金屬材料件液態(tài)成形課件.ppt

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1、第七章金屬材料件液態(tài)成形一、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(guò)程澆注冷卻凝固（1）材料來(lái)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(lèi)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(dòng)條件差。第一節(jié)金屬材料件液態(tài)成型工藝基礎(chǔ)充型能力不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷

2、隔、夾渣、氣孔等缺陷。（一）液態(tài)合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性是：液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。充型——液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程。充型能力——液體金屬充滿(mǎn)鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成形件的能力。一液態(tài)金屬的充型能力與流動(dòng)性0.45%C鑄鋼：200mm出氣口澆口杯4.3%C鑄鐵：1800mm出氣口澆口杯PbSb20406080204060800流動(dòng)性（cm）100200300溫度（℃）0合金流動(dòng)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(dòng)性（cm）100200300溫度（℃）03.澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3、越復(fù)雜，流動(dòng)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(chǔ)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(dòng)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(dòng)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。二、液態(tài)金屬的凝固與收縮（

4、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(xiàn)液相線(xiàn)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(xiàn)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，則其對(duì)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(gè)階段：（1）液態(tài)收縮從澆注溫度到凝固開(kāi)始溫度之間的收縮。T澆—T液體收縮率是鑄

5、件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。體收縮率：線(xiàn)收縮率：線(xiàn)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(kāi)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(guò)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(chēng)為縮孔，細(xì)小而分散的稱(chēng)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(chǔ)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)確定熱節(jié)的方法等溫線(xiàn)

6、法內(nèi)切圓法冷鐵同時(shí)凝固—整個(gè)鑄件幾乎同時(shí)凝固。三、鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋（一）鑄造內(nèi)應(yīng)力鑄件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過(guò)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(xiàn)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：由于形狀復(fù)雜，厚薄不均，各部分的冷卻速度不同，以至在同一時(shí)刻，鑄件各部位收縮

7、不一致而引起的內(nèi)應(yīng)力稱(chēng)為熱應(yīng)力。熱應(yīng)力的形成過(guò)程如下圖框形梁鑄件所示。ⅠⅡⅡ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(duì)于鑄