金屬工藝學(xué) 第7章 鑄造成形

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1、7.1.1合金流動(dòng)性和充型能力7.1.2合金的收縮7.1.3合金的吸氣性和氧化性第七章鑄造成形7.1鑄造成形工藝基礎(chǔ)本章重點(diǎn)：鑄造成形方法及應(yīng)用本章難點(diǎn)：鑄造結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)和工藝性概念將熔融的金屬液澆注入鑄型內(nèi)，待冷卻凝固后獲得所需形狀和性能的毛坯或零件的工藝過程稱為鑄造。用鑄造方法制成的毛坯或零件稱為鑄件。鑄造工藝過程主要包括：金屬熔煉、鑄型制造、澆注凝固和落砂清理等。鑄件的材質(zhì)有碳素鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄造有色合金等。鑄造成型特點(diǎn)適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯對(duì)材料的適應(yīng)性廣，鑄件的大小幾乎不受限制成本低，原材料來源廣泛，價(jià)格低廉,一般不需要昂貴的設(shè)備是某些塑性很差的材料(如鑄鐵等)

2、制造其毛坯或零件的唯一成型工藝鑄造成型優(yōu)點(diǎn)液態(tài)成型特點(diǎn)工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝過程還難以控制液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密性一般較差液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均勻，且常伴有缺陷，其力學(xué)性能比同類材料的塑性成形低液態(tài)成型缺點(diǎn)7.1鑄造成形工藝基礎(chǔ)7.1.1合金的流動(dòng)性和充型能力液態(tài)合金的工藝性能表征為液態(tài)合金的鑄造性能通常是指合金的流動(dòng)性、收縮性吸氣性及偏析等性能合金鑄造性能是選擇鑄造金屬材料，確定鑄件的鑄造工藝方案及進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)合金的充型能力充型能力的概念:充型能力不足澆不足冷隔夾砂氣孔夾渣

3、充型能力的決定因數(shù)合金的流動(dòng)性鑄型性質(zhì)澆注條件鑄件結(jié)構(gòu)等液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成型件的能力合金流動(dòng)性對(duì)充型能力的影響合金流動(dòng)性的決定因數(shù)合金的種類:灰鑄鐵流動(dòng)性最好；鑄鋼流動(dòng)性最差?；瘜W(xué)成分：同種合金中成分不同的合金具有不同的結(jié)晶特點(diǎn)，流動(dòng)性也不同。純金屬流動(dòng)性較好。結(jié)晶特性:恒溫下結(jié)晶，流動(dòng)性較好；兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶，流動(dòng)性較差澆注條件對(duì)充型能力的影響澆注條件澆注溫度充型壓力澆注系統(tǒng)澆注溫度越高，液態(tài)金屬的粘度越小，過熱度高，金屬液內(nèi)含熱量多，保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，充型能力強(qiáng)。液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力稱為充型壓力。充型壓力越大,充型能力越強(qiáng)。澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則流

4、動(dòng)阻力越大，充型能力越差。鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)充型能力的影響折算厚度：折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù),是鑄件體積與鑄件表面積之比。折算厚度越大，熱量散失越慢，充型能力就越好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填.(大平面鑄件不易成形)復(fù)雜程度：鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力就越大，鑄型的充填就越困難。7.1.2合金的收縮合金收縮固態(tài)收縮液態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮縮孔:恒溫下結(jié)晶線形收縮裂紋變形應(yīng)力縮松:兩相區(qū)結(jié)晶影響收縮的因素鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)澆注溫度化學(xué)成分(c含量)合金收縮縮孔與縮松的形成縮孔的形成:純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金,澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的

5、補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔.縮松的形成原因:鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。消除縮孔和縮松的方法定向凝固原則是鑄件讓遠(yuǎn)離冒口的地方先凝固，靠近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。實(shí)現(xiàn)以厚補(bǔ)薄，將縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中去。原理合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。方法合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施。定向凝固原則解決縮孔的方法小結(jié)a）合理選擇內(nèi)澆道在鑄件上的引入位置和高度；b）開設(shè)冒口；c）放置冷鐵。冷鐵是用來控制鑄件凝固順序的激冷物。解決縮孔的方法7.2鑄造成

6、形方法7.2.1砂型鑄造砂型鑄造(表7.1)整模造型分模造型三箱造型活塊造型挖砂造型刮板造型等手工造型砂型鑄造方法造型方法主要特點(diǎn)適用范圍按砂箱特征區(qū)分鑄型由上型和下型組成，造型、起模、修型等操作方便適用于各種生產(chǎn)批量，各種大、中、小鑄件鑄型由上、中、下三部分組成，中型的高度須與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型費(fèi)工，應(yīng)盡量避免使用主要用于單件、小批量生產(chǎn)具有兩個(gè)分型面的鑄件在車間地坑內(nèi)造型，用地坑代替下砂箱，只要一個(gè)上砂箱，可減少砂箱的投資。但造型費(fèi)工，而且要求操作者的技術(shù)水平較高常用于砂箱數(shù)量不足，制造批量不大的大、中型鑄件鑄型合型后，將砂箱脫出，重新用于造型。澆注前，須用型砂將脫箱

7、后的砂型周圍填緊，也可在砂型上加套箱主要用在生產(chǎn)小鑄件，砂箱尺寸較小砂型鑄造方法造型方法主要特點(diǎn)適用范圍按模樣特征區(qū)分模樣是整體的，多數(shù)情況下，型腔全部在下半型內(nèi)，上半型無型腔。造型簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷適用于一端為最大截面，且為平面的鑄件模樣是整體的，但鑄件的分型面是曲面。為了起模方便，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，費(fèi)工、生產(chǎn)率低用于單件或小批量生產(chǎn)分型面不是平面的鑄件為了克服挖砂造型的缺點(diǎn)