材料液態(tài)成型

《材料液態(tài)成型》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

金屬材料成形基礎(chǔ)主講徐曉峰 第二篇金屬液態(tài)成型一、什么是液態(tài)成型（鑄造生產(chǎn)）將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀相適應(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。 零件圖鑄造工藝圖鑄型型芯芯盒芯砂型砂模型熔化合箱落砂、清理檢驗(yàn)鑄件二、砂型鑄造的工藝過程澆注冷卻凝固 （1）材料來源廣；（2）廢品可重熔；（3）設(shè)備投資低。三、鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)1．可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。如汽缸體、汽缸蓋、蝸輪葉片、床身件等。（1）合金種類不受限制；（2）鑄件大小幾乎不受限制。2．適應(yīng)性強(qiáng)：3．成本低：4．廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動條件差。 第一章金屬液態(tài)成型工藝基礎(chǔ)充型能力不足時(shí)，會產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。一、液態(tài)合金的流動性合金的流動性是：液態(tài)合金本身的流動能力。充型——液態(tài)合金填充鑄型的過程。充型能力——液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成形件的能力?！?-1液態(tài)金屬的充型能力與流動性 0.45%C鑄鋼：200出氣口澆口杯4.3%C鑄鐵：1800 出氣口澆口杯PbSb20406080204060800流動性（cm）100200300溫度（℃）0 合金流動性主要取決于合金化學(xué)成分所決定的結(jié)晶特點(diǎn)a）在恒溫下凝固b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固PbSb20406080204060800流動性（cm）100200300溫度（℃）0 （3）澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力越大，充型能力越差。二、澆注條件三、鑄型充填條件（1）鑄型的蓄熱系數(shù)鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從其中的金屬吸取熱量并儲存在本身的能力。（1）澆注溫度一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。（2）充型壓力液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力越強(qiáng)。 （2）鑄型溫度鑄型溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差越小，充型能力越強(qiáng)。（3）鑄型中的氣體（2）鑄件復(fù)雜程度鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動阻力大，鑄型的充填就困難。四、鑄件結(jié)構(gòu)（1）折算厚度折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為鑄件體積與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填。 §1-2液態(tài)金屬的凝固與收縮一、鑄件的凝固方式1.逐層凝固2.糊狀凝固3.中間凝固影響鑄件凝固方式的主要因素：（1）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)域愈窄，愈傾向于逐層凝固。表層中心t鑄件固相線液相線成分溫度表層中心t鑄件液固液表層中心St鑄件溫度液相線固凝固區(qū) （2）鑄件的溫度梯度在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)域的寬窄取決與鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其對應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄。表層中心St鑄件溫度成分溫度S1T1T2二、合金的收縮1.收縮的概念T澆T液T固T室合金的收縮經(jīng)歷如下三個階段：（1）液態(tài)收縮從澆注溫度到凝固開始溫度之間的收縮。T澆—T液 體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。體收縮率：線收縮率：線收縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因。（3）固態(tài)收縮從凝固終止溫度到室溫間的收縮。T固—T室（2）凝固收縮從凝固開始到凝固終止溫度間的收縮。T液—T固 2.縮孔與縮松液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的稱為縮孔，細(xì)小而分散的稱為縮松。1)縮孔和縮松的形成 2)縮孔和縮松的防止防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制鑄件的凝固次序，使鑄件實(shí)現(xiàn)“順序凝固”。 暗冒口冒口—儲存補(bǔ)縮用金屬液的空腔。順序凝固—鑄件按照一定的次序逐漸凝固。冷鐵熱節(jié) 尋找熱節(jié)的方法等溫線法內(nèi)切圓法冷鐵同時(shí)凝固—整個鑄件幾乎同時(shí)凝固。 §1-3液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋一、液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過程中，其固態(tài)收縮受到阻礙，鑄件內(nèi)部即將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。1.機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）合金的線收縮受到鑄型、型芯、澆冒系統(tǒng)的機(jī)械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力是暫時(shí)應(yīng)力。上型下型 2．熱應(yīng)力熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致而引起的應(yīng)力。tT12t0t1t2t3THT臨T室t0~t1:塑性狀態(tài)彈性狀態(tài)12+-12t1~t2：t2~t3：+-1212-+12 熱應(yīng)力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。熱應(yīng)力是永久應(yīng)力。二、鑄件的變形與防止+-反變形法 防止變形的方法：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時(shí)凝固的原則；3）采用反變形法。三、鑄件的裂紋與防止1．熱裂熱裂的形狀特征是：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。熱裂的防止：①應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。②應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。③對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制硫的含量，防止熱脆性。 2．冷裂冷裂的特征是：裂紋細(xì)小，呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色。冷裂的防止：1）使鑄件壁厚盡可能均勻；2）采用同時(shí)凝固的原則；3）對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴(yán)格控制磷的含量，防止冷脆性。 §1-4液態(tài)成形件的質(zhì)量與控制常見鑄件缺陷及特征名稱特征名稱特征氣孔主要為梨形、圓形、橢圓形的孔洞，表面較光滑，一般不在鑄件表面露出，大孔獨(dú)立存在，小孔則成群出現(xiàn)。縮孔縮松1．縮孔：形狀為不規(guī)則的封閉或敞露的空洞，孔壁粗糙并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。2．所松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔。粘砂鑄件的部分或整個表面粘附著一層金屬和砂粒的機(jī)械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié)處。裂紋1．熱裂：斷面嚴(yán)重氧化，無金屬光澤，斷口沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。2．冷裂：穿過晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬光澤或有輕微氧化色。夾砂鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗糙，邊角銳利，有小部分與鑄件本體相連?；瘜W(xué)成分及力學(xué)性能不合格鑄件的化學(xué)成分和硬度、強(qiáng)度、伸長率、沖擊韌度、耐熱、耐蝕及耐磨等性能不符合技術(shù)條件要求。白口灰鑄鐵件斷面全部或表面出現(xiàn)亮白色組織，常在鑄件薄的斷面，棱角及邊緣部分。 鑄件缺陷的產(chǎn)生與鑄造工藝、造型材料、模具、合金的熔煉與澆注、鑄造合金的選擇、鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)要求的設(shè)計(jì)是否合理等各個環(huán)節(jié)密切相關(guān)。因此，應(yīng)從以下幾個方面控制鑄件質(zhì)量：1．合理選定鑄造合金和鑄件結(jié)構(gòu)2．合理制定鑄件的技術(shù)要求具有缺陷的鑄件并不都是廢品，在合格鑄件中，允許存在那些缺陷及其存在的程度，應(yīng)在零件圖或有關(guān)的技術(shù)文件中做出具體規(guī)定，作為鑄件質(zhì)量要求的依據(jù)。3．鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)是控制鑄件質(zhì)量的重要措施。鑄件檢驗(yàn)的項(xiàng)目有：鑄件外觀質(zhì)量，包括鑄件表面缺陷、表面粗糙度、重量公差和尺寸公差等；鑄件內(nèi)在質(zhì)量，包括鑄件內(nèi)部缺陷、化學(xué)成分、金相組織和材質(zhì)性能等；鑄件使用性能，包括鑄件在強(qiáng)力、高速、耐蝕、耐熱、耐低溫等不同條件下的工作能力。鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)最常用的是宏觀法。它是通過肉眼觀察（或借助尖咀錘）找出鑄件的表面缺陷和皮下缺陷，如氣孔、砂眼、夾渣、粘砂、縮孔、澆不到、冷隔、尺寸誤差等。對于內(nèi)部缺陷則要用儀器檢驗(yàn)，如著色滲透檢驗(yàn)、超聲波探傷、射線探傷、磁粉探傷、熒光探傷、耐壓試驗(yàn)等。此外，若有必要還應(yīng)對鑄件進(jìn)行解剖檢驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、力學(xué)性能檢驗(yàn)和化學(xué)成分分析等。 第二章常用液態(tài)成形合金及其熔煉§2-1鑄鐵件生產(chǎn)鑄鐵是含碳量大于2.11%（通常為2.5%-4.0%）的鐵碳合金。3．麻口鑄鐵：組織中既存在石墨、又有萊氏體，是白口和灰口之間的過渡組織，因斷口處有黑白相間的麻點(diǎn)，故而得名。根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵可分為：1.白口鑄鐵：碳全部以Fe3C的形式存在，斷口呈銀色。由于白口鑄鐵具有良好的耐磨性，所以有時(shí)也用來制造一些耐磨件，如軋輥、粉碎機(jī)錘頭、襯板、球磨機(jī)磨球和犁鏵等。2．灰口鑄鐵：碳大部或全部以石墨形式存在，斷口呈暗灰色。 4．蠕墨鑄鐵：其石墨呈蠕蟲狀。如圖d所示。abcd根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，灰口鑄鐵又可分為：1．普通灰口鑄鐵：簡稱灰口鑄鐵，其石墨呈片狀。如圖a所示。2．可鍛鑄鐵：其石墨呈團(tuán)絮狀。如圖b所示。3．球墨鑄鐵：其石墨呈球狀。如圖c所示。 一、影響鑄鐵組織和性能的因素1、化學(xué)成分碳是形成石墨的元素，也是促進(jìn)石墨化的素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，隨著含硅量的增加，石墨顯著增多。所以：當(dāng)鑄鐵中碳、硅含量均高時(shí)，析出的石墨就愈多、愈粗大，而金屬基體中鐵素體增多，珠光體減少。鑄鐵中的碳可以以化合態(tài)滲碳體和游離態(tài)石墨兩種形式存在。碳以石墨形式析出的現(xiàn)象稱為石墨化。1）碳和硅 3）錳所以：硫含量限制在0.1-0.15%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則應(yīng)更低。使鑄鐵鑄造性能惡化（如降低流動性，增大收率）。錳是弱阻礙石墨化元素，具有穩(wěn)定珠光體，提高鑄鐵強(qiáng)度和硬度的作用。MnS一般控制在0.6~1.2%之間4）磷磷對鑄鐵的石墨化影響不顯著。含磷過高將增加鑄鐵的冷脆性。限制在0.5%以下，高強(qiáng)度鑄鐵則限制在0.2~0.3%以下。2）硫硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素。硫量高易促使碳以Fe3C白口組織；硫量高熱脆性； 2．冷卻速度在實(shí)際生產(chǎn)中，一般是根據(jù)鑄件的壁厚（主要部位的壁厚），選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分（主要指碳、硅），以獲得所需要的組織。由此可知：隨著壁厚的增加，石墨片的數(shù)量和尺寸都增大，鑄鐵強(qiáng)度、硬度反而下降。這一現(xiàn)象稱為壁厚（對力學(xué)性能的）敏感性。1）鑄型材料2）鑄件壁厚鑄件壁愈厚，冷卻速度愈慢，則石墨化傾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和鐵素體基體。 鑄鐵壁厚（mm）102030405060704.05.06.07.0（wC+wSi）%白口鑄鐵麻口鑄鐵灰口鑄鐵白口鑄鐵：灰口鑄鐵：麻口鑄鐵：珠光體灰口鑄鐵珠光體+鐵素體灰口鑄鐵鐵素體灰口鑄鐵P+Fe3C+LeP+Fe3C+G+Le珠光體灰口鑄鐵：鐵素體灰口鑄鐵：珠光體+鐵素體灰口鑄鐵：P+G片P+F+G片F(xiàn)+G片 二、灰口鑄鐵（一）灰口鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能1．灰口鑄鐵的化學(xué)成分與組織灰口鑄鐵的化學(xué)成分一般為：2.6~3.6%C，1.2~3.0%Si，0.4~1.2Mn，S≤0.15%，P≤0.3%。1)鐵素體灰口鑄鐵（F+G片）：這種鑄鐵抗拉強(qiáng)度和硬度低，易加工，鑄造性能好。常用來制造性能要求不高的鑄件和一些薄壁件。2)鐵素體-珠光體灰口鑄鐵（F+P+G片）：此種鑄鐵強(qiáng)度亦較低，但可滿足一般機(jī)件要求，且其鑄造性能、切削加工性能和減振性較好，因此應(yīng)用較廣。 3)珠光體灰口鑄鐵（P+G片）：這種鑄鐵強(qiáng)度和硬度較高，主要用來制造較為重要的機(jī)件。2．灰口鑄鐵的性能2）良好的減振性3）良好的耐磨性4）低的缺口敏感性1）力學(xué)性能：σb=120-250Mpa，僅為鋼件的20-30%，δ≈0（二）灰口鑄鐵的孕育處理灰口鑄鐵的組織和性能，很大程度上取決于石墨的數(shù)量、大小和形態(tài)。差 05015050100100150150表面表面中心160140170180硬度HB孕育處理—熔煉出相當(dāng)于白口或麻口組織的低碳、低硅的高溫鐵水，向鐵水中沖入細(xì)顆粒的孕育劑，孕育劑在鐵水中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心，使石墨化作用驟然提高，從而得到在細(xì)晶粒珠光體上均勻的分布著細(xì)片狀石墨的組織。孕育鑄鐵：P細(xì)+G細(xì)片σb=250-400Mpa，HB=170-270，δ≈0冷卻速度對其組織和性能的影響很小。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水重量的0.25-0.6%。 孕育鑄鐵適用于靜載荷下，要求較高強(qiáng)度、硬度、耐磨性或氣密性的鑄件，特別是厚大截面鑄件。如重型機(jī)床床身，汽缸體、缸套及液壓件等。必須指出：①孕育鑄鐵原鐵水的碳、硅含量不能太高；②原鐵水出爐溫度不應(yīng)低于1400℃；③經(jīng)孕育處理后的鐵水必須盡快澆注，以防止孕育作用衰退。（三）灰口鑄鐵的工藝性能3．鍛造性和焊接性差。1．良好的鑄造性能。良好的流動性、小的收縮率。2．良好的切削加工性能。 2．灰口鑄鐵的牌號選用灰口鑄鐵的牌號用漢語拼音“HT”和一組數(shù)字表示，數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度σb（Mpa）。1．灰口鑄鐵件的生產(chǎn)特點(diǎn)1）灰口鑄鐵一般在沖天爐中熔煉，成本低廉；2）具有良好的鑄造性能。3）灰口鑄鐵一般不通過熱處理來提高其性能。（四）灰口鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)及牌號選用灰鐵 牌號組織用途舉例HT100F+G片蓋、外罩、油盤、手輪、支架、底板、鑲導(dǎo)軌的機(jī)床底座等對強(qiáng)度無要求的零件HT150F+P+G片底座、床身、與HT200相配的溜板、工作臺；泵殼、容器、法蘭盤;工作壓力不太大的管件HT200F+P+G片要求高的強(qiáng)度和一定耐蝕能力的泵殼、容器、塔器、法蘭、硝化塔機(jī)床床身、立柱、平尺、劃線平板、汽缸、齒輪、活塞、剎車輪、聯(lián)軸器盤、水平儀框架壓力為80Mpa以下的油缸、泵體、閥門HT250P+G片HT300P細(xì)+G細(xì)片床身導(dǎo)軌、車床、沖床等受力較大的床身、機(jī)座、主軸箱、卡盤、齒輪、高壓油缸、水缸、泵體、閥門、襯套、凸輪、大型發(fā)動機(jī)曲軸、氣缸體、氣缸蓋；冷鐓模、冷沖模HT350P細(xì)+G細(xì)片 三、可鍛鑄鐵（一）可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號及選用1．可鍛鑄鐵的組織、性能、牌號及選用具有良好的塑性和韌性，耐蝕性較高，適于制造承受振動和沖擊、形狀復(fù)雜的薄壁小件，如汽車拖拉機(jī)的底盤類零件、各種水管接頭、農(nóng)機(jī)件等。其強(qiáng)度、硬度、耐磨性優(yōu)良，并可通過淬火、調(diào)質(zhì)等熱處理強(qiáng)化?？扇〈戜撝圃煨⌒瓦B桿、曲軸等重要件。1）鐵素體（黑心）可鍛鑄鐵（F+G團(tuán)）：2）珠光體（P+G團(tuán)）： 2．可鍛鑄鐵的牌號可鍛鑄鐵的牌號用漢語拼音和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度σb（Mpa），第二組數(shù)字表示其最低伸長率δ。KTH300—06KTZ450—06可鐵黑可鐵珠σbδσbδ 牌號組織用途舉例KTH300—06F+G團(tuán)三通、管件、中壓閥門KTH330—08F+G團(tuán)輸電線路件、汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、差速器殼、轉(zhuǎn)向節(jié)殼、制動器；農(nóng)機(jī)件及冷暖器接頭等。KTH350—10F+G團(tuán)KTH370—12F+G團(tuán)KTZ450—06P+G團(tuán)曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、犁片、耙片、閘、萬向接頭、棘輪、扳手、傳動鏈條、礦車輪KTZ550—04P+G團(tuán)KTZ650—02P+G團(tuán)KTZ700—02P+G團(tuán) （二）可鍛鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)1.鑄出白口坯料1）碳、硅含量要低。通常為2.4~2.8%C，0.4~1.4%Si。2）冷卻速度要快。2.石墨化退火920℃-980℃720℃650℃Fe3CA+G團(tuán)PF+G團(tuán)P+G團(tuán)F+G團(tuán)℃t石墨化退火的總周期一般為40~70小時(shí)高溫階段的石墨化退火時(shí)間需10-20小時(shí) 四、球墨鑄鐵1．球墨鑄鐵的組織、性能、牌號及用途1）珠光體球墨鑄鐵（P+F少+G球）正火其性能特點(diǎn)是：a）強(qiáng)度高。特別是屈服強(qiáng)度高，屈、強(qiáng)比（σ0.2/σb≈0.7～0.8）高于45號鋼（σ0.2/σb≈0.6)。b）疲勞強(qiáng)度較高c）硬度和耐磨性遠(yuǎn)比高強(qiáng)度灰鑄鐵高因此，珠光體球墨鑄鐵可代替碳鋼制造某些受較大交變負(fù)荷的重要件，如曲軸、連桿、凸輪、蝸桿等。σb=600~800MPa;δ=2% 我國主要用于代替可鍛鑄鐵制造汽車、拖拉機(jī)底盤類零件，如后橋殼等。國外則大量用于鑄管，如上、下水管道及輸氣管道等。2）鐵素體球墨鑄鐵（F+P少+G球）退火其性能特點(diǎn)：σb=450~500MPa;δ=17%球墨鑄鐵的牌號用漢語拼音“QT”和兩組數(shù)字表示，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和伸長率。球鐵 牌號組織用途舉例QT400—17F+G球汽車、拖拉機(jī)底盤類零件，輪轂、驅(qū)動橋殼、差速器殼、撥叉、中低壓閥門、管道。QT420—10F+G球QT500—05F+P+G球機(jī)座、傳動軸、機(jī)車護(hù)瓦等。QT600—02P+G球曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪、搖臂、活塞環(huán)、軸套、汽缸套、機(jī)床蝸輪、蝸桿等QT700—02P+G球QT800—02P+G球QT1200—01B下+G球汽車后橋螺旋錐齒輪、大減速器齒輪、曲軸、凸輪等 2．球墨鑄鐵的生產(chǎn)1）控制原鐵水化學(xué)成分2）較高的鐵水溫度3）球化處理和孕育處理出爐溫度應(yīng)高于1400℃。a）應(yīng)嚴(yán)格控制S≤0.07%、P≤0.1%。b）適當(dāng)提高含碳量（3.6～4.0%C），以改善鑄造性能。稀土鎂合金球化劑加入量一般為鐵水重量的1.0-1.6%。球化劑的作用：促使石墨在結(jié)晶時(shí)呈球狀析出。a）球化處理 常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水重量的0.4-1.0%。b）孕育處理孕育劑的作用：促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化元素所造成的白口傾向。球化處理工藝有沖入法和型內(nèi)球化法。鐵水合金球化劑硅鐵粉鐵水包出鐵槽草木灰反應(yīng)室鑄件冒口積渣包 4）球墨鑄鐵的熱處理退火、正火及其它熱處理（淬火、回火等）。五、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的性能特點(diǎn)：（1）力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性）比灰鑄鐵高，與鐵素體球墨鑄鐵相近。（2）壁厚敏感性比灰鑄鐵小得多。（3）導(dǎo)熱性和耐疲勞性比球墨鑄鐵高得多，與灰口鑄鐵相近。（4）耐磨性比灰口鑄鐵好，為HT300的2.2倍以上。 蠕墨鑄鐵主要用來代替高強(qiáng)度灰鑄鐵、合金鑄鐵、鐵素體球墨鑄鐵和鐵素體可鍛鑄鐵生產(chǎn)復(fù)雜的大型鑄件。如大型柴油機(jī)機(jī)體、大型機(jī)床立柱等，更適合制造在熱循環(huán)作用下工作的零件，如大型柴油機(jī)汽缸蓋、排汽管、制動盤、鋼錠模及金屬型等（6）工藝性能良好，鑄造性能近于灰口鑄鐵，切削加工性能近于球墨鑄鐵。（5）減振性比球墨鑄鐵高，但比灰口鑄鐵低。 牌號組織用途舉例RT260F+G蠕汽車、拖拉機(jī)底盤類零件、驅(qū)動橋殼、閥體等RT300F+P+G蠕排氣管、變速箱體、汽缸蓋、紡織零件、液壓件等RT340F+P+G蠕重型機(jī)床件、大型齒輪箱體、蓋、剎車鼓、玻璃模具、飛輪等RT380P+G蠕活塞環(huán)、氣缸套、制動盤、玻璃模具、剎車鼓、鋼珠研磨盤吸泥泵體等RT420P+G蠕 §2-2鑄鋼件生產(chǎn)一、鑄鋼的分類、性能、牌號及應(yīng)用1．碳素鋼2．合金鋼1）低碳鋼2）中碳鋼3）高碳鋼C<0.25%C=0.25~0.45%C=0.50~0.601）低合金鋼2）高合金鋼Me<5%Me>5%Mn13鑄造性能差、應(yīng)用較少。鑄造性能較好、應(yīng)用廣泛。鑄造性能差、應(yīng)用較少。 鋼號舊鋼號化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）用途舉例CSiMnP、S≤ZG200~400ZG150.200.500.800.04用于受力不大、要求韌性高的各種機(jī)械零件，如機(jī)座、箱體等ZG230~450ZG250.300.500.900.04用于受力不大、要求韌性較高的各種機(jī)械零件，如外殼、軸承蓋、閥體、砧座等ZG270~500ZG350.400.500.900.04用于軋鋼機(jī)機(jī)架、軸承座、連桿、曲軸、缸體、箱體等ZG310~570ZG450.500.600.900.04用于負(fù)荷較高的零件，如大齒輪、缸體、制動輪、棍子等ZG340~640ZG550.600.600.900.04用于齒輪、棘輪、聯(lián)接器、叉頭等 二、鑄鋼的熔鑄工藝特點(diǎn)1.鑄鋼的鑄造性能差流動性差、收縮大。1）鑄件要安放冒口和冷鐵；2）必須嚴(yán)格控制澆注溫度；3）鑄件的壁不能太薄；2.鑄鋼的熱處理退火：C?0.35%正火：C?0.35%3.鑄鋼的熔煉電爐 §2-3鑄造有色合金一、鑄造銅合金1．鑄造黃銅2．鑄造青銅(Cu-Zn)鑄造黃銅有相當(dāng)高的力學(xué)性能，如σb=250~450Mpa，δ=7~30%，HBS=60~120。因其含銅量低，價(jià)格低于鑄造青銅，而且它的凝固溫度范圍小，有優(yōu)良的鑄造性能。所以鑄造黃銅常用于生產(chǎn)重載低速下或一般用途下的軸承、襯套、齒輪等耐磨件和閥門及大型螺旋槳等耐蝕件等。青銅是指除了銅鋅合金以外的其它銅合金。 鑄造錫青銅的力學(xué)性能雖低于黃銅，但其耐磨、耐蝕性優(yōu)于黃銅，錫青銅特別適合制造高速滑動軸承和襯套。除錫青銅外，還有鋁青銅、鉛青銅、鈹青銅等，其中鋁青銅有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐磨、耐蝕性，但鑄造性能較差，僅用于重要用途的耐磨、耐蝕件。二、鑄造鋁合金1．鋁硅合金（Al-Si）鋁硅合金流動性好、線收縮率低、熱裂傾向小、氣密性好，又有足夠的強(qiáng)度，所以應(yīng)用最廣。常用于制造形狀復(fù)雜的薄壁件或氣密性要求較高的鑄件，如內(nèi)燃機(jī)缸體、化油器、儀表外殼等。 2．鋁銅合金（Al-Cu）3．鋁鎂合金（Al-Mg）4．鋁鋅合金（Al-Zn）鋁銅合金的鑄造性能差，熱裂傾向大、氣密性和耐蝕性較差，但耐熱性較好，主要用于制造活塞、汽缸頭等。鋁鎂合金是所有鋁合金中比強(qiáng)度最高的，主要用于航天、航空或長期在大氣、海水中工作的零件等。 第三章液態(tài)金屬的成形工藝方法§3-1砂型鑄造成形工藝一、手工造型二、機(jī)器造型適用于單件、小批量生產(chǎn)1)生產(chǎn)效率高;2)鑄型質(zhì)量好（緊實(shí)度高而均勻、型腔輪廓清晰）;3)設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長。適用于中、小型鑄件的成批、大批量生產(chǎn)。 1．機(jī)器造型的造型方法：1）振擊壓實(shí)2）汽動微振壓實(shí)3）高壓造型4）拋砂緊實(shí) 1）射芯機(jī)2）殼芯機(jī)2．機(jī)器造型的造芯方法： §3-2金屬型鑄造成形工藝液態(tài)金屬澆入金屬型鑄件獲得一、金屬型的材料及結(jié)構(gòu)材料一般采用鑄鐵，要求較高時(shí)，可選用碳鋼或低合金鋼。金屬型的結(jié)構(gòu)有水平分型式、垂直分型式和復(fù)合分型式等。 二、金屬型的鑄造工藝1．加強(qiáng)金屬型的排氣2．在金屬型的工作表面上噴刷涂料3．預(yù)熱金屬型并控制其溫度4．及時(shí)開型三、金屬型鑄造的特點(diǎn)及適用范圍1．金屬型鑄件冷卻速度快，組織致密，力學(xué)性能高。2．鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量均優(yōu)于砂型鑄造件。尺寸精度達(dá)IT12~IT14，Ra值平均可達(dá)6.3~12.5μm。3．生產(chǎn)率高，勞動條件得到改善。 4．金屬型不透氣、無退讓性、鑄件冷卻速度快，易產(chǎn)生氣孔、應(yīng)力、裂紋、澆不到、冷隔、白口等鑄造缺陷。應(yīng)用：主要用于銅、鋁、鎂等有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)?！?-3熔模鑄造成形工藝在易熔模樣表面包覆若干層耐火材料，待其硬化干燥后，將模樣熔去制成中空型殼，經(jīng)澆注而獲得鑄件的一種成形工藝方法。一、熔模鑄造的工藝過程 母模壓型蠟?zāi)＝M結(jié)殼脫蠟單個蠟?zāi)１簾?、澆? 二、熔模鑄造的特點(diǎn)和適用范圍1．鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，公差等級可達(dá)IT11~IT13，表面粗糙度Ra值達(dá)1.6~12.5μm。2．合金種類不受限制，尤其適用于高熔點(diǎn)及難加工的高合金鋼，如耐熱合金、不銹鋼、磁鋼等。3．可鑄出形狀較復(fù)雜的鑄件，如鑄件上寬度大于3mm的凹槽、直徑大于2mm的小孔均可直接鑄出。4．生產(chǎn)批量不受限制，單件、成批、大量生產(chǎn)均可適用。5．工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長；原材料價(jià)格貴，鑄件成本高；鑄件不能太大、太長，否則熔模易變形，喪失原有精度。 應(yīng)用：它最適合25kg以下的高熔點(diǎn)、難以切削加工合金鑄件的成批大量生產(chǎn)。§3-4壓力鑄造成形工藝液態(tài)金屬在高壓作用下快速壓入金屬鑄型中，并在壓力下結(jié)晶，以獲得鑄件的成形工藝方法。一、壓鑄機(jī)和壓鑄工藝過程 二、壓力鑄造的特點(diǎn)和適用范圍1．鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量最高。公差等級一般為IT11~IT13級，Ra為3.2~0.8μm。2．鑄件的強(qiáng)度和表面硬度高?？估瓘?qiáng)度可比砂型鑄造提高25~30%，但伸長率有所下降。3．可壓鑄出形狀復(fù)雜的薄壁件。4．生產(chǎn)率高。國產(chǎn)壓鑄機(jī)每小時(shí)可鑄50~150次，最高可達(dá)500次。5．便于采用鑲嵌法。 6．壓鑄設(shè)備投資大，壓鑄型制造成本高，工藝準(zhǔn)備時(shí)間長，不適宜單件、小批生產(chǎn)。7．由于壓鑄型壽命的原因，目前壓鑄尚不適宜鑄鐵、鋼等高熔點(diǎn)合金的鑄造。8．壓鑄件內(nèi)部存在縮孔和縮松，表皮下形成許多氣孔。三、在壓鑄件的設(shè)計(jì)和使用中，應(yīng)注意的問題應(yīng)使鑄件壁厚均勻，并以3~4mm壁厚為宜，最大壁厚應(yīng)小于6~8mm，以防止縮孔、縮松等缺陷。2.壓鑄件不能進(jìn)行熱處理或在高溫下工作，以免壓鑄件內(nèi)氣孔中的氣體膨脹，導(dǎo)致鑄件表面鼓泡或變形。 3.壓鑄件應(yīng)盡量避免切削加工，以防止內(nèi)部孔洞外露。4.由于壓鑄件內(nèi)部疏松，塑性、韌性相對較差，因此不適宜制造承受沖擊的制件。應(yīng)用：有色薄壁小件的大批量生產(chǎn)?！?-5低壓鑄造成形工藝低壓鑄造是在0.2~0.7大氣壓的低壓下將金屬液注入型腔，并在壓力下凝固成形，以獲得鑄件的方法。一、低壓鑄造的工藝過程 二、低壓鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍應(yīng)用：目前廣泛應(yīng)用于鑄造鋁合金鑄件，如汽車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、活塞、葉輪等，也可用于球墨鑄鐵、銅合金等澆注較大的鑄件，如球鐵曲軸、銅合金螺旋槳等。1．澆注壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適應(yīng)不同材料的鑄型。2．鑄件的氣孔、夾渣等缺陷較少。3．便于實(shí)現(xiàn)順序凝固，使鑄件組織致密、力學(xué)性能高。4．由于省去了補(bǔ)縮冒口，使金屬的利用率提高到90~98%。 §3-6其它鑄造成形工藝方法簡介一、擠壓鑄造二、陶瓷型鑄造三、實(shí)型鑄造 第四章液態(tài)成形金屬件的工藝設(shè)計(jì)§4-1鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、鑄件壁厚的設(shè)計(jì)1．合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚1）鑄件的最小壁厚鑄造方法鑄件尺寸（mm）合金種類鑄鋼灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金銅合金砂型鑄造<200×20085～66533～5200×20~500×50010～126～1012846～8>500×50015～2015～2015～2010～12610～12 2）鑄件的臨界壁厚在最小壁厚和臨界壁厚之間就是適宜的鑄件壁厚。在砂型鑄造條件下，臨界壁厚≈3×最小壁厚3）鑄件截面形狀在一定鑄造工藝條件下，所能澆注出的鑄件最小壁厚。2．鑄件壁厚應(yīng)均勻、避免厚大截面 二、鑄件壁的連接1．鑄件的結(jié)構(gòu)圓角2．避免銳角連接3．厚壁與薄壁間的聯(lián)接要逐步過渡4．減緩筋、輻收縮的阻礙 三、鑄件外形的設(shè)計(jì)1．避免外部側(cè)凹、凸起；2．分型面應(yīng)盡量為平直面；上中中下上下3．凸臺、筋條的設(shè)計(jì)應(yīng)便于起模。 四、鑄件內(nèi)腔的設(shè)計(jì)1．應(yīng)盡量減少型芯的數(shù)量，避免不必要的型芯。芯撐2．便于型芯的固定、排氣和清理。 五、鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的其它問題1．鑄造方法2．組合鑄件的設(shè)計(jì) §4-2砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)鑄造工藝圖—將工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容（工藝方案）用工藝符號或文字在零件圖上表示出來所形成的圖樣。 一、澆注位置的選擇澆注時(shí)鑄件在鑄型中所處的空間位置。1.鑄件的重要加工面和受力面應(yīng)朝下或位于側(cè)面上下②①下上上下3.鑄件的大平面應(yīng)朝下2.應(yīng)將面積較大的薄壁部位置于鑄型下部，或使其傾斜位置上下4.為防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松的缺陷，應(yīng)使鑄件的厚大部位朝上或側(cè)放上下下上①② 二、分型面的選擇1.分型面應(yīng)選在鑄件的最大截面處。2.應(yīng)盡量使鑄件的全部或大部置于同一砂箱，以保證鑄件的尺寸精度。3.應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量，并盡可能選擇平面分型。①②①②上下中 4.為便于造型、下芯、合箱及檢驗(yàn)鑄件壁厚，應(yīng)盡量使型腔及主要型芯位于下箱。上下上下上下上下①②①② 三、工藝參數(shù)的確定生產(chǎn)批量最小鑄出孔直徑灰口鑄鐵件鑄鋼件大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)12～1515～3030～5030～50501．機(jī)械加工余量和鑄孔2．起模斜度 3．鑄造圓角4．鑄造收縮率5．型芯及芯頭圓角半徑一般約為相交兩壁平均厚度的1/3~1/2。通?；诣T鐵為0.7~1.0%，鑄造碳鋼為1.3~2.0%，鋁硅合金為0.8~1.2%，錫青銅為1.2~1.4%。型芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔洞和形狀復(fù)雜阻礙起模部分的外形。芯頭的作用：1）定位作用；2）固定作用；3）排氣作用。 四、澆、冒口系統(tǒng)1.澆注系統(tǒng)1）澆注系統(tǒng)的組成及作用2）澆注系統(tǒng)的常見類型①封閉式澆注系統(tǒng)ΣF直>ΣF橫>ΣF內(nèi)ΣF直∶ΣF橫∶ΣF內(nèi)=1.15∶1.1∶1②開放式澆注系統(tǒng)ΣF直<ΣF橫<ΣF內(nèi)ΣF直∶ΣF橫：ΣF內(nèi)=1∶2∶4 2.冒口冒口是在鑄型中設(shè)置的一個儲存金屬液的空腔。冒口普通冒口特種冒口明冒口暗冒口保溫冒口發(fā)熱冒口大氣壓力冒口易割冒口 §4-3液態(tài)成形工藝設(shè)計(jì)實(shí)例①②③上下材料：HT200收縮率：1.0% 上下Ⅰ下Ⅱ上