工藝技術(shù)材料成型工藝基礎(chǔ)重點(diǎn)總結(jié)0001

1、第一章：金屬的液態(tài)成型一、充型：1. 充型概念：液態(tài)合金填充鑄型的過程，簡稱充型。2. 充型能力：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。 充型能力不足時，會產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷 影響充型能力的主要因素 合金的流動性液態(tài)合金本身的流動能力a 化學(xué)成分對流動性的影響純金屬和共晶合金的成分的流動性好b 工藝條件對流動性的影響澆注溫度、充型能力、鑄型阻力c 流動性的實(shí)驗(yàn)工藝條件： a 、澆注溫度 一般 T 澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。b、鑄型填充條件一鑄型的許熱應(yīng)力c、 充型壓力：態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力越強(qiáng)。d、 鑄件復(fù)雜程度：構(gòu)復(fù)雜，流動阻力大

2、，鑄型的充填就困難e、 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。f、折算 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，垂直壁比水平壁更容易充填。影響鑄型的熱交換影響動力學(xué)的條件（充型時阻力的大?。?，必須在保證工 藝條件下金屬的流動性好充型能力才好。二、冷卻影響凝固的方式的因素： a. 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 。 金屬和共晶成分的合金是在恒溫下結(jié)晶的。由表層向 中心逐層推進(jìn) （稱為逐層凝固 ）方式，固體層內(nèi)表面比較光滑，流動阻力小，流動性好。b. 鑄

3、件的溫度梯度一在合金結(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 。凝固 ：a逐層凝固一充型能力強(qiáng)，便于防止縮孔、縮松?；诣T鐵和鋁硅合金等傾向于逐層凝固。b. 糊狀凝固充型能力差，難以獲得結(jié)晶緊實(shí)的鑄件球鐵傾向于糊狀凝固。c. 中間凝固收縮 ：a. 液態(tài)收縮 從澆注溫度到凝固開始溫度之間的收縮。由溫度下降引起。T 澆 T 液 用體收縮率表示b. 凝固收縮 從凝固開始到凝固終止溫度間的收縮。由狀態(tài)改變、溫度下降和 相變?nèi)糠纸M成。T 液 T 固 用體收縮率表示液態(tài)收縮與凝固收縮產(chǎn)生的缺陷： 1）縮孔 產(chǎn)生部

4、位：通常在鑄件上部，或最后凝固的部分 ,呈倒錐形，內(nèi)表面粗糙。 產(chǎn)生條件：鑄件由表及里地逐層凝固，即純金屬或共晶成分的合金易產(chǎn)生縮孔。 影響因素：合金的液態(tài)收縮f,凝固收縮f t縮孔容積f澆注溫度縮孔容積f;鑄件較厚t縮孔容積f2）縮松 縮松：分散在鑄件某些區(qū)域內(nèi)的細(xì)小孔洞,分為宏觀縮松和顯微縮松兩種,顯微縮松分 布更為廣泛。形成條件 :主要出現(xiàn)在結(jié)晶溫度區(qū)間大呈糊狀凝固的合金中。3）和縮松的危害：鑄件的致密性降低，降低有效的受力面積，降低有效受力面積。4）孔和縮松的防止 ：a.工藝措施：設(shè)冒口，加冷鐵，使鑄件實(shí)現(xiàn)“順序凝固”，以利“補(bǔ) 縮”或轉(zhuǎn)移縮孔和縮松至澆冒口。b順序凝固-順序凝固是指鑄

5、件按規(guī)定方向從一部分到另一部分逐漸凝固的過程。c.固態(tài)收縮 從凝固終止溫度到室溫間的收縮。由溫度下降和相變兩部分組成。T 固 T 室 用線收縮率表示 固態(tài)收縮產(chǎn)生的缺陷：產(chǎn)生鑄造應(yīng)力、變形和開裂1. 鑄造應(yīng)力 ： 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。按成因可分為 3 種;收縮應(yīng)力：是有鑄型的機(jī)械阻礙引起的，也叫機(jī)械阻礙應(yīng)力，屬于零食應(yīng)力。 相變應(yīng)力：鑄件固態(tài)時相變產(chǎn)生體積變化而引起的應(yīng)力。熱應(yīng)力：由于鑄件的壁厚不均勻，個部分的冷卻速度不同，同一時刻住家個部分收 縮量不同，在相互的制約下產(chǎn)生的應(yīng)力。其形成的 3 個階段：（ 10 圖1-8 ） 熱應(yīng)力及機(jī)械

6、應(yīng)力的危害：有殘余應(yīng)力的鑄件，經(jīng)機(jī)械加工，一段時間后，將產(chǎn)生 變形，影響零件精度熱應(yīng)力的防止：盡量減小鑄件個部分的溫差，改善砂型和砂芯的退讓性，盡量避免 出現(xiàn)牽制收縮的結(jié)構(gòu)，去應(yīng)力退火。2. 鑄件的變形 ： （1）當(dāng)鑄造應(yīng)力形成時，若超過合金的屈服極限低于強(qiáng)度極限，則產(chǎn)生塑性變形。 （2）鑄件內(nèi)殘留應(yīng)力引起的鑄件變形，即自發(fā)地通過變形來減緩其內(nèi)應(yīng)力。鑄件變形的防止：a. 工藝上采用同時凝固原則，減小溫差，均勻冷卻；適用于收縮小或傾向于糊狀凝 固的合金，如灰鑄鐵、錫青銅等。b. 鑄件壁厚盡量均勻、對稱 c .反變形法 模樣制成與變形方向正好相反的形狀以抵消其變形的方法叫反變形法。適用于細(xì)長易變形

7、鑄件。d. 時效處理 時效處理是去除殘余應(yīng)力防止變形的有效方法。i）自然時效，將鑄件置于露天半年以上；ii）人工時效，550-650 C去應(yīng)力退火。 時效處理宜放在粗加工之后，以便將鑄造應(yīng)力、粗加工產(chǎn)生應(yīng)力一并消除。3. 鑄件的裂紋：當(dāng)鑄造應(yīng)力大于鑄件金屬的強(qiáng)度極限時，鑄件變產(chǎn)生裂紋 熱裂紋：是指鑄件在凝固的末期的高溫下產(chǎn)生的裂紋，他的產(chǎn)生傾向與合金的收縮 率、高溫強(qiáng)度、鑄件結(jié)構(gòu)、鑄件阻力等有關(guān)。熱裂紋的防止： 應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。 應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。 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。冷裂紋：是在低溫下形成的，長出現(xiàn)在鑄件收

8、拉伸的部位。蘇醒差的合金易產(chǎn)生冷 裂紋，磷元素含量過大也已產(chǎn)生裂紋，壁厚差大，形狀復(fù)雜，尤其是大而薄的鑄件。冷裂紋的防止：使鑄件壁厚盡可能均勻；采用同時凝固的原則；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。英別S禰城鬧的持征向圖產(chǎn)粧映陷的原肉祐件沿分世商產(chǎn)空 錯暮1合箱時上下箱術(shù)對推；2砂祐的標(biāo)皺或定位銷耒對張t3-分橈的上F木投未對準(zhǔn)15$型尼;偏再*引起鑄件 形狀哎尺寸車合格L璽葛變醪我枚賣倔位F去塑芯尺寸用準(zhǔn)或測電不蠱；3.押1位置不對，鐵水沖箭r型芯化孝 成分 妣組 織不 合骼白口鑄件的斷口呈銀白 色J®于切ffJftPTL爐料直分用時： 乙熔化配料操作不當(dāng)： 工

9、幵箱過飪 盅鑄件蹙丸薄熱裂Wft開1L製秋處金 屈衣血成鋌化色幣砂鑄件春面粗悔*粘有 砂盤詩怦仃耒疑全堺仔 的fitRK.交接船多?. 賂澆 平足詢檸本僥滿in：獲陷L鑄件谿構(gòu)設(shè)汁不合RU確斥誹水大；2. 渥注盟度木離，導(dǎo)飲冷卻連度不均勻虞 慢口也置不當(dāng)*冷卻啟序斗対；S.桿眇太囂退訃件并或落皺過事器1. 訕杪姑火件水夠；2, 秒轉(zhuǎn)劉細(xì)不合詁匸-V松叫的累賀度不夠.再醪丸松j4. 灌注詔度丈商，術(shù)胡徐料或鳩訊不磐I-鐵水溫度成抵.澆疋建成玄慢.能屈験匯 合時，岡我口缸化未龍熔為一悴；2,詵口太小遞布證車對，鑄件唯農(nóng)薄.吧砂上溫冷覽氣物質(zhì)尢暫諱I-鐵水汩度太愜澆注連懂本慢.成鐵水量 不夠；2.

10、.til太小應(yīng)£ .'岀plfl申希戍蹈火;3. 禱件結(jié)構(gòu)不合JHLIui局部過溥.或表di過 大；I箱島匱低"候曲壓力不足脊類別輕稱缺陪的押征櫛圖產(chǎn)生缺略的匝閔孔駅社孔寧分科于鶴件狀或眾形，內(nèi)禮一般比L造刑材料弒分過多城含有大鈦發(fā)赴物質(zhì)； 芯砂的透代性差，或謹(jǐn)F不加 3抜摸境修型時局部劇水過務(wù)：4. 鐵水詛度過低，弋休婕克折??；5. 澆；t連度過快,軽腔甲汽休來不從排疏;6. 鑄件軸構(gòu)不合JSL不利排氣需札的內(nèi)壁粗槌，腿款 不規(guī)則.藪產(chǎn)主在耳 唯處1.澆注條猊和冒口的位量不當(dāng).未雋膿證籲1*眸拮鞫遜計(jì)不含理如準(zhǔn)厚荒過大、過 渡究然，【耳而檢屈部金揺鑒塢：3.澆注溫

11、鷹太高或鐵水成仆不對收辭太大孔內(nèi)埴有族落的型砂】一型砂利型芯砂的強(qiáng)農(nóng)不犧，祥砂太松起 模或舍祈時未對準(zhǔn).將和砂確壞；2- 陸療藐爪合理，褪創(chuàng)砂或崔芯彼申壞：3- 鑄杵站掏不合理，極型砂或用芯的寅出游 分過虬過長冷站被種壞號渣眼札形不睨則*孔內(nèi)充 満熔漬1.澆注時捋淹不良.堀渣隨金用也流人刑腔. 2澆口杯未注與金H痕 適入醱瓠X像水溫朕過低.流動性不好熔潰不躺浮 出等4. 變形：1）塑性變形：鑄件在熱應(yīng)力的形成過程中產(chǎn)生的變形。2）彈性變形：又殘余應(yīng)力的住家產(chǎn)生的變形。三、機(jī)器鑄造；1）概念：機(jī)器造型是將填砂、緊實(shí)和起模等主要工序?qū)崿F(xiàn)了機(jī)械化，并組成生產(chǎn)流水線。機(jī) 器造型生產(chǎn)率高，鑄型質(zhì)量好，鑄

12、件質(zhì)量高，適用于中小型鑄件的大批量生產(chǎn)。四、特種鑄造：1. 熔模鑄造：1）概念：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。2）工藝特點(diǎn)：a鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，公差等級可達(dá)IT11IT13 ,表面粗糙度Ra值達(dá)1.612.5 呵o b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。c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。d生產(chǎn)批量不受限制，單件、成批、大量生產(chǎn)均可適用。e工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長；原材料價格貴，鑄件成本高；鑄件不能太大

13、、太長，否則熔模易變形，喪失原有精度。2. 壓力鑄造：1）概念：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。2） 工藝特點(diǎn)：1 .鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量最高。公差等級一般為IT11IT13 級，Ra為3.20.8 呵。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2530% ,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)每小時可鑄 50150 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

14、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。3. 離心鑄造： 1）概念：離心鑄造是將金屬液澆入繞水平或立軸旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力的作用下凝固的 鑄造方法。鑄型可用金屬型、砂型、陶瓷型、熔模殼型等2 ）工藝特點(diǎn)：織致密，機(jī)械性能好2 、不用型芯和澆注系統(tǒng)，簡化生產(chǎn)，節(jié)約金屬3、金屬液的充型能力強(qiáng)，便于流動性差的合金及薄壁鑄件4 、便于制造雙金屬結(jié)構(gòu)5、鑄件易產(chǎn)生偏析，內(nèi)孔不準(zhǔn)確且內(nèi)表面粗糙4. 低壓鑄造：1 ）概念：低壓鑄造是在0.20.7 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。2）工藝特點(diǎn)： 1澆注壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適

15、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 9098% 。5. 連續(xù)鑄造：1）概念：連續(xù)鑄造是指將金屬液連續(xù)的澆入水冷金屬型（結(jié)晶器 ）中 ,連續(xù)凝固成形的方法。2）工藝特點(diǎn)：組織致密，力學(xué)性能好； 不用澆注系統(tǒng) , 中空鑄件不用型芯 , 降低了金屬的損耗，簡化了 造型工序 ，降低了勞動強(qiáng)度 ，減少了生產(chǎn)占地面積 ； 設(shè)備比較簡單 ， 生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化； 幾乎適用于各種合金 ； 但連續(xù)鑄造不適于截面有變化， 壁厚不均勻的鑄件生產(chǎn) ， 而且鑄管的質(zhì)量較離心鑄造差。四、 1. 的鑄造性能對零件結(jié)a合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚（1）壁厚適當(dāng)1.最小壁厚一一定鑄造工藝條件下，所能澆注出的鑄件最小壁厚。2. 鑄件的臨界壁厚在砂型鑄造條件下，臨界 壁厚 3x最小壁厚，在最小壁厚和臨界壁厚之 間就是適宜的鑄件壁厚。3. 鑄件截面形狀（2）鑄件壁厚應(yīng)均勻、避免厚大