料的塑性成形低性成形低44/20/2024 2:28 AM上次课内容的回顾上次课内容的回顾 LL+AAF+APLdL
5、d退火:退火:降低硬度,便于机加工。消除应降低硬度,便于机加工。消除应力。力。淬火:淬火:获得马获得马氏体(氏体(M)组织。高硬度组织。高硬度正火:正火:用于普通结构件的最终热处理用于普通结构件的最终热处理回火:回火:主要是消除淬火内应力,降低钢的主要是消除淬火内应力,降低钢的脆性,防止产生裂纹脆性,防止产生裂纹金属的液态成形金属的液态成形 (铸造)(铸造)概述:铸造的优缺点概述:铸造的优缺点铁碳合金状态图在铁碳合金状态图在工程中的应用工程中的应用作业:作业:P11:1.1;1.9;P30:2.2;2.7;P38:3.6;3.74/20/2024 2:28 AM第第5章章 铸造工艺基础铸造工艺
6、基础铸铸 造造教学要求:教学要求:1.1.要重点掌握铸造合金液体的流动要重点掌握铸造合金液体的流动性及其影响因素;性及其影响因素;2.2.缩孔与缩松的产生与防止;缩孔与缩松的产生与防止;3.3.铸造应力、变形与裂纹的产生与铸造应力、变形与裂纹的产生与防止。防止。4.4.掌握铸件质量的综合控制方法。掌握铸件质量的综合控制方法。5.2 铸造合金的凝固与收缩铸造合金的凝固与收缩5.1液态合金的充型液态合金的充型5.3 铸造内应力、变形与裂纹铸造内应力、变形与裂纹5.4 铸件的气孔与偏析铸件的气孔与偏析(自学)(自学)教学内容教学内容作业:作业:P68:5.1;5.4;5.5液态合金的工艺性能液态合金
7、的工艺性能铸造性能铸造性能通常是指合金的通常是指合金的流动性流动性、收缩性收缩性吸气性吸气性及及偏析偏析等性能等性能合金铸造性能是合金铸造性能是选择铸造金属材料选择铸造金属材料,确定铸件的确定铸件的铸造工艺方案铸造工艺方案及进行及进行铸件结构设计铸件结构设计的依据的依据4/20/2024 2:28 AM 5.1 液态合金的充型能力液态合金的充型能力液态金属液态金属充满铸型型腔充满铸型型腔,获得尺寸精确获得尺寸精确、轮廓清晰轮廓清晰的成型件的能力的成型件的能力充型能力的概念充型能力的概念:充型能力充型能力不足不足 浇不足浇不足 冷冷 隔隔夹夹 砂砂气气 孔孔夹夹 渣渣铸造工艺基础铸造工艺基础气孔
8、缺陷4/20/2024 2:28 AM合金的充型能力合金的充型能力测试合金充型能力的方法测试合金充型能力的方法:如右图如右图,将合金液浇入铸型中,将合金液浇入铸型中,冷凝后测出充满型腔的式样长冷凝后测出充满型腔的式样长度。浇出的试样越长,合金的度。浇出的试样越长,合金的流动性越好流动性越好,合金合金充型能力越好充型能力越好几种不同合金流动性的比较几种不同合金流动性的比较*铸钢的流动性铸钢的流动性*铸铁的流动性铸铁的流动性充型能力的决定因数充型能力的决定因数合金的流动性合金的流动性铸型性质铸型性质浇注条件浇注条件铸件结构等铸件结构等4/20/2024 2:28 AM5.1.1 合金流动性对充型能
9、力的影响合金流动性对充型能力的影响合金的种类合金的种类:合金不同流动性不同合金不同流动性不同 化学成分化学成分:同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶同种合金中成分不同的合金具有不同的结晶特点,流动性也不同特点,流动性也不同。铸造工艺基础铸造工艺基础结晶特性结晶特性:恒温下结晶,流动性较好;两恒温下结晶,流动性较好;两相区内结晶,流动性较差相区内结晶,流动性较差合金流动性的决定因数合金流动性的决定因数4/20/2024 2:28 AM5.1.2 浇注条件对充型能力的影响浇注条件对充型能力的影响浇注浇注条件条件浇注温度浇注温度充型压力充型压力浇注系统浇注系统浇注温度越高,液态金属的粘度越小,浇注
10、温度越高,液态金属的粘度越小,过热度高,金属液内含热过热度高,金属液内含热 量多,保持量多,保持液态的时间长,充型液态的时间长,充型 能力强。能力强。液态金属在流动方向上所受的压力称为液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大充型压力。充型压力越大,充型能力越充型能力越强。强。浇注系统的结构越复杂,则流动浇注系统的结构越复杂,则流动 阻力越大,充型能力越差。阻力越大,充型能力越差。5.1.3 铸型条件对充型能力的影响铸型条件对充型能力的影响铸型蓄热系数铸型蓄热系数:即从液态金属中吸取即从液态金属中吸取热量并储存的能力热量并储存的能力铸型温度铸型温度(不能过高不能过高)铸型的发气和
11、透气能力:铸型的发气和透气能力:铸型发气能力过强铸型发气能力过强,透气能力又差透气能力又差时时,若浇铸速度太快若浇铸速度太快,则型腔中的则型腔中的气体压力增大,充型能力减弱。气体压力增大,充型能力减弱。铸造工艺基础铸造工艺基础4/20/2024 2:28 AM5.1.4 铸件结构对充型能力的影响铸件结构对充型能力的影响 折算厚度:折算厚度:折算厚度也叫当量厚度折算厚度也叫当量厚度或模数或模数,是铸件体积与铸件是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大,表面积之比。折算厚度越大,热量散失越慢,充型能力就热量散失越慢,充型能力就越好。越好。铸件壁厚相同时,垂直铸件壁厚相同时,垂直壁比水平壁更容易充填
12、壁比水平壁更容易充填.(大大平面铸件不易成形平面铸件不易成形)复杂程度:复杂程度:铸件结构越复杂,铸件结构越复杂,流动阻力就越大,铸流动阻力就越大,铸型的充填就越困难。型的充填就越困难。找到了影响因素,就可提出改进或提高合金充填能力的措施铸造工艺基础铸造工艺基础4/20/2024 2:28 AM1.1.液态合金的充型能力与合金的流动性液态合金的充型能力与合金的流动性有何关系有何关系?2.2.不同化学成分的合金为何流动性不同不同化学成分的合金为何流动性不同?3.3.如何提高合金液的充填能力?如何提高合金液的充填能力?思思 考考 题题4/20/2024 2:28 AM5.2 液态金属的凝固与收缩液
13、态金属的凝固与收缩5.2.1 铸件的凝固铸件的凝固 在铸件的凝固过程中,在铸件的凝固过程中,截面一般存在三个区域,截面一般存在三个区域,即即液相区液相区、凝固区凝固区、固固相区相区。对铸件质量影响。对铸件质量影响较大的主要是液相和固较大的主要是液相和固相并存的相并存的凝固区凝固区的宽窄。的宽窄。铸件的凝固方式就是依铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分据凝固区的宽窄来划分的。的。凝固方式有:凝固方式有:逐层凝固逐层凝固 中间凝固中间凝固 糊状凝固糊状凝固铸造工艺基础铸造工艺基础4/20/2024 2:28 AM影响凝固的主要因素影响凝固的主要因素*合金的结晶温度范围:合金的结晶温度范围:合金
14、的结晶温度范围越小,合金的结晶温度范围越小,凝固区域越窄,越趋向于逐凝固区域越窄,越趋向于逐 层凝固。在铁碳合金中普通层凝固。在铁碳合金中普通 灰铸铁为逐层凝固,高碳钢灰铸铁为逐层凝固,高碳钢 为糊状凝固。为糊状凝固。*铸件的温度梯度:铸件的温度梯度:在合金结晶温度范围已定的在合金结晶温度范围已定的 前提下,凝固区的宽窄取决于前提下,凝固区的宽窄取决于 铸件铸件内外层内外层之间的之间的温度差温度差。若铸件内外层之间。若铸件内外层之间 的温度差由的温度差由小变大小变大,则其凝固区相应由,则其凝固区相应由宽变窄宽变窄。4/20/2024 2:28 AM5.2.2 合金的收缩合金的收缩 合金的收缩过
15、程合金的收缩过程:合金从液态冷却至室温的过程中,其体积或尺寸缩减的现合金从液态冷却至室温的过程中,其体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难,会造成许多象。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难,会造成许多铸造缺陷。(如:缩孔、缩松、应力、裂纹、变形等)。铸造缺陷。(如:缩孔、缩松、应力、裂纹、变形等)。1 合金收缩的三个阶段合金收缩的三个阶段液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收缩固态收缩固态收缩什什 么么 结结 果果?铸造工艺基础铸造工艺基础4/20/2024 2:28 AM 结果:结果:合金收缩合金收缩固态合金冷却固态合金冷却液态合金冷却液态合金冷却液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收
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