鑄造 鍛造 焊接

1、第一章 鑄造工藝基礎 §1 液態(tài)合金的充型 充型: 液態(tài)合金填充鑄型的過程. 充型能力: 液態(tài)合金充滿鑄型型腔,獲得形狀完整,輪廓清晰的鑄件的能力 充型能力不足:易產(chǎn)生: 澆不足: 不能得到完整的零件. 冷隔:沒完整融合縫隙或凹坑, 機械性能下降.             一 合金的流動性    液態(tài)金屬本身的流動性-合金流動性      1 流動性對鑄件質量影響 1)    流動性好,

2、易于澆出輪廓清晰,薄而復雜的鑄件. 2)    流動性好,有利于液態(tài)金屬中的非金屬夾雜物和氣體上浮,排除. 3)    流動性好,易于對液態(tài)金屬在凝固中產(chǎn)生的收縮進行補縮.      2 測定流動性的方法:   以螺旋形試件的長度來測定: 如 灰口鐵:澆鑄溫度1300 試件長1800mm. 鑄鋼:           1600    &#

3、160;   100mm      3 影響流動性的因素   主要是化學成分: 1)    純金屬流動性好:一定溫度下結晶,凝固層表面平滑,對液流阻力小 2)    共晶成分流動性好:恒溫凝固,固體層表面光滑,且熔點低,過熱度大. 3)     非共晶成分流動性差: 結晶在一定溫度范圍內進行,初生數(shù)枝狀晶阻礙液流          

4、60;           二 澆注條件     1 澆注溫度: t 合金粘度下降,過熱度高. 合金在鑄件中保持流動的時間長,   t 提高充型能力. 但過高,易產(chǎn)生縮孔,粘砂,氣孔等,故不宜過高     2 充型壓力: 液態(tài)合金在流動方向上所受的壓力 充型能力 如 砂形鑄造-直澆道,靜壓力. 壓力鑄造,離心鑄造等充型壓力高.         &#

5、160;            三 鑄型條件   1 鑄型結構: 若不合理,如壁厚小, 直澆口低, 澆口小等  充   2 鑄型導熱能力: 導熱 金屬降溫快,充  如金屬型   3 鑄型溫度: t 充   如金屬型預熱   4 鑄型中氣體: 排氣能力 充 減少氣體來源,提高透氣性, 少量氣體在鑄型與金屬液之間形成一層氣膜,減少流動阻力,有利于充型. §2 鑄件的凝固和收縮   

6、     鑄件的凝固過程如果沒有合理的控制,鑄件易產(chǎn)生縮孔,縮松                一 鑄件的凝固        1 凝固方式:   鑄件凝固過程中,其斷面上一般分為三個區(qū): 1固相區(qū) 2凝固區(qū) 3液相區(qū) 對凝固區(qū)影響較大的是凝固區(qū)的寬窄,依此劃分凝固方式. 1)     逐層凝固: 純金屬,共晶

7、成分合金在凝固過程中沒有凝固區(qū),斷面液,固兩相由一條界限清楚分開,隨溫度下降,固相層不斷增加,液相層不斷減少,直達中心. 2)     糊狀凝固 合金結晶溫度范圍很寬,在凝固某段時間內,鑄件表面不存在固體層,凝固區(qū)貫穿整個斷面,先糊狀,后固化.故- 3)     中間凝固 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間.         2 影響鑄件凝固方式的因素 1)    合金的結晶溫度范圍 范圍小: 凝固區(qū)窄,愈傾

8、向于逐層凝固 如: 砂型鑄造, 低碳鋼 逐層凝固, 高碳鋼 糊狀凝固 2)    鑄件的溫度梯度 合金結晶溫度范圍一定時,凝固區(qū)寬度取決于鑄件內外層的溫度梯度. 溫度梯度愈小,凝固區(qū)愈寬.(內外溫差大,冷卻快,凝固區(qū)窄)                   二 合金的收縮    液態(tài)合金從澆注溫度至凝固冷卻到室溫的過程中,體積和尺寸減少的現(xiàn)象-.是鑄件許多缺陷(縮孔,縮松,裂紋

9、,變形,殘余應力)產(chǎn)生的基本原因.        1 收縮的幾個階段 1)    液態(tài)收縮: 從金屬液澆入鑄型到開始凝固之前. 液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度質開始凝固的溫度的溫差成正比. 2)    凝固收縮: 從凝固開始到凝固完畢. 同一類合金,凝固溫度范圍大者,凝固體積收縮率大.如: 35鋼,體積收縮率3.0%, 45鋼 4.3% 3)     固態(tài)收縮: 凝固以后到常溫.  固態(tài)收縮影響鑄件尺寸,故用線收縮表示.

10、60;       2 影響收縮的因素 1)     化學成分: 鑄鐵中促進石墨形成的元素增加,收縮減少. 如: 灰口鐵 C, Si,收,S 收.因石墨比容大,體積膨脹,抵銷部分凝固收縮. 2)    澆注溫度: 溫度 液態(tài)收縮 3)    鑄件結構與鑄型條件 鑄件在鑄型中收縮會受鑄型和型芯的阻礙.實際收縮小于自由收縮. 鑄型要有好的退讓性.         3 縮孔

11、形成 在鑄件最后凝固的地方出現(xiàn)一些空洞,集中縮孔. 純金屬,共晶成分易產(chǎn)生縮孔 *產(chǎn)生縮孔的基本原因: 鑄件在凝固冷卻期間,金屬的液態(tài)及凝固受縮之和遠遠大于固態(tài)收縮.          4 影響縮孔容積的因素(補充) 1)    液態(tài)收縮,凝固收縮 縮孔容積 2)    凝固期間,固態(tài)收縮,縮孔容積 3)    澆注速度  縮孔容積 4)    澆注速度  液態(tài)收縮 易產(chǎn)生縮孔

12、          5 縮松的形成   由于鑄件最后凝固區(qū)域的收縮未能得到補足,或者,因合金呈糊狀凝固,被樹枝狀晶體分隔開的小液體區(qū)難以得到補縮所至. 1)    宏觀縮松 肉眼可見,往往出現(xiàn)在縮孔附近,或鑄件截面的中心.非共晶成分,結晶范圍愈寬,愈易形成縮松. 2)    微觀縮松 凝固過程中,晶粒之間形成微小孔洞- 凝固區(qū),先形成的枝晶把金屬液分割成許多微小孤立部分,冷凝時收縮,形成晶間微小孔洞.  凝固區(qū)愈寬,愈易形成微觀縮松,對

13、鑄件危害不大,故不列為缺陷,但對氣密性,機械性能等要求較高的鑄件,則必須設法減少.(先凝固的收縮比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三個收縮,先凝固的有凝,固二個收縮區(qū)-這也是形成微觀縮松的基本原因.與縮孔形成基本原因類似)          6 縮孔,縮松的防止辦法   基本原則: 制定合理工藝補縮, 縮松轉化成縮孔.  順序凝固: 冒口補縮  同時凝固: 冷鐵厚處. 減小熱應力,但心部縮松,故用于收縮小的合金. l     

14、0;       安置冒口,實行順序凝固,可有效的防止縮孔,但冒口浪費金屬,浪費工時,是鑄件成本增加.而且,鑄件內應力加大,易于產(chǎn)生變形和裂紋.主要用于凝固收縮大,結晶間隔小的合金. l             非共晶成分合金,先結晶樹枝晶,阻礙金屬流動,冒口作用甚小. l            

15、對于結晶溫度范圍甚寬的合金,由于傾向于糊狀凝固,結晶開始之后,發(fā)達的樹枝狀骨狀布滿整個截面,使冒口補縮道路受阻,因而難避免顯微縮松的產(chǎn)生.顯然,選用近共晶成分和結晶范圍較窄的合金生產(chǎn)鑄件是適宜的. §3 鑄造內應力,變形和裂紋   凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中,其固態(tài)收縮若受到阻礙,鑄件內部就發(fā)生內應力,內應力是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的基本原因.(有時相變膨脹受阻,負收縮)                  

16、60;  一 內應力形成         1 熱應力: 鑄件厚度不均,冷速不同,收縮不一致產(chǎn)生.   塑性狀態(tài): 金屬在高于再結晶溫度以上的固態(tài)冷卻階段,受力變形,產(chǎn)生加工硬化,同時發(fā)生的再結晶降硬化抵消,內應力自行消失.(簡單說,處于屈服狀態(tài),受力變形無應力)   彈性狀態(tài): 低于再結晶溫度,外力作用下,金屬發(fā)生彈性變形,變形后應力繼續(xù)存在. 舉例: a) 凝固開始,粗 細處都為塑性狀態(tài),無內應力 兩桿冷速不同,細桿快,收縮大,受粗桿限制, 不能自由收縮,相對被拉長,粗桿相對被壓縮,結果 兩桿

17、等量收縮. b) 細桿冷速大,先進如彈性階段,而粗桿仍為塑性階段,隨細桿收縮發(fā)生塑性收縮,無應力. c) 細桿收縮先停止,粗桿繼續(xù)收縮,壓迫細桿,而細桿又阻止粗桿的收縮,至室溫, 粗桿受拉應力(+),(-)   由此可見,各部分的溫差越大,熱應力也越大,冷卻較慢的部分形成拉應力,冷卻較快的部分形成壓應力. 預防方法: 1 壁厚均勻 2 同時凝固薄處設澆口,厚處放冷鐵 優(yōu)點: 省冒口,省工,省料 缺點: 心部易出現(xiàn)縮孔或縮松,應用于灰鐵錫青銅,因灰鐵縮孔、縮松傾向小，錫青銅糊狀凝固，用順序凝固也難以有效地消除其顯微縮松。      &#

18、160;   2 機械應力 合金的線收縮受到鑄型或型芯機械阻礙而形成的內應力。 機械應力是暫時的,落砂后,就自行消失.*機械應力與熱應力共同作用,可能使某些部位增加了裂紋傾向. 預防方法: 提高鑄型和型芯的退讓性.          3 相變應力   冷卻過程中,固態(tài)相變時,體積會發(fā)生變化.如AP, AP體積會增大,Fe3C石墨,體積.  若體積變化受阻.則產(chǎn)生內應力- 鐵碳合金三種應力在鑄件不同部位情況如下表: 鑄件部位   熱應力 相變應力 機械應力 共析轉變

19、石墨化 落砂前 落砂后 薄或外層 -     +   + +   0 厚或內層 +     -   -   +   0 前面講過預防應力方法,若產(chǎn)生應力,還可通過自然時效和人工時效的方法消除應力.                二 變形與防止  鑄件通過自由變形來松弛內應力,自發(fā)過程.鑄件廠發(fā)生不同程度的變形. 舉例: 平板鑄件 平板中心

20、散熱慢,受拉力.平板下部冷卻慢. 發(fā)生如圖所示變形   防止方法: 1壁厚均勻,形狀對稱,同時凝固. 2 反變形法(長件,易變形件) 殘余應力:  自然時效,  人工時效-低溫退火  550650                三 鑄件的裂紋與防止   鑄件內應力超過強度極限時,鑄件便發(fā)生裂紋.    1 熱裂紋: 高溫下形成裂紋    特征: 裂紋短,縫寬,形狀曲折

21、.縫內呈氧化色,無金屬光澤,裂縫沿晶粒邊界通過,多發(fā)生在應力集中或凝固處.  灰鐵,球鐵熱裂少,鑄鋼,鑄鋁,白口鐵大.    原因: 1  凝固末期,合金呈完整骨架+液體,強,塑          2   含S熱脆   3  退讓性不好 預防:  設計結構合理,  改善退讓性,   控制含S量     2 冷裂紋:  低溫下裂紋   特征

22、: 裂紋細,連續(xù)直線狀或圓滑曲線,裂口表面干靜,具有金屬光澤,有時里輕微氧化色   原因: 復雜大工件受拉應力部位和應力集中處易發(fā)生; 材料塑性差;  P冷脆   預防: 合理設計,減少內應力,控制P含量, 提高退讓性 §4  鑄件中的氣體        常見缺陷, 廢品1/3. 氣體在鑄件中形成孔洞.               一 氣孔對鑄件質量的影響

23、 1 破壞金屬連續(xù)性    2 較少承載有效面積  3 氣孔附近易引起應力集中,機械性能 k  -1   4 彌散孔,氣密性                二 分類(按氣體來源)   1 侵入氣孔: 砂型材料表面聚集的氣體侵入金屬液體中而形成.      氣體來源: 造型材料中水分, 粘結劑,各種附加物.   

24、;      特征: 多位于表面附近,尺寸較大,呈橢圓形或梨形孔的內表面被氧化.      形成過程: 澆注-水汽(一部分由分型面,通氣孔排出,另一部分在表面聚集呈高壓中心點)氣壓升高.溶入金屬-一部分從金屬液中逸出澆口, 其余在鑄件內部,形成氣孔.     預防: 降低型砂(型芯砂)的發(fā)起量,增加鑄型排氣能力.  2 析出氣孔: 溶于金屬液中的氣體在冷凝過程中,因氣體溶解度下降而析出, 使鑄件形成氣孔.      

25、 原因: 金屬熔化和澆注中與氣體接觸(H2  O2  NO CO等)        特征: 分布廣,氣孔尺寸甚小, 影響氣密性  3 反應氣孔: 金屬液與鑄型材料,型芯撐,冷鐵或溶渣之間,因化學反應生成的氣體而形成的氣孔.           如: 冷鐵有銹   Fe3O4 + C Fe + CO  冷鐵附近生成氣孔     防止: 冷鐵 型芯撐表面不得有銹

26、蝕,油污,要干燥.                      §5 鑄件質量控制    1 合理選定鑄造合金和鑄件結構.    2合理制定鑄件技術要求(允許缺陷,具有規(guī)定)    3 模型質量檢驗(模型合格鑄件合格)    4 鑄件質量檢驗(宏觀, 儀器)    5 鑄件熱處理: 消除應力

27、,  降低硬度,提高切削性,保證機械性能,退火,正火等                                          第二章  常用鑄造合金   &#

28、160;                                    §1 鑄鐵   鑄鐵通常占機器設備總重量的50%以上.(2.54.0%C)       &

29、#160; 一 分類   1 按C在鑄鐵中存在形式不同,可分三類:   1) 白口鑄鐵: C微量溶于F外,全部以Fe3C形式存在, 斷面銀白,硬,脆,難機械加工,很少用于制造零件.  僅用于不沖擊,耐磨件.  如軋輥     主要用途: 煉鋼原料. 也可處理成可鍛鑄鐵.  2) 灰口鑄鐵: C微量溶于鐵素體外,全部或大部以石墨形式存在,斷口灰色,應用最廣. 3) 麻口鑄鐵: 有石墨,萊氏體.屬于白口鐵和灰口鐵之間的過渡組織,斷口黑白相間,麻點.硬,脆,難加工     2 根據(jù)石墨形態(tài)的

30、不同,灰口鐵又分為: 1)    普通灰口鑄鐵: 石墨 片狀 2)    可鍛鑄鐵:          團絮狀 3)    球墨鑄鐵:          球狀 4)    蠕墨鑄鐵:          蠕蟲狀

31、      3 按化學成分: 普通鑄鐵 合金鑄鐵: Si>4%  Mn> 2%  或一定量的Ti  Mo  Cr  Cu等               二 灰口鑄鐵: 占鑄鐵產(chǎn)品的80% 以上      1 性能 顯微組織: 金屬基體(鐵素體,珠光體)+片狀石墨  相當于在鋼的基體上嵌入大量的石墨片

32、60;1) 機械性能: b   E 塑,韌-0.    脆性(crispy)材料 石墨, 軟 脆 強 比重小 1)    由于石墨的存在,減少了承載的有效面積. 2)    石墨片的邊緣形成缺口,應力集中,局部開裂,形成脆性斷裂,基本強度只利用3050% 石墨越多,越粗大,分布越不均或呈方向性,則對基體的割裂越嚴重,機械性能越差.   * 灰口鑄鐵的抗壓強度受石墨的影響較小,與鋼的抗壓強度近似.  灰口鐵的機械性能還與金屬基體類別有關 (1) 珠光體灰口鐵: 珠光體

33、基體上分布細小,均勻的石墨.                  石墨對基體割裂較輕,故機械性能好. 如齒輪 (2) 珠光體鐵素體灰口鐵:  珠光體與鐵素體混合基體上分布粗大石墨, 強 適于一般機件,鑄造性,切削加工性,減振性,均由于前者.如齒輪箱 (3) 鐵素體灰口鐵 鐵素體基體分布多而粗大的石墨片 強 硬 塑 ,韌性差(基體的作用遠趕不上石墨對基體的割裂作用) 2) 工藝性能: 脆性材料 不能鍛壓; 可焊性差(易裂紋,焊區(qū)白

34、口,難加工) 鑄造性能好(缺陷少); 切削性能好(因石墨,崩碎切屑) 3) 減振性: 石墨有緩沖作用,阻止振動能量傳播,適于機床床身等 4) 耐磨性: 1 石墨是潤滑劑,脫落在磨擦面上.                2 灰口鐵摩擦面上形成大量顯微凹坑,能起儲存潤滑油的作用,是摩擦面上保持油膜連續(xù).              

35、適于 導軌  襯套  活塞環(huán)等 5) 缺口敏感性: 石墨已在鐵素體基體上形成大量的缺口.所以,外來缺口(鍵槽,刀痕)對灰口鐵的疲勞強度影響甚微,提高了零件工作的可靠性                  2 影響鑄鐵組織和性能的因素 * 鑄鐵中的碳 可能以化合狀態(tài)(Fe3C)或自由狀態(tài)(石墨)存在. 灰鐵中,  一方面分析: C化合=0.8%時,為珠光體灰鐵,石墨片細小,分布均勻,強 硬度高,可制造較重要的零

36、件.        C化合 < 0.8%時,珠光體+鐵素體灰口鐵  強度低,適于一般機件,其鑄造性能,切削加工性和減振性均優(yōu)于前者.        C化合=0 時鐵素體灰口鐵    強 硬低  塑 韌 很少用       另一方面分析: 鑄鐵的組織和性能與石墨化程度有關. * 影響石墨化的主要因素:   1)化學成分:  C 石墨化  

37、60;          Si石墨化(Si與Fe結合力比與C強,能增大鐵水和固態(tài)鑄鐵中碳原子的游離擴散能力)     (1) C ,Si過高,形成鐵素體灰鐵,強                過低,易形成硬脆的白口組織,并給熔化和鑄造增加困難.         合理含量

38、: 2.54.0%C,1.03.0%Si     (2) S 石墨化  FeS熱脆  易形成白口         一般0.15% 以下.       (3)Mn 石墨化 合理含量: 0.51.4% 少量:Mn+SMnS, Mn+ FeSFe+MnS, MnS比重小,進入溶渣.Mn溶于F,提高基體強度. 過多: 阻止石墨化.     (4)P 促進石墨化,但不明顯,多冷脆  合理量 0.3

39、% 以下  2)冷卻速度: 冷卻速度增加 阻礙石墨化  灰口麻口白口             3 灰口鐵的孕育處理 為了提高灰口鐵的強度,硬度,盡量使石墨片細化,對其進行孕育處理.即加入許多外來質點,增加石墨結晶核心,得到珠光體灰鐵,受冷卻速度影響小  孕育鑄鐵(又叫變質鑄鐵),適于較高強度,高耐磨性,氣密性鑄件     常用孕育劑:令Si 75%的硅鐵,加入量為鐵水的0.250.6%.沖入孕育劑. 與Si對石墨化影

40、響一致             4 灰口鑄鐵的生產(chǎn)特點 1)    沖天爐熔煉: Si Mn易氧化. 配料時增加含量. 為降低含S量,選優(yōu)質鐵料和焦炭,減少從焦炭中吸S.在熔煉高牌號鑄鐵時,加廢鋼以控制含C量.(如孕育鑄鐵,原鐵水含C,Si低,防止加入孕育劑后石墨粗) 2)    鑄造性能優(yōu)良,便于鑄出薄而復雜的鑄件,(流動性好,收縮) 3)    一般不需冒口,冷鐵,使工藝簡化. 4) 

41、;   一般不用熱處理,或僅需時效.             5 牌號和用途   牌號: HT+三位數(shù)  HT灰鐵, 數(shù)抗拉強度參考值 Mpa  (N/mm2) * 選牌號時必須參考壁厚 類別 鑄件壁厚mm 抗拉強度Mpa 硬度HBS 類別 鑄件壁厚mm 抗拉強度Mpa 硬度HBS HT100 2.510 1020 2030 3050 130 100 90 80 110167 93140 87131 82122 HT150 2.510

42、1020 2030 3050 175 145 130 120 136205 119179 110167 105157 此表中的鑄件壁厚為鑄件工作時主要負荷處的平均厚度.            三 可鍛鑄鐵(又叫馬鐵)   白口鐵晶石墨化退火而成的一種鑄鐵 石墨呈團絮狀,故抗拉強度 且塑,韌        1 牌號及應用: KTH(KTZ)+3位數(shù)+2位數(shù) KTHF基體  黑心   

43、60; KTZ-P基體  3位數(shù)抗拉強度, 2位數(shù)-延伸率 如KTH30006, KTZ45006 應用: 形狀復雜,承受沖擊載荷的薄壁小件(KTH),曲軸,連桿,齒輪等(KTZ)        2 生產(chǎn)特點   生產(chǎn)過程: 白口鐵石墨化退火(920980,保溫1020h)團絮狀石墨   必須采用C,Si含量低的鐵水,防石墨化. 通常2.42.8%C, 0.41.4%Si 熔點比灰鐵高,凝固溫度范圍大,流動性不好,液固兩相區(qū)寬,砂型耐火性要求高.     

44、 周期長(4070h),成本高.                     四 球墨鑄鐵    鐵水中加入球化劑,孕育劑          1 球鐵的組織和性能   組織: 鐵素體球鐵: 塑性,韌性         鐵素體+珠光體球

45、鐵: 兩者之間 珠光體球鐵: 強度,硬度  牌號: QT+三位數(shù) + 兩位數(shù) 數(shù)字含義與可鍛鑄鐵相同 性能: 強度 塑性韌性遠遠超過灰鐵,由于可鐵,  鑄造性,減振性,切削性,耐磨性等良好 疲勞強度語中碳鋼接近 熱處理性能好(退火,正火,調質等,淬火(等溫淬火) 應用: 受力復雜,負荷較大的重要零件 鑄造工藝比鑄鋼簡單,成本低,性能好,代許多鑄鋼,可鍛鑄鐵件            2 生產(chǎn)特點 (1)鐵水: C(3.64.0%)接近共晶成分,可改善鑄造性能和球化結果 

46、0;        S(<=0.07%)S易與和球化劑合成硫化物,浪費球化劑          P(<=0.1%)提高塑性,韌性  鐵水出爐1400 以防球化后溫度過低. (2)球化處理和孕育處理 球化劑(稀土鎂合金), 使石墨呈球狀析出 孕育劑: (硅鐵75%Si)促使石墨化,防白口.使石墨細化,分布均勻 先用2/3鐵水沖入球化劑,充分反應后,用1/3鐵水沖入孕育劑,進行孕育. 處理后的鐵水要及時澆注,保證球化效果. (3

47、)鑄造工藝: 比灰鐵易產(chǎn)生縮孔,縮松,夾渣等  a 熱節(jié)上安冒口,冷鐵補縮  b 增加鑄型剛度,防止鑄件外形擴大石墨膨脹 c S 殘余鎂量 降低型砂含水量氣孔(侵入) Mg+H2O=MgO+H2   MgS + H2O = MgO+ H2S D 澆注系統(tǒng)應使鐵水平穩(wěn)流入,并有良好的擋渣效果 (4)熱處理: 退火: 鐵素體基體,塑 韌QT420-10以上            正火: 珠光體基體  強度 硬 QT600-2以上.  

48、60;                          §2 鑄鋼 鋼鐵件也是一種重要的鑄造合金,產(chǎn)量僅次于灰鐵,約為可鐵和球鐵的和.           一 鑄鋼的類別和性能 二類: 鑄造碳鋼  應用廣泛: ZG+兩位數(shù)(含C萬分之幾)

49、 鑄造合金鋼 性能: 強 塑 韌  可焊性 應用: 適于制造形狀復雜的,強和韌性要求高的零件 鑄焊大件   火車輪  鍛錘機架等          二 生產(chǎn)特點     1 熔煉: 電弧爐(多用),感應爐(合金鋼中小件),平爐等 電弧爐:利用電極與金屬爐料間電弧產(chǎn)生熱量熔煉金屬.  優(yōu)點:鋼液質量高,熔煉速度快(一爐23h)溫度容易控制,適于各類鑄鋼件  原料:廢鋼 生鐵  鐵合金等  造渣材料 

50、 氧化劑  增碳劑等 感應爐: 利用感應圈中交流電的感應作用,使金屬爐料(鋼液)產(chǎn)生感應電流,產(chǎn)生熱量.  優(yōu)點: 加熱速度快,熱量散失少.氧化輕.          2 鑄造工藝:   鋼澆注溫度高,流動性差,易吸氣,氧化.體積收縮約為鑄鐵的三倍,易產(chǎn)生缺陷(氣孔縮松 變形 裂紋等) 型砂: 高耐火性  強 透氣 退讓性  加冒口,冷鐵消耗大量鋼水          3 熱處理

51、60; 晶粒粗大.組織不均,內應力,強 塑 正火: 機械性能 成本  內應力   退火: 機械性能 成本  內應力 形狀復雜,易裂紋的鑄件,或易硬化的鋼退火為宜.                  §3 有色金屬        一 銅及銅合金     1 純銅: 導電 導熱 塑(面心)  強 硬 &

52、#160;   2 黃銅: Cu + Zn普通黃銅  Cu + Zn + Pb,Al,Si等 特殊黃銅               可鑄可鍛      3 青銅: 除黃銅,白銅(銅鎳合金)以外的,銅與其它元素組成.  錫青銅: Sn + Cn 耐磨 耐蝕  鋁青銅: 耐磨 耐蝕       4 鑄造工藝 1) 

53、0;  熔煉: 易氧化 吸氣   防氧化: 液面蓋上溶劑(碎玻璃,蘇打,鵬砂) 脫氧:Cu+O2-Cu2O(氧化亞銅)塑加磷銅 脫氧 普通黃銅和鋁青銅因有Zn能脫氧 除氣: 錫青銅: 吹N2, N2 上浮帶出H2 .      鋁青銅: 吹N2                        

54、;      黃銅: 沸騰法Zn(907)蒸汽帶出H2 精煉除渣:鋁青銅液中有AL2O3,加堿性溶劑(蘇打,瑩石等)精練,造出比重小,熔點低的溶渣. 熔煉用坩堝爐 2)    鑄造: 細砂鑄型光潔 減少切削量,粘砂 澆注時勿斷流防氧化 澆注系統(tǒng)使液流平穩(wěn)流入防飛濺 加冒口補縮(錫青銅出外)                    

55、 二 鋁及鋁合金    1 純鋁: 導電 導熱 塑 抗蝕(Al2O3)  L1 L2L7 號大,越不純    2 鋁合金: 比重輕 熔點低  導電  導熱 耐蝕 鑄造鋁合金分四類:     鋁硅合金(硅鋁明): 機械性能 耐蝕性,鑄造性  適于形狀復雜或氣密性要求高的零件. 如 內燃機氣缸     鋁銅合金: 強,耐熱 比重大,鑄造性(熱裂紋疏松) 應用: 高強度,高溫件 如活塞  牌號: ZL201     鋁鎂合

56、金:強度 耐蝕 耐熱 鑄造性 應用: 受沖擊載荷 耐蝕件,形狀簡單     鋁鋅合金: 強較高 抗蝕 熱裂紋           應用:汽車 拖拉機發(fā)動機零件,日用品.     3 鑄造工藝 1)    熔煉: 除氣(H2)除渣(Al2O3) 常用方法,用鐘罩壓入六氯乙烷(C2Cl6) 3C2Cl6 + 2Al-2AlCl3+3C2Cl4 AlCl3沸點183, C2Cl4 沸點121 帶出H2 或3ZnCl2 +

57、2Al=3Zn + 2AlCl3 防氧化: 加KCl  NaCl 溶劑 2)     鑄造:與銅合金相同 第三章 砂型鑄造   目前,鑄件生產(chǎn)的主要方法,砂型鑄件占鑄件總量的90%以上,可生產(chǎn)各種鑄鋼,灰鐵,球鐵,可鍛鑄鐵,有色金屬等.用于鑄造各種機械零件 砂型鑄造生產(chǎn)過程: 配砂造型烘干  制模     熔化   澆注落砂清理檢驗 配砂造芯烘干 造型操作順序: 1安放鑄模 2套下箱,撒防粘材料 3蓋上面砂 4鏟填背砂 5用尖頭砂沖舂砂 6用平頭砂沖舂砂 

58、 7刮去多余型砂 8翻轉下型 9撒分型砂 10吹去鑄模上的分型砂 11撒防粘材料 12加面砂 13填上型 14扎通氣孔 15去上型 16 起模 17挖澆口 18合箱澆注.                           §1 型砂及型芯砂         

59、 一 型砂(芯)性能 1強度:型砂在外力作用下,不易破壞的性能,強度不足,會造成塌箱,砂眼等 2透氣性:型砂之間本身有空隙,具有透氣的能力.透氣性不好,易出現(xiàn)氣孔. 3耐火性:型砂在高溫金屬液的作用下而不軟化,熔化.若耐火性不足,砂粒粘在鑄件表面上形成一層硬皮,造成切削加工困難,粘砂嚴重,鑄件報廢. 4退讓性:型(芯)砂具有隨鑄件的冷卻收縮而被壓縮其體積的性能.   若退讓性不足,鑄件收縮受阻,內應力加大,甚至產(chǎn)生裂紋、變形等.加鋸末、木屑,提高退讓性.         二 型砂的分類、成分和應用

60、60;     1 粘土砂:砂子,粘土,水,附加物(煤粉,木屑等).應用廣泛: 1) 不受鑄件大小,重量,尺寸,批量影響. 2) 鑄鋼,鑄鐵,銅,鋁合金等均可鑄. 3)    手工,機器造型均可. 4)    粘土來源廣,價低. 粘土砂分兩類: 濕型砂:中,小件.               干型砂:質量要求高的件,大件.    

61、0;   2 水玻璃砂:水玻璃(硅酸鈉的水溶液)為粘結劑 優(yōu)點:不需烘干,硬化速度快,生產(chǎn)周期短,強度高,易機械化. 缺點:易粘砂,出砂性差,回用性差.        3油砂:植物油為粘結劑(桐油,亞麻油),油在烘烤時生成強度很高的氧化膜. 優(yōu)點:干強度高,不易吸濕返潮,退讓性,出砂性,不易粘砂,內腔光滑. 缺點:價格高        5          樹脂砂:合

62、成樹脂作粘結劑. 優(yōu)點:生產(chǎn)率高,不需烘干,強度高,型芯尺寸精確,表面光滑,退讓性,出砂性好.                        §2  造型方法選擇 造型是砂型鑄造最基本的工序,造型方法選擇的是否合理,對鑄件質量和成本有著重要的影響.          &

63、#160;  一 各種手工造型方法的特點和應用 優(yōu)點:操作靈活,適應性強,模型成本低,生產(chǎn)準備時間短. 缺點:鑄件質量差,生產(chǎn)率低,勞動強度高. 應用:單件,小批.      1 按砂箱分:兩箱:基本方法,各種批量,大小件            三箱:手工,單件,小批,兩個分型面            地坑:小批,大,中件   

64、         脫箱:小件           劈箱:大件,如機床床身      2 按模型分: 整模:最大截面在一端,且為平面 分模:最大截面在中部 活塊:有突出部位,難起模,單件,小批 控砂:分型面為非平面,要求整模,單件,小批 刮板:回轉件,輪 假箱:成批,需控砂的件 假箱:造型前先做一個特制的假箱,來代替造型用的底板,然后做下型,由下型做上型.   假箱:(1)先假箱

65、 (2)放模型 (3)砂托 (4)高至突點 (5)下型 (6)由下型做上型.               二 機器造型及其工藝特點 優(yōu)點:生產(chǎn)率高,鑄件尺寸精確,光潔度高,加工余量少,勞動強度小,大批量生產(chǎn). 缺點:廠房,設備等要求高,投資大,批量生產(chǎn)才經(jīng)濟,只適于兩箱(中箱無法緊實),不宜用活塊.               

66、          §3 澆注位置與分型面的選擇 澆注位置-指金屬澆注時鑄件所處的空間位置 分型面-指砂箱間的接觸表面         一 澆注位置選擇原則: 鑄件澆注位置對鑄件質量,造型方法等有很大影響,應注意以下原則:         1鑄件重要的加工面應朝下: 1)    若做不到,可放側面或傾斜 2) 

67、0;  若有幾個加工面,則應把較大的放下面. 如導軌面是關鍵面，不允許有缺陷,則要放下面,傘齒輪           2 鑄件的大平面應朝下 原因:上表面出現(xiàn)缺陷,尤其易夾砂.            3 面積大的薄壁部分放下面或側面 有利于金屬充填,防止?jié)膊蛔?         4 易形成縮孔的鑄件,厚的部分放在鑄型上部或側面,便于安置冒

68、口,以補縮.                      二 鑄型分型面的選擇原則 分型面選擇的合理可以簡化造型操作,提高勞動生產(chǎn)率.      1 便于起模,故分型面應選擇在鑄件最大截面處 (手工造型時,局部阻礙起模的凸起可做活塊)      2 應盡量減少分型面和活塊數(shù)量(中小件)    

69、;  3應盡量使鑄件的重要加工面或大部分加工面和加工基準面位于同一砂型中      4 盡量采用平直分型面,以簡化操作及模型制造       5 盡量減少型芯和便于下芯,合型及檢驗位置                          &#

70、160;   §4  工藝參數(shù)的選擇         一 機加余量和鑄孔     1 金屬種類: 灰口鑄鐵:表面平整,加工余量少. 鑄    鋼:澆注強度高,表面不平,加工余量大. 有色金屬:表面光潔.       2 生產(chǎn)條件:大批量生產(chǎn):機器造型,加工余量少.          

71、60; 小批量生產(chǎn):手工造型,加工余量大.      3.尺寸位置: 尺寸大:變形大,加工余量大. 鑄件頂面與底面,側面比,表面質量差,余量大. 孔: 鑄鐵 d30mm,鑄鋼 d60mm,一般不鑄,因鑄出造型工藝復雜,質量不易保證,反而給機加帶來困難.       二 拔模斜度:     為起模方便,把垂直壁做成斜的.     與立壁高度,造型方法,模型材料等有關,一般15-3°     機器造型比手工斜度

72、小     木模比金屬模斜度大     立壁高斜度小      三 收縮率:     收縮量鑄件尺寸×鑄造收縮率 灰鐵: 0.71.0%      鑄鋼: 1.32.0%    錫青銅: 1.21.4% 因收縮是非自由的,所以受鑄件形狀,尺寸的影響.       四 型芯固定(一般靠型芯頭) 型芯頭的形狀和尺寸對于型芯的裝配工藝

73、性和穩(wěn)定性有很大影響. (1)垂直芯頭-上芯頭斜度大,高度小些,便于和箱,若垂直型芯粗,短,上芯頭可省略. 下芯頭斜度小,高度大些,穩(wěn)定. 對于只能做上芯頭的型芯,做成吊芯或蓋板型芯. (2)水平芯頭-芯頭較長,芯頭也有斜度,便于下芯合箱,懸壁型芯頭必須長而大,以支持型芯,防下垂,或被金屬液抬起.                         §5 冒口與

74、冷鐵的應用     一 冒口應用：主要作用-補縮,同時能排氣,集渣.     1 冒口設置原則: (1) 保證順序凝固,放在最后凝固部分   -基本作用 (2) 盡量放在鑄件最高處,有利補縮,熔渣易浮出. (3) 冒口最好放在內澆口附近,使金屬液通過冒口再進入鑄型,提高補縮效果. (4) 盡量避開易拉裂部位;不影響自由收縮. (5) 盡量放在需加工部位,便于清理.     2 冒口大小,依合金收縮性質及具體鑄件凝固條件查手冊.      二 冷鐵

75、應用:   1 分類: 非冷鐵:只和鑄件外表面接觸而起激冷作用,與型砂一起清出,不重復使用. 內冷鐵:澆注后冷鐵被金屬液包圍與鑄件熔合在一起.有氣密性要求的部分 不能用.   2 作用: (1)    減少冒口數(shù)量: 改善凝固順序,有利外縮. (2)    可減少冒口尺寸: 加內冷鐵,加快鑄件冷卻. (3)    消除局部熱節(jié)處的縮孔和縮松: 加外冷鐵. (4)    防止鑄件產(chǎn)生裂紋: 同時凝固,如兩壁交接處放冷鐵,以消除熱節(jié). (5) 

76、60;  提高鑄件硬度和耐磨性: 利用外冷鐵加快冷卻,細化組織,提高硬度.                        第四章   特種鑄造                  &

77、#160;      §1  金屬型鑄造                                         

78、;   將液態(tài)合金澆入金屬鑄型,得到鑄件.      一 金屬型:    垂直式,水平式,復合式    垂直式: 易取件,沒澆注系統(tǒng)多用. 材  料: 灰鐵,要求高  鑄鋼 內  腔: 金屬型芯,砂芯. 有抽芯機構      二 鑄造工藝: 金屬型導熱快,沒有退讓性,透氣性.     1 金屬型應保持一定的工作溫度. 具有良好的充型條件和一定的激冷作用. 1) 

79、60;  噴刷涂料前預熱. 保證涂料層致密,均勻.  合金鑄鐵80150; 鑄鋼100250. 2)    澆注前預熱 降冷卻速度,防白口.     2 噴刷涂料 1)    減緩冷卻速度,防白口      2) 防高溫液體對鑄型直接沖刷   3)    有一定蒸汽,排氣能力,防氣孔.  鑄  鐵石墨粉涂料,炭墨涂料;  鋁合金氧化鋅涂料,滑石粉  

80、;   3 合理澆注溫度:    導熱快,t澆 比砂型高2035     4 適宜出型時間    收縮快出型難          冷速大白口          三特點 1多次澆注,節(jié)工時,型砂,提高生產(chǎn)率          2改善勞動條件 3鑄件光潔

81、度高                       4組織致密,機械性能高 5成本高,周期長,工藝要求嚴,易出現(xiàn)白口,多用于生產(chǎn)有色金屬                     &#

82、160;        §2 壓力鑄造 高壓下(5500MPa)快速(0.0010.2)將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入金屬鑄型中,并在壓力下結晶. 專用設備:壓鑄機  專用壓型壓型       一工藝過程  見書中P42       二特點   1精度,表面質量  最小鑄孔直徑 0.7mm    2可壓除形狀復雜的薄壁件.(高壓  沖型)

83、60; 3鑄件強,硬 (壓力下結晶致密)   4 生產(chǎn)率  易自動化   5投資大,適于批量   6種類受限,不宜壓鑄高熔點合金   7壓速高,易形成氣孔 8不宜熱處理 應用:汽車 儀表行業(yè),廣泛應用.                              

84、;                     §3 熔模鑄造 溶膜鑄造是用易熔材料制成模型,然后在模型上涂掛耐火材料,經(jīng)硬化后,在將模型熔化排出型外,從而獲得無分型面的鑄型,鑄型焙燒后即澆注         一工藝過程 1蠟模制作 1)    壓型:制蠟模的專用模具,鋼 銅 鋁 切削而成 2

85、)    蠟模的壓制:石蠟,峰蠟,硬脂酸,松香等,將熔化的蠟料壓入壓型中,冷凝后取出,修去毛刺,得到蠟模 3)    蠟模組裝:若干蠟模焊在一個直澆棒上. 2結殼:蠟模涂上涂料,硬化 干燥等 1)    浸涂料(石英粉+粘結劑的糊狀物)表面光潔 2)    撒砂(粗石英砂)的目的:增厚型殼 3)    硬化(水玻璃+NH4CLSIO2)化學硬化 3脫蠟 焙燒 1)    脫蠟:熱水或水蒸氣 2)  

86、;  焙燒:加熱 8001000提高型殼強度 4 填砂:澆注 1)    填砂:型殼放入鐵箱中,周圍干砂充填 2)    澆注:趁熱(600700)進行澆注 5落砂 清理 冷卻后,破壞型殼,取出鑄件,去澆口,毛刺,退火或正火,以便得到所需機械性能.            二特點和應用  1鑄造精度,光潔度高,且可澆注形狀復雜的件  2能鑄造各種合金(型殼是高級耐火材料)  3單件,小批,大批量生產(chǎn)

87、均可  4少 無切削加工(Ra3.21.6um)稍磨  5材料貴,工藝過程繁雜,生產(chǎn)周期長. 應用: 使用高熔點合金精密鑄件的成批,大量生產(chǎn),形狀復雜,難以切削加工的小零件. 如:汽輪機葉片,工藝品                        §4離心鑄造   將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(2501500r/min)的鑄型中,使金屬液在離心力

88、作用下充填鑄型并結晶.       一基本方式  1立式:圓筒件 自動形成內腔,壁厚不均用高度小的件.  2臥式:壁厚均勻,適于長筒,可雙金屬澆注.       二特點應用                         第三部分 

89、0; 金屬壓力加工               概述        一     什么是壓力加工 靠外力使金屬材料產(chǎn)生塑性變形而得到預定形狀與性能的制件（毛坯或零件）的加工方法。 外力 沖擊力：錘類        靜壓力：壓力機 各類鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金都具有一定的塑性，因此，都能在熱態(tài)或冷態(tài)下

90、進行壓力加工。 應用廣泛：運輸工具96%；    汽車拖拉機95%； 航天、航空90%；  農用機械工業(yè)80%。        二 分類 1 軋制：金屬坯料在兩個回轉軋輥的縫隙中受壓變形以獲得各種產(chǎn)品的加工方法。靠摩擦力，坯料連續(xù)通過軋輥間隙而受壓變形。         主要產(chǎn)品：型材、圓鋼、方鋼、角鋼、鐵軌等。 2 擠壓：金屬坯料在擠壓模內受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?。     &#

91、160;   正擠：金屬流動方向與凹模運動方向相同。         反擠：金屬流動方向與凹模運動方向相反。 3 拉拔：將金屬坯料拉過拉拔模的?？锥冃蔚募庸し椒ā?產(chǎn)品尺寸精度、表面光潔度較高，所以，常用于軋制件的再加工，提高產(chǎn)品質量。 坯料：低碳鋼、有色金屬及合金。 外力：拉力。 4 自由鍛：金屬坯料在上、下抵鐵間受沖擊力或壓力而變形。     外力：壓力。 5 模鍛：金屬坯料在具有一定形狀的模膛內受沖擊力或壓力而變形的加工方法。 6 沖壓：金屬板料在沖模之間受壓產(chǎn)生分離

92、或成形。     15 立體變形（三維）；  6  平面變形（二維）； 16  可沖擊力、可靜壓力。          三  特點：（與鑄造比）    1 優(yōu)點：（1）結構致密、組織改善、性能提高、強、硬、韌 （2）少無切削加工，材料利用率高。 （3）可以獲得合理的流線分布（金屬塑變是固體體積轉移過程）。 （4）生產(chǎn)效率高。（如：曲軸 、螺釘）    2 缺點：（1）一般工藝表面質量差（氧化）。 （2）不能

93、成型形狀復雜件（相對） （3）設備龐大、價格昂貴。 （4）勞動條件差（強度、噪音）                   第一章              金屬塑性變形            

94、       §1 金屬塑性變形的實質        一 晶體： 1 晶體：物質中的原子按一定規(guī)律在三維空間周期重復排列。 2 單晶體：具有一個晶粒的晶體（由一個晶核生長而成的晶體）。 3 多晶體：大量晶粒組成的晶體。        二 變形：    1 彈性變形：（暫時的變形）e   力未去除。    彈性塑性變形：（暫時變形）s    力未去除。   純塑性變形：永久變形     外力去除。    2 變形機制： 單晶體塑性變形：滑移。 多晶體塑性變形：滑移+晶粒轉動。