搜索
2.1铸造工艺基础什么是金属的液态成形:即将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法,亦称铸造.金属的液态成形的作用:金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）.其中砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生产的铸件要占铸件总量的80%以上.砂型铸造过程液态成型的特点适于做复杂外形，特别是复杂内腔的毛坯对材料的适应性广，铸件的大小几乎不受限制成本低，原材料来源广泛，价格低廉,一般不需要昂贵的设备是某些塑性很差的材料(如铸铁等)制造其毛坯或零件的唯一成型工艺液态成型优点液态成型的特点工艺过程比较复杂，一些工艺过程还难以控制液态成形零件内部组织的均匀性、致密性一般较差液态成形零件易出现缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等缺陷，产品质量不够稳定由于铸件内部晶粒粗大，组织不均匀，且常伴有缺陷，其力学性能比同类材料的塑性成形低液态成型缺点液态合金的工艺性能液态合金的工艺性能表征为液态合金的铸造性能：指合金在铸造成形时获得外形准确、内部健全铸件的能力。通常是指合金的流动性、收缩性吸气性及偏析等性能合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据1合金的充型能力液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成型件的能力充型能力的概念:充型能力不足浇不足冷隔夹砂气孔夹渣充型能力的决定因数合金的流动性铸型性质浇注条件铸件结构等浇不足缺陷气孔缺陷夹砂缺陷合金的充型能力测试合金充型能力的方法:如右图,将合金液浇入铸型中，冷凝后测出充满型腔的式样长度。浇出的试样越长，合金的流动性越好,合金充型能力越好.合金的流动性愈好，冲型能力愈强，愈便于浇铸出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。同时有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除。几种不同合金流动性的比较*铸铁的流动性*铸钢的流动性实验证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。比较下面几种合金流动性能浇注条件对充型能力的影响浇注条件浇注温度充型压力浇注系统浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。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,充型能力越强。浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，充型能力越差。铸型充填条件对充型能力的影响铸型温度(不能过高)铸型蓄热系数:即从金属中吸取热量并储存的能力铸型的发气和透气能力：浇铸时产生气体能在金属液与铸型间形成气膜，减小摩擦阻力，有利于充型。但发气能力过强,透气能力又差时,若浇铸速度太快,则型腔中的气体压力增大，充型能力减弱。铸件结构对充型能力的影响折算厚度：折算厚度也叫当量厚度或模数,是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填.(大平面铸件不易成形)复杂程度：铸件结构越复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。2铸件的凝固与收缩铸件的凝固过程：在铸件的凝固过程中，其截面一般存在三个区域，即液相区、凝固区、固相区。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。凝固方式有：逐层凝固,糊状凝固,中间凝固.金属液在冷凝过程中，其液态收缩和凝固过程若得不到有效补充，铸件将产生缩孔或松动缺陷。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越小，凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。在铁碳合金中普通灰铸铁为逐层凝固，高碳钢为糊状凝固。*铸件的温度梯度：在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差。若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其凝固区相应由宽变窄。合金的收缩合金的收缩的过程: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、裂纹、变形等）。合金收缩的三个阶段缩孔与缩松的形成缩孔的形成:纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所减少的体积得不到有效补充，则铸件最后凝固的部位形成空洞，按空洞大小、分布，可分为缩孔和缩松。缩松的形成原因:铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。缩孔与缩松的形成演示判断缩孔出现的方法A等温线法B内截圆法消除缩孔和缩松的方法定向凝固原则是铸件让远离冒口的地方先凝固，靠近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去。原理合理布置内浇道及确定浇铸工艺。方法合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。解决缩孔的方法演示：冒口和冷铁3液态成形内应力、变形与裂纹内应力热应力机械应力变形裂纹铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的收缩而引起的应力。铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生的应力。残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应力，以回到稳定的平衡状态。当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。铸件在凝固之后的继续冷却过程中，其固态收缩若受到阻碍，铸件内部将产生内应力，这些内应力有时是在冷却过程中暂存的，有时一直保持到室温，成为残余应力，其是铸件产生变形的基本原因。热应力的消除方法铸件的结构：工艺方面：采用同时凝固原则时效处理：人工时效；自然时效铸件的结构尽可能对称铸件的壁厚尽可能均匀铸件的变形的消除方法防止变形的方法：与防止应力的方法基本相同。带有残余应力的铸件，变形使残余应力减小而趋于稳定。问题铸造时所受的应力与变形情况。分析有长、短不一的两根弹簧，将其固定，使其达到同等长度，即其中一弹簧被拉长，另一弹簧被压缩，此时所受的应力状态？然后将其固定约束去掉，试分析其变形趋势？小结合金工艺性能充型能力凝固方式应力与变形流动性浇注条件铸型条件逐层凝固糊状凝固中间凝固收缩性能液态收缩凝固收缩固态收缩