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1、機(jī)械制造基礎(chǔ)第2章鑄造鑄造是金屬液態(tài)成形的一種方法，它能鑄造各種尺寸、形狀復(fù)雜的毛坯或零件，鑄造具有適應(yīng)性廣、成本低廉的優(yōu)點，是機(jī)械零件毛坯或零件成品熱加工的一種重要工藝方法。本章主要介紹合金的鑄造性、常用鑄造方法、鑄造工藝設(shè)計和鑄件結(jié)構(gòu)工藝基礎(chǔ)知識等。一、概述將熔融金屬澆人鑄型中，待其冷卻凝固后獲得所需毛坯或零件的方法，稱為鑄造。合金的鑄造性能:鑄造成形的難易程度，容易獲得正確的外形、內(nèi)部又健全的鑄件，其鑄造性能就好。合金的充型能力：熔融金屬充滿型腔，形成輪廓清晰、形狀完整鑄件的能力叫做液態(tài)合
2、金的充型能力。合金的流動性：通常以螺旋形流動性試樣的長度來衡量，鑄造合金流動性的好壞。流道2-澆口杯3-冒口4-試樣凸點鑄鐵和硅黃銅的流動性最好，鋁硅合金次之，鑄鋼最差。流動性好的合金，充型能力強(qiáng)，易得到形狀完整、輪廓清晰、尺寸準(zhǔn)確、薄而復(fù)雜的鑄件。反之，鑄件容易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。澆不足冷隔二、鑄造工藝基礎(chǔ)純金屬、共晶類合金及結(jié)晶溫度范圍窄的合金：只存在固、液兩相區(qū)結(jié)晶溫度范圍大的合金：存在固相區(qū)、凝固(固-液兩相)區(qū)和液相區(qū)。傾向于逐層凝固方式凝固前沿平滑凝固前沿粗糙傾向于糊狀凝固方式在
3、相同的澆注溫度下，共晶成分合金凝固溫度最低，即液態(tài)金屬的過熱度較大，推遲了液態(tài)金屬的凝固，所以從流動性考慮，宜選用共晶成分或窄結(jié)晶溫度范圍的合金作為鑄造合金。影響合金流動性的主要因素：合金的成分與鑄件的凝固方式外界條件澆注條件：澆注溫度：在一定范圍內(nèi)，提高澆注溫度，可使液態(tài)合金粘度下降，流速加快，還能使鑄型溫度升高，從而大大提高金屬液的充型能力。但如果澆注溫度過高，容易產(chǎn)生粘砂、縮孔、氣孔、粗晶等缺陷。因此在保證金屬液具有足夠充型能力的前提下應(yīng)盡量降低澆注溫度。鑄鋼：1520℃-1620℃鑄鐵：
4、1230℃-1450℃鋁合金：680℃-780℃澆口杯直澆道橫澆道內(nèi)澆道澆注壓力澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)外界條件鑄型條件鑄型結(jié)構(gòu)鑄型的導(dǎo)熱速度越大或?qū)饘僖毫鲃幼枇υ酱?，合金的充型能力越差。例如，液態(tài)合金在金屬型中的充型能力比在砂型中差。當(dāng)鑄件壁厚過小，壁厚急劇變化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及有大的水平面等結(jié)構(gòu)時，都使金屬液的流動困難。合金的收縮性：鑄件在冷卻過程中，其體積和尺寸縮小的現(xiàn)象叫做收縮。合金的收縮量通常用體收縮率和線收縮率來表示。Ⅰ：液態(tài)收縮金屬液體的過熱度越高，液態(tài)收縮越多Ⅱ：凝固收縮結(jié)晶溫度范圍越寬，凝固
5、收縮越大Ⅲ：固態(tài)收縮鑄件的收縮會使鑄件形狀、尺寸發(fā)生變化，是產(chǎn)生鑄造應(yīng)力導(dǎo)致鑄件變形，產(chǎn)生裂紋的主要原因。tⅠⅡⅢ體收縮率影響收縮的因素有化學(xué)成分、澆注溫度、鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件。常用的金屬材料中，鑄鋼收縮最大，有色金屬次之，灰口鑄鐵最小?；铱阼T鐵收縮小是因析出石墨而引起體積膨脹的結(jié)果。2、表面質(zhì)量散熱方向凝固層空穴縮孔冒口收縮對鑄件質(zhì)量的影響：縮孔與縮松液態(tài)金屬在冷卻收縮過程中得不到充分補(bǔ)充而形成孔洞的現(xiàn)象。散熱方向凝固層縮松縮孔與縮松的防止方法：順序凝固同時凝固冒口澆口結(jié)晶溫度范圍越小的合金,
6、產(chǎn)生縮孔的傾向越大,結(jié)晶溫度范圍越寬的合金,產(chǎn)生縮松的傾向越大。鑄造應(yīng)力、變形和裂紋：鑄造應(yīng)力：鑄件在冷卻過程中，如果其固態(tài)收縮受到制約，就會在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生鑄造應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力：鑄件進(jìn)入彈性狀態(tài)時，收縮受機(jī)械阻礙引起的應(yīng)力，如鑄件收縮受到鑄型、型芯或澆冒口的阻礙而引起的應(yīng)力，落砂后阻礙消除，應(yīng)力將自行消失。相變應(yīng)力：鑄件在冷卻過程中往往會產(chǎn)生固態(tài)相變。碳鋼發(fā)生??轉(zhuǎn)變時體積縮小碳鋼發(fā)生?α轉(zhuǎn)變時體積增大鑄件各部分冷卻速度不同，發(fā)生相變不同步，出現(xiàn)鑄造應(yīng)力。熱應(yīng)力：鑄件各部分冷卻速度不一致引起收縮量
7、不一致造成。開始時：細(xì)桿2冷卻快拉應(yīng)力粗桿1冷卻慢壓應(yīng)力后來：細(xì)桿2冷卻慢壓應(yīng)力粗桿1冷卻快拉應(yīng)力殘余應(yīng)力收縮對鑄件質(zhì)量的影響：變形和裂紋：當(dāng)鑄件中存在內(nèi)應(yīng)力時，會使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)鑄造應(yīng)力值超過合金的屈服強(qiáng)度時，鑄件將發(fā)生塑性變形；當(dāng)鑄造應(yīng)力值超過合金的抗拉強(qiáng)度時，鑄件將產(chǎn)生冷裂紋。導(dǎo)軌面正確位置模樣反撓度一般來說，薄壁或外層部位冷卻速度快，存在壓應(yīng)力如果鑄件剛度不夠，應(yīng)力釋放后往往會引起伸長或外凸變形；反之，厚壁或心層部位冷卻速度慢，存在拉應(yīng)力，會導(dǎo)致壓縮或內(nèi)凹變形。三、砂型鑄造、特種鑄
8、造熔模鑄造母模壓型熔蠟制造蠟?zāi)Ｏ災(zāi)Ｏ災(zāi)＝M結(jié)殼、脫蠟填砂、澆注金屬型鑄造：一般金屬型用鑄鐵或耐熱鋼制造，由于金屬型可重復(fù)使用多次，故又稱為永久型。垂直分型式4-模底板5-動型6-定型壓力鑄造：將熔融金屬在高壓下快速壓入壓型，并在壓力下凝固，而獲得鑄件的方法稱為壓力鑄造。水平分型式1-型芯2-上型3-下型當(dāng)主運動和進(jìn)給運動同時進(jìn)行時，切削刃上某一點相對于工件的運動為合成運動，常用合成速度向量ve來表示，如圖所示。四、鑄造工藝設(shè)計澆注位置，分型面，型芯的形狀、數(shù)量、尺寸及其固定方式，工藝參數(shù)，澆注系統(tǒng)
