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《第四章_金屬的液態(tài)成形與半固態(tài)成形》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第四章金屬的液態(tài)成形 與半固態(tài)成形4.1液態(tài)成形4.2半固態(tài)成形4.3快速凝固成形液態(tài)成形（鑄造）和半固態(tài)成形（半固態(tài)合金成形）是金屬材料的主要加工方法，它們是利用經(jīng)過熔煉的液態(tài)金屬或半固態(tài)金屬，在外力作用下流動充型冷凝來實現(xiàn)成形的。液態(tài)成形即鑄造，是應(yīng)用最廣的方法之一，半固態(tài)成形近年來得到了巨大的發(fā)展。4.1液態(tài)成形定義：液態(tài)成形（鑄造）是將材料熔化成一定成分和一定溫度的液體，然后在重力或外力作用下澆入到具有一定形狀、尺寸大小的型腔中，經(jīng)凝固冷卻后形成所需要的零件的技術(shù)。1、液態(tài)成形的特點優(yōu)點：適應(yīng)性強，工藝靈活；成形件尺寸
2、精度高；成本低廉；不足之處：鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此鑄件的機械性能，特別是沖擊性能不如鍛件高；目前鑄件凝固過程還不能精確控制，致使鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率高；鑄造工序多，生產(chǎn)周期較長，以及勞動條件較差等。青銅器司母戊鼎河南安陽晚商遺址（1.33m×0.78m×1.10m）2、液態(tài)成形的歷史及發(fā)展歷史悠久，發(fā)展前景廣闊戰(zhàn)國，鐵模鑄造湖南長沙砂子塘戰(zhàn)國凹形鐵鋤中國古代鐵器的金相組織鐵人黃河鎮(zhèn)河大鐵牛（唐開元12年鑄）機床床身船用曲軸（大連重工）發(fā)動機汽缸液態(tài)成形基本工藝流程鑄造工藝內(nèi)容：1）熔化
3、合格合金液體：成分合格，溫度合適；2）制作合理的鑄型：造型材料，造型方法，鑄造工藝，尺寸，型板，砂箱，分型面，澆注系統(tǒng)；3）澆注成型以及清理：澆注方法（重力，加壓），清理；4）凝固成合格的鑄件：內(nèi)部質(zhì)量，尺寸。3、鑄造金屬的熔煉熔煉是液態(tài)金屬鑄造成形技術(shù)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，與鑄件的品質(zhì)、生產(chǎn)成本、產(chǎn)量、能源消耗以及環(huán)境保護等密切相關(guān)。在熔煉中，多種固態(tài)金屬的爐料（廢鋼、生鐵、回爐料、鐵合金、有色金屬等）按比例搭配裝入相應(yīng)的熔爐中加熱熔化，通過冶金反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成具有一定化學(xué)成分和溫度的符合鑄造成形要求的液態(tài)金屬。熔煉的要求：（1
4、）保證金屬液的化學(xué)成分和材質(zhì)性能；（2）保證金屬液有足夠的溫度；（3）保證金屬液的數(shù)量(質(zhì)量)；（4）保證低能耗、低成本；（5）保證低噪聲、低污染。熔煉的分類：（1）按熔煉金屬分：鑄鐵熔煉、鑄鋼熔煉和有色金屬熔煉；（2）按熔爐分：沖天爐熔煉、電弧爐熔煉、感應(yīng)電爐熔煉、坩堝爐熔煉。焦炭沖天爐熔煉電弧爐熔煉感應(yīng)電爐坩堝爐坩堝爐分為：燃油、燃氣、焦碳和電阻坩堝爐。主要用于有色金屬的熔煉，如銅合金、鋁合金、鎂合金、低熔點軸承合金等。澆注金屬熔化后，液態(tài)金屬通過澆注系統(tǒng)充填鑄型型腔的過程稱為澆注過程。澆注系統(tǒng)的組成:澆口杯、直澆道、橫澆
5、道、內(nèi)澆道澆注系統(tǒng)澆口杯：緩解金屬液沖蝕，阻擋熔渣；直澆道：有一定錐度以保證流速，排出空氣；橫澆道：將直澆道的金屬液分配至內(nèi)澆道；內(nèi)澆道：將金屬液引入型腔。澆注的形式澆注后的凝固澆注入鑄型型腔的液態(tài)金屬，隨溫度的降低，將經(jīng)歷由液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程，即凝固過程。凝固是金屬材料一種重要的相變過程。金屬的凝固過程包括：晶核的形成和晶粒的長大。冒口：為避免鑄件出現(xiàn)缺陷而附加在鑄件上方或側(cè)面的補充部分。在鑄型中，冒口的型腔是存貯液態(tài)金屬的容器，其功能是多方面的。功能不同的冒口，其形式、大小和開設(shè)位置均不相同，所以，冒口的設(shè)計要考慮鑄造合
6、金的性質(zhì)和鑄件的特點。4、液態(tài)成形合金性能鑄造性能是合金在鑄造生產(chǎn)中所表現(xiàn)出來的工藝性能，是保證鑄件質(zhì)量的主要因素，是衡量鑄造合金的主要指標。鑄造性能有充型能力與流動性、收縮性、吸氣性和偏析等。（1）合金的充型能力：液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的健全鑄件的能力。合金的流動性：液態(tài)合金的流動能力。一般流動性好的合金，其充型能力也強。澆不足冷隔現(xiàn)象螺旋形標準試樣測試合金的流動性通常，灰鑄鐵、硅黃銅流動性最好，鑄鋼流動性最差。影響充型能力的因素合金的種類及化學(xué)成分、合金流動性、鑄型的特點、澆注條件合金的種類不同，其流
7、動性不同;合金的成分和結(jié)晶特征對流動性的影響最為顯著不同結(jié)晶特征合金的流動性亞共晶鑄鐵隨含碳量的增加，結(jié)晶溫度范圍減小，流動性提高。澆注溫度對流動性的影響澆注溫度高，液態(tài)金屬在鑄型中保持液態(tài)的時間增長，可改善合金的流動性（薄壁鑄件）；但是澆注溫度過高，使鑄件產(chǎn)生氣孔、縮孔、縮松、粘砂等缺陷。在生產(chǎn)中采用：高溫出爐，低溫澆注的原則?；诣T鐵澆注溫度為1200～1380℃；鑄鋼為1520～1620℃；鋁合金為680～780℃。薄壁復(fù)雜件取上限溫度值，厚件則取下限。鑄型條件對流動性的影響常采取加高直澆道，擴大內(nèi)澆道截面，增設(shè)出氣孔，烘
8、干鑄型等工藝，以延長液態(tài)合金的流動時間，以改善鑄型的填充條件。(2)合金的收縮鑄造合金從液態(tài)冷卻到室溫的過程中，其體積和尺寸縮減的現(xiàn)象稱為收縮。收縮包括以下三個階段：Ⅰ液態(tài)收縮（澆注溫度-液相線）Ⅱ凝固收縮（液相線-固相線）Ⅲ固態(tài)收縮（固相線-室溫）特點：體積收縮；澆注溫度升
