工程材料及加工+鑄造

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1、第二篇鑄造將液態(tài)金屬澆注到具有與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法，稱為鑄造。鑄造是歷史最為悠久的金屬成型方法，現(xiàn)在仍是毛坯生產(chǎn)的主要方法。在機械制造中所占比例很大。在機床、內(nèi)燃機中，鑄件占總重量的70%-90%；拖拉機占50%-70%；農(nóng)業(yè)機械占40%-70%。鑄造生產(chǎn)的優(yōu)越性：可制成形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯，如箱體、氣缸體等。適應(yīng)范圍廣。各種常用的金屬材料都可鑄造，鑄件大小幾乎不限，從幾克到數(shù)百噸；壁厚可由1mm到1m。鑄件的批量不限，從單件、小批，直到大批?？衫脧U鋼鐵和切屑，設(shè)備費用低，鑄件加工余量小，節(jié)約金屬，制造成本低。常

2、用的鑄造方法砂型鑄造占鑄件總產(chǎn)量的90%；特種鑄造：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造等。第一章鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造生產(chǎn)過程復(fù)雜，影響鑄件質(zhì)量的因素很多，廢品率一般較高。影響鑄件質(zhì)量的因素不僅與鑄型工藝有關(guān)，還與鑄型材料、鑄造合金、熔煉、澆注等有關(guān)。下面先討論合金的鑄造性能與鑄件缺陷的形成和防止，為合理選擇鑄造合金和鑄造方法打下基礎(chǔ)。第一節(jié)液態(tài)合金的充型液態(tài)合金填充鑄型的過程，簡稱充型。液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力，稱為液態(tài)合金的充型能力。在液態(tài)合金的充型過程中，有時伴隨著結(jié)晶現(xiàn)象，若充型能力不足，在型腔被填滿之前，形成的晶粒將充型的通道堵塞，金屬液被迫停

3、止流動，于是鑄件將產(chǎn)生澆不足或冷隔等缺陷。影響充型能力的主要因素如下。一、合金的流動性液態(tài)合金本身的流動能力，稱為合金的流動性，使合金主要鑄造性能之一。合金的流動性愈好，充型能力愈強，愈便于澆注出輪廓清晰，薄而復(fù)雜的鑄件。同時，有利于非金屬夾雜物和氣體上浮與排除，還有利于對合金冷凝過程所產(chǎn)生的收縮進行補縮。液態(tài)合金的流動性通常以螺旋試樣的長度來衡量影響液態(tài)合金的流動性通常以化學(xué)成分的最為顯著。主要是結(jié)晶溫度范圍。純金屬和共晶成分合金的結(jié)晶是在恒溫下進行的，流動性最好。合金成分愈遠離共晶點，結(jié)晶溫度范圍愈寬，流動性愈差。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。二、澆注條

4、件1.澆注溫度澆注溫度愈高，合金的粘度下降，且因過熱度高，合金在鑄型中保持流動的時間長，故充型能力強；反之，充型能力差。薄壁鑄件或流動性較差的合金可適當(dāng)提高澆注溫度，以防澆不足和冷隔缺陷。但澆注溫度過高，鑄件容易產(chǎn)生縮孔，縮松、粘沙、氣孔、粗晶等缺陷，故在保證充型能力足夠的前提下，澆注溫度不宜過高。2.充型壓力液態(tài)合金所受的壓力愈大，充型能力愈好。因此，有壓力鑄造，低壓鑄造和離心鑄造工藝方法，因充型壓力較砂型鑄造提高甚多，所以充型能力較強。三、鑄型填充條件液態(tài)合金填充時，鑄型阻力將影響合金的流動速度，而鑄型與合金間的熱交換又將影響合金保持流動的時間。因此，如下因素對充型能力均有顯著影

5、響。1.鑄型材料鑄型材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容愈大，對液態(tài)合金的激冷能力愈強，合金的充型能力就愈差。如金屬型鑄造較砂型鑄造容易產(chǎn)生澆不足和冷隔缺陷。2.鑄型溫度金屬型鑄造、壓力鑄造和熔模鑄造時，鑄型被預(yù)熱到數(shù)百度，由于減緩了金屬液的冷卻速度，故使充型能力得到提高。3.鑄型中的氣體在金屬液的熱作用下，鑄型（尤其是砂型）將產(chǎn)生大量氣體，如果鑄型排氣能力差，型腔中的氣壓將增大，以致阻礙液態(tài)合金的充型。為了減小氣體的壓力，除應(yīng)設(shè)法減少氣體的來源外，應(yīng)使鑄型具有良好的透氣性，并在遠離澆口的最高部位開設(shè)出氣口第二節(jié)鑄件的凝固與收縮一、鑄件的凝固方式在鑄件的凝固過程中，其斷面上一般存在三個區(qū)域，即固相

6、區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)，其中對鑄件影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的“凝固方式”就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分的。（a）.逐層凝固（b）.中間凝固（c）糊狀凝固1.逐層凝固純金屬或共晶成分合金在凝固過程中因不存在液、固并存的凝固區(qū)。隨著溫度的下降，固體層不斷加厚、液體層不斷減少，直達鑄件的中心，這種凝固方式稱為逐層凝固。2.糊狀凝固如果合金的結(jié)晶溫度范圍很寬，且鑄件的溫度分布較為平坦，則在凝固的某段時間內(nèi)，鑄件表面并不存在固體層，而液、固并存的凝固區(qū)貫穿整個斷面。由于這種凝固方式與水泥類似，即先成糊狀而后固化，故稱糊狀凝固。3中間凝固大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之

7、間，稱為中間凝固方式。鑄件質(zhì)量與其凝固方式密切相關(guān)。逐層凝固時，合金的充型能力強，便于防止縮孔和縮松；糊狀凝固時，難以獲得結(jié)晶緊實的鑄件；在常用合金中，灰鑄鐵、鋁硅合金等傾向于逐層凝固，易于獲得緊實鑄件；球墨鑄鐵、錫青銅、鋁銅合金等傾向于糊狀凝固，為獲得緊實鑄件常需采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，以便補縮或減少其凝固區(qū)域。二、鑄造合金的收縮合金從澆注、凝固直至冷卻到室溫，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象，稱為收縮。收縮給鑄造工藝帶來許多困難，是多種鑄造缺陷（如縮孔、縮松、裂紋、