机械制造基础-铸造部分.ppt

机械制造基础 课程性质 性质：机械制造基础(金属工艺学)是一门有关制造金属零件常用的加工及工艺方法的综合性技术基础课。 加工方法 铸造 压力加工 焊接 热处理 切削加工 用材（金属及合金） 钢材、锻件、铸件等。 1.1金属液态成形基础概述 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. 金属液态成形 2.1金属液态成形的铸造基础 2.2金属的液态成形工艺 2.3液态成形金属件的工艺设计 2.4液态金属成形件的结构设计 砂型铸造过程 液态成型的优点 液态成型的缺点 本篇的内容 铸造工艺基础 液体合金的充型 凝固与收缩 铸造内应力、变形和裂纹 常用合金铸件的生产 砂型铸造 特种铸造 铸件结构设计 液态合金的充型 一、合金的流动性（合金的本质属性） 是指液态金属的流动能力，在铸造时即表现为液态金属充填铸型的能力。 流动性好：合金液体在浇注后不仅可以获得轮廓清晰、尺寸精确、薄而复杂的铸件，而且有助于合金在铸型中收缩时得到补充。有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体的上浮与排除。 流动性不好：则铸件会产生不足或冷隔缺陷，其他如气孔、夹渣和缩孔等缺陷也容易产生。 液态合金的充型 一 合金的流动性 影响流动性的主要因素： 合金的化学成分、浇注温度以及铸型的充填条件。 合金对流动性影响： 1)熔点 合金的熔点越高．流动性越差。这是因为金属液与环境温差大。热量容易散失，保持液态时间短； 2)结晶区间 合金结晶温度区间越大．流动性越差。因为合金凝固时存在一个宽的液固两相共存区，增大了金属液的粘度和流动阻力。因此，纯金属或共晶成分的合金流动性最好； 3)杂质元素 合金成分中凡能形成高熔点夹杂物的元素，均会降低合金的流动性。 液态合金的充型 二 浇注条件 1. 浇注温度 浇注温度高 合金的粘度下降，流动性增强，充型能力提高 对薄壁铸件或流动性较差的合金适当提高浇注温度，可以防止浇不足和冷隔缺陷。 浇注温度过高: 金属的收缩量增加．吸气增多，氧化也越严重。铸件易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷，保证充型能力前提下，浇注温度不宜过高。 2. 充型压力 液态合金流动方向压力小 充型能力强 液态合金的充型 三 铸型填充条件 铸型中凡能增加金属流动阻力，降低流速和加快冷却速度的因素，均能降低合金的流动性。 铸型材料 铸型材料导热系数和比热容高 对液态合金激冷能力强 充型能力低 铸型温度 由于铸型预热 金属液冷却速度低 充型能力强 铸型中气体 （铸型中将产生大量气体，阻碍液态合金的充型） 铸型排气能力强 透气性高 充型能力强 铸件的凝固方式 逐层凝固 纯金属或共晶成分合金在凝固过程中，不存在液、固并存的凝固区，断面上外层的固相和内层的液相由一条界限分开。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直到铸件的中心，称为逐层凝固。充型能力强。 糊状凝固 合金的结晶温度范围越宽，铸件的温度分布较均衡，在凝固的某段时间内，不存在固体层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面，称为模糊凝固。易产生缺陷。 中间凝固 介于逐层凝固和糊状凝固之间的凝固方式，称为中间凝固。 铸件的凝固与收缩 铸造合金的收缩 定义：合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。 收缩的三个阶段： 液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度间的收缩。 表现为型腔内液面的降低(体积收缩)。 凝固收缩 从凝固开始温度到凝固终止温度间的收缩。 表现为型腔内液面的降低(体积收缩)。 固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。 表现为三个方向线尺寸的缩小，即三个方向的线收缩。 影响铸造合金收缩的因素 化学成分:不同种类的合金， 其收缩率不同。在常用的铸造合金中铸钢的收缩最大，灰铸铁最小（表２-１）。 铸件结构与铸型条件 : 铸件在铸型中各部分冷却速度不一，彼此相互制约，产生收缩阻力。铸型和型芯对铸件收缩产生机械阻力，故实际线收缩率比自由线收缩率小。设计模样时，须根据合金的种类，铸件的形状、尺寸等，选择收缩率。 浇注温度: 浇注温度愈高，液态收缩愈大，一般浇注温度每提高100度，体积收缩将会增加1.6％左右。 铸件的凝固与收缩 铸件中的缩孔与缩松 １．缩孔与缩松的形成：合金液在铸型内冷凝过程中，若体积收缩得不到补充时，将在铸件最后凝固部位形成空洞。按空洞的大小和分布分为缩孔和缩松。 （１）缩孔 集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的空洞。形状不规则，多呈倒锥形，内表面粗糙。 形成过程