第二篇金属液态成形(铸造) 阿南叶技大唇教案首页 课程名称:金属材料成形基础 任课教师:徐晓峰 第二篇金属液态成形(铸造生产) 计划学时:10 教学目的和要求: 本篇主要介绍了液态成形工艺方法的基本原理、各种液态成形工艺方法和零 件的结构工艺性和铸造工艺设计。学完本篇要求学生了解并掌握液态成形工艺方 法的基本原理、各种液态成形工艺方法和零件的结构工艺性和铸造工艺设计 重点:重点为铸造工艺基础、铸造生产方法、铸件的结构及工艺设计。 难点:难点为铸造工艺基础、铸件结构工艺性及铸造工艺设计 思考题: 金属液态成形有哪些特点?哪些机器零件适宜采用铸件为毛坯? 2.何谓浇注位置和分型面?选择它们的出发点是什么?选择是应考虑哪些问 题 3.石墨对灰口铸铁的性能有哪些影响?提高灰口铸铁强度的途径有哪些? 4.铸件某些部位的壁厚过大或过小会产生哪些缺陷?为了保证铸件壁厚处的质 量,在铸件结构设计、选材及铸造工艺等方面应如何处理? 5.什么是合金的收缩?影响合金收缩的因素有哪些?合金收缩时易在铸件中产 生哪些缺陷? 6.在设计铸件的外形结构与内腔结构时各应考虑哪些因素?为什么?
第二篇 金属液态成形（铸造） 15 教案首页 课程名称 ：金属材料成形基础 任课教师：徐晓峰 第二篇 金属液态成形（铸造生产） 计划学时： 10 教学目的和要求： 本篇主要介绍了液态成形工艺方法的基本原理、各种液态成形工艺方法和零 件的结构工艺性和铸造工艺设计。学完本篇要求学生了解并掌握液态成形工艺方 法的基本原理、各种液态成形工艺方法和零件的结构工艺性和铸造工艺设计。 重点：重点为铸造工艺基础、铸造生产方法、铸件的结构及工艺设计。 难点：难点为铸造工艺基础、铸件结构工艺性及铸造工艺设计。 思考题： 1．金属液态成形有哪些特点？哪些机器零件适宜采用铸件为毛坯？ 2．何谓浇注位置和分型面？选择它们的出发点是什么？选择是应考虑哪些问 题？ 3．石墨对灰口铸铁的性能有哪些影响？提高灰口铸铁强度的途径有哪些？ 4．铸件某些部位的壁厚过大或过小会产生哪些缺陷？为了保证铸件壁厚处的质 量，在铸件结构设计、选材及铸造工艺等方面应如何处理？ 5．什么是合金的收缩？影响合金收缩的因素有哪些？合金收缩时易在铸件中产 生哪些缺陷？ 6．在设计铸件的外形结构与内腔结构时各应考虑哪些因素？为什么？
第二篇金属液态成形(铸造) 第二篇金属液态成型 序: 一、什么是液态成型(铸造生产) 将液态金属浇注到与零件形状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。 二、砂型铸造的工艺过程 型砂憐 ‖模型型 落 零件圈 工。7/合 艺 如/!奪/冷/砂 铸件 图芯盒 凝固清 理 芯砂芯 三、铸造生产的特点 1.可生产形状任意复杂的制件,特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽缸 盖、蜗轮叶片、床身件等。 2.适应性强:(1)合金种类不受限制:(2)铸件大小几乎不受限制 3.成本低:(1)材料来源广;(2)废品可重熔:(3)设备投资低。 4.废品率高、表面质量较低、劳动条件差 第一章金属液态成型工艺基础 §1-1液态金属的充型能力与流动性 充型能力——液体金属充满铸型型腔,获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。 充型能力不足时,会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷 、液态合金的流动性 合金的流动性是:液态合金本身的流动能力 045%C铸钢:200、4.3%C铸铁:1800
第二篇 金属液态成形（铸造） 16 第二篇 金属液态成型 序： 一、什么是液态成型（铸造生产） 将液态金属浇注到与零件形状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。 二、砂型铸造的工艺过程 三、铸造生产的特点 1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽缸 盖、蜗轮叶片、床身件等。 2．适应性强：（1）合金种类不受限制；（2）铸件大小几乎不受限制。 3．成本低： （1）材料来源广；（2）废品可 重熔；（3）设备投资低。 4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。 第一章 金属液态成型工艺基础 §1-1 液态金属的充型能力与流动性 充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。 充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。 一、液态合金的流动性 合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。 0.45%C 铸钢：200、4.3%C 铸铁：1800 零 件 图 铸 造 工 艺 图 铸 型 型 芯 芯 盒 芯砂 型砂 模型 熔化 合 箱 落 砂 、 清 理 检 验 铸 件 浇注 冷却 凝固
第二篇金属液态成形(铸造) 浇口杯 出气口 合金流动性主要取决于合金化学成分所决定的结晶特点 A200 ---2-----2 a)在恒温下凝固 流动性 陬掣 b)在一定温度范围内凝固 Pb20406080Sb 浇注条件 (1)浇注温度一般T浇越高,液态金属的充型能力越强。 (2)充型压力液态金属在流动方向上所受的压力越大,充型能力越强。 (3)浇注系统的的结构浇注系统的结构越复杂,流动阻力越大,充型能力越 三、铸型充填条件 (1)铸型的蓄热系数铸型的蓄热系数表示铸型从其中的金属吸取热量并储存 在本身的能力。 (2)铸型温度铸型温度越髙,液态金属与铸型的温差越小,充型能力越强。 (3)铸型中的气体 四、铸件结构 (1)折算厚度折算厚度也叫当量厚度或模数,为铸件体积与表面积之比。折 算厚度大,热量散失慢,充型能力就好。铸件壁厚相同时,垂直壁比水平壁更容 易充填
第二篇 金属液态成形（铸造） 17 合金流动性主要取决于合金化学成分所决定的结晶特点 二、浇注条件 （1）浇注温度 一般 T 浇越高，液态金属的充型能力越强。 （2）充型压力 液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。 （3）浇注系统的的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越 差。 三、铸型充填条件 （1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数表示铸型从其中的金属吸取热量并储存 在本身的能力。 （2）铸型温度 铸型温度越高，液态金属与铸型的温差越小，充型能力越强。 （3）铸型中的气体 四、铸件结构 （1）折算厚度 折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。折 算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容 易充填。 出气口 浇口杯 a）在恒温下凝固 b）在一定温度范围内凝固 Pb 20 40 60 80 Sb 20 40 60 80 0 流 动 性 （cm ） 100 200 300 0 温 度 （ ℃ ）
第二篇金属液态成形(铸造) (2)铸件复杂程度铸件结构复杂,流动阻力大,铸型的充填就困难 §12液态金属的凝固与收缩 铸件的凝固方式 1.逐层凝固 2.糊状凝固 3.中间凝固 温 温 度 度 液相线 液和/固相线 成分固 王三 表层中心 表层\中心表层中心 凝固区 影响铸件凝固方式的主要因素: (1)合金的结晶温度范围 合金的结晶温度范围愈小,凝固区域愈窄,愈倾向于逐层凝固。 (2)铸件的温度梯度 在合金结晶温度范围已定的前提下,凝固区域的宽窄取决与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,则其对应的凝固区由宽变窄。 合金的收缩 1.收缩的概念 合金的收缩经历如下三个阶段: (1)液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。 T (2)凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。 T T 固 (3)固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩 度 T T 体收缩率:E 涛型 线收缩率:EL 铸件×10 件 成分
第二篇 金属液态成形（铸造） 18 （2）铸件复杂程度 铸件结构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难。 §1-2 液态金属的凝固与收缩 一、铸件的凝固方式 1. 逐层凝固 2. 糊状凝固 3. 中间凝固 影响铸件凝固方式的主要因素 ： （1）合金的结晶温度范围 合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固 。 （2）铸件的温度梯度 在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决与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，则其对应的凝固区由宽变窄 。 二、合金的收缩 1. 收缩的概念 合金的收缩经历如下三个阶段： （1）液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。 T 浇 — T 液 （2） 凝固收缩 从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。 T 液 — T 固 （3） 固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。 T 固 — T 室 体收缩率： 线收缩率： a b 表层 中心 t铸件 固相线 液相线 成分 温 度 表层 中心 t铸件 液 固 液 c 表层 中心 S t铸件 温 度 液相线 固 凝固区 成分 温 度 T浇 T液 T固 T室 100% − = 铸件 铸型 铸件 V V V V 100% − = 铸件 铸型 铸件 L L L L
第二篇金属液态成形(铸造) 体收缩率是铸件产生编孔成缠松的根本原因 线收缩率是铸件产生应力、变形、亵纹的根本原因 2.缩孔与缩松 液态合金在冷凝过程中,若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补 充,则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔,细小而分 散的称为缩松。 1)缩孔和缩松的形成 2 2)缩孔和缩松的防止 防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序,使铸件实现“顺 序凝固” QL暗冒口 冒口一储存补缩用金属液的空腔。 顺序凝固一铸件按照一定的次序逐渐凝固 寻找热节的方法:等温线法;内切圆法。 中35 热节 R6 冷铁
第二篇 金属液态成形（铸造） 19 体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。 线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。 2. 缩孔与缩松 液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补 充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的称为缩孔，细小而分 散的称为缩松。 1)缩孔和缩松的形成 2)缩孔和缩松的防止 防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序，使铸件实现“顺 序凝固” 冒口— 储存补缩用金属液的空腔。 顺序凝固— 铸件按照一定的次序逐渐凝固。 寻找热节的方法：等温线法；内切圆法。 暗冒口 冷铁 热节