材料成形工藝基礎

材料成形工藝基礎

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1、1.1鑄件的凝固方式:逐層凝固,糊狀凝固,中間凝固影響鑄件凝固方式的因素:1合金的結(jié)晶溫度范圍(合金的結(jié)晶溫度范圍越小,凝固區(qū)域越窄,越傾向于逐層凝固)1.2充型能力:液態(tài)合金充滿型腔,獲得形狀完美,輪廓清晰的鑄件的能力影響合金流動性的因素:1合金的種類(不同合金因其結(jié)晶特性,粘度不同,其流動性亦不同。常用鑄造合金中灰鑄鐵,硅黃銅流動性最好,鋁合金次之,鑄鋼最差)2合金的成分3澆注條件(灰口鑄鐵的澆注溫度為1200-1300℃,鑄鋼為1520-1620℃,鋁合金680-780℃)合金的收縮:鑄造合金從澆

2、注,凝固直至冷卻到室溫的過程中,其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象稱為收縮。收縮是合金的物理本性,在鑄造過程中,因收縮可能會導致鑄件產(chǎn)生縮孔,縮松,應力,變形和裂紋等缺陷。收縮的三個階段:液態(tài)收縮,凝固收縮,固態(tài)收縮縮孔的形成:防止鑄件內(nèi)部出現(xiàn)縮孔的工藝措施是使鑄件實現(xiàn)定向凝固。冒口為鑄件的多余部分,清理鑄件時予以去除,即可得到無縮孔的致密鑄件。冷鐵的作用是加快鑄件局部的冷卻速度,實現(xiàn)鑄件的定向凝固。鑄件在凝固末期,其固態(tài)收縮若受到阻礙,鑄件內(nèi)部將產(chǎn)生內(nèi)應力。分為熱應力,收縮應力和相變應力。熱應力使冷卻較慢的后壁處

3、或心部受拉伸,冷卻較快的薄壁處或表面受壓縮。鑄件的壁厚差別越大,合金的線收縮率或彈性模量越大,熱應力越大。同時凝固工藝:是指采取一定的工藝措施,使鑄件各部分無溫差或溫差盡量小,幾乎同時進行凝固。對鑄件進行時效處理時消除鑄造內(nèi)應力的有效措施。時效處理分自然時效,熱時效和共振時效。熱時效又稱去應力退火,是將鑄件加熱到550-650℃,保溫2-4h,隨爐慢冷至150-200℃,然后出爐。共振時效是將鑄件在其共振頻率下震動10-60min,以消除鑄件中的殘留應力。熱裂:一般是在凝固末期,金屬處于固相線附件的高溫

4、時形成的。熱裂紋的特征是裂紋短,縫隙較寬,形狀曲折,裂口表面氧化較嚴重。2.1鑄鐵的分類:白口鑄鐵,灰口鑄鐵,麻口鑄鐵?;铱阼T鐵:灰口鑄鐵又根據(jù)石墨形態(tài)的不同分為1普通灰口鑄鐵,簡稱灰鑄鐵,其石墨呈片狀;2可鍛鑄鐵,其石墨呈團絮狀3球墨鑄鐵,其石墨呈球狀4蠕墨鑄鐵,其石墨呈蠕蟲狀?;诣T鐵的顯微組織一般是由珠光體,珠光體-鐵素體,鐵素體的基本分布著片狀石墨所組成的?;诣T鐵的組織結(jié)構(gòu)可以視為在鋼的基體中嵌入了大量石墨片。耐磨性:灰鑄鐵摩擦面上形成了大量顯微凹坑,能起儲存潤滑作用,使摩擦副內(nèi)容易保持油膜的連續(xù)

5、性。同時,石墨本身也是良好的潤滑劑,當其脫落在摩擦面上時,可起潤滑作用。因此,灰鑄鐵的耐磨性比鋼好,適于制造導軌,襯套,活塞環(huán)等?;诣T鐵的孕育劑占鐵水質(zhì)量的0.25%-0.6%,其材料一般為含Si75ω%的硅鐵?;诣T鐵的牌號:用HTXXX表示,數(shù)值表示其最低抗拉強度MPa球墨鑄鐵的鑄態(tài)組織由珠光體,鐵素體,球狀石墨,以及少量自由滲碳體組成。球墨鑄鐵孕育劑的主要作用是促進石墨化,防止球化元素所造成的白口傾向。常用的孕育劑為含硅75ω%的硅鐵,加入量為鐵水質(zhì)量的0.4-1.0%。球墨鑄鐵的牌號:用QTXXX

6、-XX表示,前面一組數(shù)字表示最低抗拉強度,后一組數(shù)字表示最低斷后延伸率??慑戣T鐵可鍛鑄鐵的牌號:用KTH(可鐵黑),KTZ(可鐵珠),KTB(可鐵白)與倆組數(shù)字表示。兩組數(shù)字分別表示最小抗拉強度和斷后伸長率。例:KTH350-10鑄造黃銅是以鋅為主要合金元素的銅基合金,只有銅鋅兩個元素構(gòu)成的黃銅稱普通黃銅。課后習題:10.下列鑄件應選用哪類鑄造合金?為什么?車床床身:灰鑄鐵摩托車發(fā)動機:鑄造鋁合金壓氣機曲軸:球墨鑄鐵火車車輪:鑄鋼自來水龍頭:鑄造銅合金汽缸套:蠕墨鑄鐵熔模鑄造的工藝過程包括:制造蠟模,制

7、殼,脫蠟,焙燒,澆注等。離心鑄造的分類1立式離心鑄造(適用于高度不大的盤,環(huán)類鑄件)2臥式離心鑄造(適用于長度較大的套筒及管類鑄件)離心鑄造的特點及應用內(nèi)孔自由表面粗糙,尺寸誤差大,質(zhì)量差不適于密度偏析大的合金及鋁,鎂等輕合金。主要用于大批生產(chǎn)管,筒鑄件。鑄件的外形應便于取出模型(1避免外部側(cè)凸2分型面盡量平直3凸臺,筋條的設計)鑄件要有結(jié)構(gòu)斜度:鑄件上垂直于分型面的不加工表面,最好具有結(jié)構(gòu)斜度,這樣起模省力,鑄件精度高。鑄件壁厚應均勻:鑄件各部分壁厚若相差過大,厚壁處會產(chǎn)生金屬局部積聚形成熱節(jié),凝固收

8、縮時在熱節(jié)處易形成縮孔,縮松等現(xiàn)象。鑄件壁的鏈接:避免十字交叉和銳角連接。鑄件結(jié)構(gòu)應盡量減少鑄件收縮受阻,防止變形和裂紋1盡量使鑄件能自由收縮2采用對稱結(jié)構(gòu)防止鑄件變形鑄造工藝設計是根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點,技術(shù)要求,生產(chǎn)批量,生產(chǎn)條件等確定鑄造方案,編制工藝規(guī)程。包括:澆注位置,鑄型分型面,型芯的數(shù)量,形狀及其固定方法,加工余量,拔模斜度,收縮率,澆注系統(tǒng),冒口,冷鐵尺寸和布置等。澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的空間位置。分型面為鑄件組之間的

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