金屬液態(tài)成形教學(xué)課件

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1、金屬液態(tài)成形金屬的液態(tài)成型金屬液態(tài)成型是指將液態(tài)金屬填充到鑄型的型腔中待其冷卻凝固后獲得所需形狀、尺寸和性能的鑄件毛坯（或零件）的成型方法，即：鑄造?！?.1合金的液態(tài)成型工藝?yán)碚摶A(chǔ)一.凝固方式金屬的液態(tài)成型實(shí)際上就是熔融金屬在鑄型中的凝固過程。三種凝固方式01逐層凝固：純金屬或共晶成分的合金是恒溫凝固，凝固區(qū)寬度幾乎為零，凝固前沿清楚地將液、固相分開，由表層逐層向中心凝固。02糊狀凝固：合金的結(jié)晶溫度范圍很寬，且鑄件的溫度分布較為平坦，凝固時(shí)，鑄件表面并不存在固體層，而液、固并存的凝固區(qū)貫穿整個(gè)斷面，先呈糊化而后再固化。03中間凝固：多數(shù)合金的凝固介于兩者之間，為

2、中間凝固方式。三種凝固方式示意圖鑄件質(zhì)量與其凝固方式密切相關(guān)。一般，逐層凝固時(shí)，合金的充型能力強(qiáng)，便于防止縮孔和縮松；糊狀凝固，則難以獲得結(jié)晶緊密的鑄件。影響凝固方式的因素合金的結(jié)晶溫度范圍合金的結(jié)晶溫度范圍愈小,凝固區(qū)愈窄，愈傾向于逐層凝固；反之，則傾向于逐層凝固。鑄件的溫度梯度當(dāng)合金成分已確定，凝固區(qū)的寬窄，取決于其內(nèi)外層的溫度梯度。鑄件的溫度梯度愈大，凝固區(qū)愈窄，愈傾向于逐層凝固。鑄件的溫度梯度愈小，凝固區(qū)愈寬，愈傾向于糊狀凝固。二.合金的充型能力01合金在液態(tài)成型過程中表現(xiàn)出的工藝性能稱為鑄造性能。它包括液態(tài)合金的充型能力，合金的凝固與收縮、鑄造應(yīng)力與裂紋，吸

3、氣與偏析等。02液態(tài)合金填充鑄型型腔的過程稱為充型。03充型能力是使液態(tài)金屬充滿型腔并使鑄件形狀完整、輪廓清晰的能力。它首先與合金本身的流動(dòng)性有關(guān)，同時(shí)澆注條件、鑄形填充條件、鑄件結(jié)構(gòu)等對(duì)充型能力也有影響。1.合金的流動(dòng)性（1）慨念：指液態(tài)金屬的流動(dòng)能力，在鑄造過程中即表現(xiàn)為液態(tài)金屬充填鑄型的能力。合金流動(dòng)性的大小，通常以螺旋形試樣的長(zhǎng)度來衡量。合金的流動(dòng)性愈好，充型能力愈強(qiáng)，流動(dòng)性良好時(shí)，不僅易于鑄造出輪廓清晰、薄而復(fù)雜的鑄件，而且有助于合金在鑄型中收縮時(shí)得到補(bǔ)充，有利于液態(tài)金屬中的非金屬夾雜物和氣體的上浮與排除。若流動(dòng)性不足，則鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、縮孔、氣孔、

4、夾渣等缺陷。（２）影響流動(dòng)性的因素合金的種類不同合金，其澆注溫度和凝固溫度范圍均不相同。如：鑄鐵—導(dǎo)熱性差，不易散熱，凝固慢，流動(dòng)性好；鑄鋼—熔點(diǎn)高，散熱快，凝固快，流動(dòng)性差；鋁合金—導(dǎo)熱性好，散熱快，流動(dòng)性差；等等。合金的成分不同成分的鑄造合金主要是由于其結(jié)晶特點(diǎn)的不同而影響其流動(dòng)性的。純金屬及共晶合金在恒溫下結(jié)晶，結(jié)晶時(shí)液態(tài)金屬從表層逐層向中心凝固，對(duì)金屬液的流動(dòng)阻力小，流動(dòng)性好。其它合金的結(jié)晶是在一定溫度范圍內(nèi)凝固，固態(tài)的樹枝狀晶體對(duì)金屬液的流動(dòng)阻力大，流動(dòng)性差。2.澆注條件（1）澆注溫度澆注溫度愈高，合金的粘度下降，金屬液的流動(dòng)阻力減??；且因過熱度高，金屬液的

5、流動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，所以流動(dòng)性好。但澆注溫度過高，鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松、粘砂、氣孔等缺陷。因此在保證足夠流動(dòng)性的前提下，澆注溫度不易過高。通常遵循“高溫出爐，低溫澆注”的原則。通?；诣T鐵的澆注溫度為1200～1380℃；鑄鋼的澆注溫度為1520～1620℃；鋁合金的澆注溫度為680～780℃；＊形狀復(fù)雜或薄壁件取上限。（2）澆注壓力液態(tài)合金在流動(dòng)方向上所受到的壓力越大，充型能力愈好。3.鑄型特點(diǎn)（1）鑄型蓄熱能力（鑄型從熔融合金中吸收和傳遞熱量的能力）（2）鑄型溫度（3）鑄型結(jié)構(gòu)（4）鑄型中的氣體＊總之，鑄型中凡能增加金屬流動(dòng)阻力、降低流速、加快冷卻速度的因素，均能降低合金的

6、流動(dòng)性；反之，則可提高合金的流動(dòng)性。三.合金的收縮性能1.合金收縮的概念液態(tài)合金在液態(tài)、凝固態(tài)和固態(tài)過程中所發(fā)生的體積和尺寸減小的現(xiàn)象叫做收縮。收縮是鑄件中許多缺陷（如：縮孔、縮松、熱裂、應(yīng)力、變形和裂紋）等產(chǎn)生的基本原因。合金收縮的三個(gè)階段液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮金屬液溫度下降，液面降低，液態(tài)金屬體積減小。（與澆注溫度有關(guān)）液態(tài)金屬凝固，體積顯著減小。（與合金結(jié)晶的溫度范圍有關(guān)）固態(tài)金屬繼續(xù)冷卻，體積減小。一般直接表現(xiàn)為鑄件外型尺寸的變小。合金的總收縮為上述三種收縮的總和。其中液態(tài)收縮和凝固收縮形成鑄件的縮孔和縮松，固態(tài)收縮使鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋。液態(tài)收縮時(shí)，

7、合金從澆注溫度冷卻到液相線溫度。（體收縮）凝固收縮時(shí)，合金從液相線溫度冷卻到固相線溫度。（體收縮）固態(tài)收縮時(shí)，合金從固相線溫度冷卻到室溫。（線收縮）合金的收縮量可用體收縮率和線收縮率來表示。體收縮率：?jiǎn)挝惑w積的變化量。線收縮率：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的變化量。2.影響合金收縮的因素（1）化學(xué)成分不同種類的合金，收縮率不同；同類合金，化學(xué)成分不同，收縮率也不同。C、Si：強(qiáng)烈促進(jìn)鑄鐵石墨化，鑄鐵體收縮減?。籗：強(qiáng)烈阻礙鑄鐵石墨化，鑄鐵收縮增大；Mn：可抵消對(duì)S石墨化的阻礙作用，適量的Mn可使鑄鐵收縮減小。（2）澆注溫度合金的澆鑄溫度越高，過熱度越大，液態(tài)收縮也越大，