材料的液態(tài)成形工藝學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1材料的液態(tài)成形材料的液態(tài)成形(chn xn)工藝工藝第一頁，共69頁。n 本章基本本章基本(jbn)要求要求n 影響金屬充型能力的因素及控制措施影響金屬充型能力的因素及控制措施n 合金的收縮方式、能夠引起的缺陷種類、預(yù)防措施合金的收縮方式、能夠引起的缺陷種類、預(yù)防措施n 不同鑄造方法的特點(diǎn)及應(yīng)用不同鑄造方法的特點(diǎn)及應(yīng)用n 各種鑄造合金的特點(diǎn)及應(yīng)采取的鑄造工藝各種鑄造合金的特點(diǎn)及應(yīng)采取的鑄造工藝n 鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性第1頁/共68頁第二頁，共69頁。(Mold)型腔(Mold Cavity)中，凝固后獲得固態(tài)毛坯或零件的方法第2頁/共68頁第三頁，共69頁。nn常用金屬鑄件

2、材質(zhì)：鑄鐵、有色合金、碳素鋼、合金鋼、金屬間化合物n砂型鑄造生產(chǎn)流程第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工藝成形工藝Castingtechniques第3頁/共68頁第四頁，共69頁。n一、液態(tài)金屬的充型能力n金屬液的流動(dòng)性n澆注條件，如溫度、壓力n鑄型特性，如鑄型結(jié)構(gòu)、鑄型材質(zhì)Basic knowledge For Casting第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn xn)(chn xn)工藝工藝第4頁/共68頁第五頁，共69頁。ProcessingFeatures of Casting 冷隔、澆不足(bz) 氣孔 縮孔視頻視頻第四章第四章 金屬的液態(tài)成形

3、工藝金屬的液態(tài)成形工藝第5頁/共68頁第六頁，共69頁。n為什么共晶成分流動(dòng)性好？n共晶成分熔點(diǎn)低、保持液態(tài)時(shí)間長(zhǎng)；恒溫結(jié)晶，流動(dòng)性好。n非共晶成分在兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶凝固，大量枝狀晶粒阻礙(z i)液體流動(dòng)。n合金的結(jié)晶溫度區(qū)間越大，流動(dòng)性越差ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工藝成形工藝第6頁/共68頁第七頁，共69頁。ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工成形工藝藝圖圖43 鐵碳合金鐵碳合金(hjn)流動(dòng)性與含碳量關(guān)系流動(dòng)性與含碳量關(guān)

4、系第7頁/共68頁第八頁，共69頁。nn鑄型結(jié)構(gòu)和材質(zhì)n凡能增加液體流動(dòng)阻力的，使冷卻速度加快的，均降低(jingd)充型能力。（壁厚不小于規(guī)定的“最小壁厚”）ProcessingFeatures of Casting不利因素：形腔復(fù)雜、直澆道低、澆口截面積小、鑄型不利因素：形腔復(fù)雜、直澆道低、澆口截面積小、鑄型(zh xn)排氣不暢、鑄型排氣不暢、鑄型(zh xn)材料導(dǎo)熱性過高、鑄件壁太薄材料導(dǎo)熱性過高、鑄件壁太薄第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第8頁/共68頁第九頁，共69頁。n影響凝固方式的因素n成分或結(jié)晶溫度區(qū)間：越窄，越趨于逐層凝固n鑄件截面(jimin)的溫度梯

5、度：梯度越大，越趨于逐層凝固ProcessingFeatures of Casting液固液固兩相兩相第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn (chn xn)xn)工藝工藝第9頁/共68頁第十頁，共69頁。ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工藝的液態(tài)成形工藝結(jié)晶結(jié)晶(jijng)溫度區(qū)間溫度區(qū)間鑄件截面溫度梯度鑄件截面溫度梯度第10頁/共68頁第十一頁，共69頁。ProcessingFeatures of Casting凝固方式凝固方式結(jié)晶溫度結(jié)晶溫度區(qū)間區(qū)間鑄件鑄件溫度梯度溫度梯度凝固區(qū)凝固區(qū)寬度寬度

6、充型能力充型能力示意圖示意圖逐層凝固逐層凝固零零大大零零強(qiáng)強(qiáng)中間凝固中間凝固較窄較窄大大較寬較寬次之次之體積凝固體積凝固寬寬小小寬寬差差取決于取決于成分成分(chng fn)第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第11頁/共68頁第十二頁，共69頁。ProcessingFeatures of Casting收縮收縮方式方式表現(xiàn)表現(xiàn)引起引起缺陷缺陷表征表征液態(tài)液態(tài)收縮收縮液面下降液面下降縮孔縮孔縮松縮松體收縮率體收縮率凝固凝固收縮收縮固態(tài)固態(tài)收縮收縮尺寸減小尺寸減小變形變形裂紋裂紋線收縮率線收縮率三個(gè)收縮三個(gè)收縮(shu su)階段階段第12頁/共68頁第十三頁，共69頁。Proce

7、ssingFeatures of Casting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工藝成形工藝合金種類合金種類灰鑄鐵灰鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵碳素鑄鋼碳素鑄鋼鋁合金鋁合金銅合金銅合金線收縮率（）0.8-1.01.2-2.00.8-1.31.38-2.00.8-1.61.2-1.4常用鑄造合金的線收縮率常用鑄造合金的線收縮率第13頁/共68頁第十四頁，共69頁?？s孔；細(xì)小而分散的孔洞(kngdng)成為縮松。n鑄造應(yīng)力、變形、裂紋：鑄件的固態(tài)收縮受限，產(chǎn)生鑄造應(yīng)力，在應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形甚至開裂。ProcessingFeatures of Casting上部、厚

8、部中心(zhngxn)軸線部第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第14頁/共68頁第十五頁，共69頁。離冒口部位先凝固，并依次向冒口推進(jìn)，冒口最后凝固。（使鑄件的凝固按薄壁厚壁冒口的順序先后進(jìn)行(jnxng)，讓縮孔移入冒口中，從而獲得致密的鑄件）ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形成形工藝工藝第15頁/共68頁第十六頁，共69頁。ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工成形工藝藝第16頁/共68頁第十七頁，共69頁?？刂拼?/p>

9、施：改善鑄型或型芯的退讓性（5）相變應(yīng)力形成原因：冷卻速度不同，組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的時(shí)間不同特點(diǎn)：不會(huì)自行(zxng)消除控制措施：同時(shí)凝固ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形成形工藝工藝第17頁/共68頁第十八頁，共69頁。ProcessingFeatures of Casting(a)框形鑄件 I 粗桿、II細(xì)桿(b) II冷卻快先凝固收縮、I處于塑性狀態(tài)，II受拉伸，I受壓縮（暫時(shí)(znsh)）(c) I 桿開始收縮，產(chǎn)生塑性變形，使內(nèi)應(yīng)力消失， II收縮完成(d) I 桿繼續(xù)收縮，但受II 桿牽制，最終I中產(chǎn)生拉

10、應(yīng)力， II中產(chǎn)生壓應(yīng)力第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第18頁/共68頁第十九頁，共69頁。ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工的液態(tài)成形工藝藝第19頁/共68頁第二十頁，共69頁?？刂拼胧航Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、減少鑄造應(yīng)力ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn xn)(chn xn)工藝工藝第20頁/共68頁第二十一頁，共69頁。，合金液對(duì)氣體的溶解度下降(xijing)，氣體析出并留在鑄件內(nèi)形成的氣孔稱為析出性氣孔。n 2.侵入

11、性氣孔n造型材料中的氣體侵入金屬液內(nèi)所形成的氣孔稱為侵入性氣孔。n 3.反應(yīng)性氣孔n反應(yīng)性氣孔主要是指金屬液與鑄型之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣孔。Design ofCasting Process第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形成形工藝工藝第21頁/共68頁第二十二頁，共69頁。nCSi烈促進(jìn)石墨化n注：若Si含量少，即使C多，也難石墨化n冷卻速度： 快白口n中麻口（Fe3C石墨）n慢灰口n碳當(dāng)量：將硅對(duì)鑄鐵石墨化的影響折算成碳對(duì)石墨化的影響wc(%)+0.3wSi(%)n碳當(dāng)量接近共晶成分，合金流動(dòng)性好。Design ofCasting Process第四章第四章 金屬

12、的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形成形工藝工藝第22頁/共68頁第二十三頁，共69頁。nn提高灰口鐵的強(qiáng)度、硬度；n孕育鑄鐵流動(dòng)性比普通鑄鐵差，收縮率高。Design ofCasting Process第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工的液態(tài)成形工藝藝第23頁/共68頁第二十四頁，共69頁。nn提高型砂的退讓性Design ofCasting Process第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn xn)(chn xn)工藝工藝第24頁/共68頁第二十五頁，共69頁。n凝固方式(fngsh)：體積凝固n鑄造工藝：n提高鑄型剛度n提高鐵水溫度、增設(shè)冒口以防

13、止縮孔和縮松Design ofCasting Process第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形成形工藝工藝第25頁/共68頁第二十六頁，共69頁。n改善鑄件結(jié)構(gòu)n增加(zngji)鑄型退讓性n增設(shè)防裂筋n降低S、P量，防止熱脆和冷脆產(chǎn)生裂紋Design ofCasting Process第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工藝的液態(tài)成形工藝第26頁/共68頁第二十七頁，共69頁。n預(yù)熱n縮短時(shí)間Design ofCasting Process第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工藝的液態(tài)成形工藝第27頁/共68頁第二十八頁，共69

14、頁。SandCasting零件零件(ln jin)工藝圖工藝圖制造模型制造模型(零件模樣芯盒零件模樣芯盒)造型造型造芯造芯用型砂用型砂和芯砂和芯砂合箱、澆注合箱、澆注落砂、鑄件落砂、鑄件鑄型鑄型第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第28頁/共68頁第二十九頁，共69頁。讓性SandCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn xn)(chn xn)工藝工藝第29頁/共68頁第三十頁，共69頁。SandCasting型芯型芯上箱上箱下箱下箱型腔型腔澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)排氣孔排氣孔砂箱砂箱(sh xin)砂型砂型分型面分型面第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成

15、形工藝第30頁/共68頁第三十一頁，共69頁。n固順序n冒口的作用:n補(bǔ)縮n出氣n浮渣SandCasting第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形的液態(tài)成形工藝工藝第31頁/共68頁第三十二頁，共69頁。SandCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn xn)(chn xn)工藝工藝第32頁/共68頁第三十三頁，共69頁。SandCasting手工手工(shugng)造型造型機(jī)械造型機(jī)械造型整模造型分模造型挖砂造型假箱造型刮板造型活塊造型脫箱造型兩箱造型三箱造型地坑造型震壓式造型無箱射壓造型拋砂造型射砂制芯按模樣特征分按砂箱特征分填砂、緊實(shí)、起模都是機(jī)

16、械化填砂、緊實(shí)、起模都是機(jī)械化第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第33頁/共68頁第三十四頁，共69頁。箱內(nèi)。造型方便，但制作模樣較麻煩。n應(yīng)用范圍：最大截面在中部，一般(ybn)為對(duì)稱性鑄件。例：套筒、管子和閥體等。n挖砂造型n特點(diǎn)：當(dāng)鑄件的外部輪廓為曲面，其最大截面不在端部，且模樣又不宜分成兩半時(shí)，應(yīng)將模樣做成整體（整模），造型時(shí)需挖去阻礙起模的型砂，分型面是曲面。造型麻煩，生產(chǎn)率低。n應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨a(chǎn)模樣薄、分模后易損壞或變形的鑄件。例：手輪、法蘭盤等。SandCasting兩個(gè)兩個(gè)(lin )砂型的分界面砂型的分界面第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工

17、藝第34頁/共68頁第三十五頁，共69頁。n三箱造型n鑄型由上、中、下三部分組成，中型的高度須與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。n特點(diǎn)：鑄件兩端截面尺寸比中間部分大，采用兩箱無法起模，將鑄型放在三個(gè)砂箱中，組合而成。三箱造型的關(guān)鍵是選配合適的中箱。造型復(fù)雜(fz)，易錯(cuò)箱，生產(chǎn)率低，應(yīng)盡量避免使用n應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨a(chǎn)具有兩個(gè)分型面的鑄件。SandCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工藝成形工藝第35頁/共68頁第三十六頁，共69頁。人技術(shù)水平要求高。n應(yīng)用范圍：用于有等截面或回轉(zhuǎn)體的大、中型(zhngxng)鑄件的單件、小批生產(chǎn)。例：尺寸大于500mm的旋轉(zhuǎn)

18、體鑄件，如帶輪、飛輪、大齒輪。n地坑造型n特點(diǎn)：在車間地坑內(nèi)造型，用地坑代替下砂箱，只要一個(gè)上砂箱，可減少砂箱的投資，大型鑄件單件生產(chǎn)時(shí),降低鑄型高度，便于澆注操作。n脫箱造型n特點(diǎn)：利用活動(dòng)砂箱造型，一箱多用，適用于成批生產(chǎn)小型鑄件。SandCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn (chn xn)xn)工藝工藝第36頁/共68頁第三十七頁，共69頁。SandCasting機(jī)械機(jī)械(jxi)造型：震實(shí)造型：震實(shí)-壓實(shí)壓實(shí)-脫模脫模砂型鑄造連續(xù)生產(chǎn)線砂型鑄造連續(xù)生產(chǎn)線第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第37頁/共68頁第三十八頁，共69頁。n直，避免(b

19、min)不必要的活塊和型芯，以便于起模，使造型工藝簡(jiǎn)化；n應(yīng)盡量使鑄件位于同一鑄型內(nèi)，以保證鑄件精度；n盡量使型腔和主要型芯位于下型，以便于造芯、下芯、合箱和檢驗(yàn)鑄件壁厚。SandCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工成形工藝藝第38頁/共68頁第三十九頁，共69頁。應(yīng)將鑄件的大平面置于鑄型下部，并使鑄型側(cè)斜澆注。（如圖3）（4）工藝參數(shù)的選擇機(jī)械加工余量：是指在切削加工時(shí)需要從鑄件上切削掉的材料厚度(hud)。與造型方法、合金種類、鑄件尺寸有關(guān)。SandCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn (chn xn)xn)工藝工藝第39頁

20、/共68頁第四十頁，共69頁。SandCasting圖圖1圖圖2圖圖3重要重要(zhngyo)面面薄壁薄壁大平面(pngmin)第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第40頁/共68頁第四十一頁，共69頁。n此模型尺寸應(yīng)放大。放大量(dling)等于收縮量。n不同合金的收縮率：灰鐵0.7-1%，鑄鋼1.3-2%，有色金屬1左右。SandCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工成形工藝藝第41頁/共68頁第四十二頁，共69頁。固定n芯頭與芯座之間14mm間隙，便于安裝。SandCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工

21、藝成形工藝第42頁/共68頁第四十三頁，共69頁。n壓力鑄造n低壓鑄造n離心鑄造SpecialCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工成形工藝藝第43頁/共68頁第四十四頁，共69頁。SpecialCasting壓型(y xn)注蠟蠟?zāi)＝Y(jié)殼、脫蠟、焙燒填砂、澆注第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第44頁/共68頁第四十五頁，共69頁。底去除殼型中的殘蠟和水分。n澆注：焙燒后趁熱澆注，若殼型強(qiáng)度(qingd)不足，可放在砂箱中用砂子填緊后再澆注，以防變形或破裂。SpecialCasting壓型(y xn)注蠟蠟?zāi)＝Y(jié)殼、脫蠟、焙燒結(jié)殼、脫蠟、焙燒填

22、砂、澆注第四章第四章 金屬的液態(tài)成形工藝金屬的液態(tài)成形工藝第45頁/共68頁第四十六頁，共69頁。批量生產(chǎn)。n汽輪機(jī)葉片、大模數(shù)滾刀n古代形狀復(fù)雜的器皿。SpecialCasting第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工的液態(tài)成形工藝藝第46頁/共68頁第四十七頁，共69頁。n(min shn)n要及時(shí)取出鑄件；n鑄造過程SpecialCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形成形工藝工藝第47頁/共68頁第四十八頁，共69頁。陷；n7）鑄造合金的熔點(diǎn)不能太高；n金屬型鑄造的應(yīng)用n主要用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)。n如：活塞、氣缸蓋、油泵殼體、

23、銅瓦等。SpecialCasting第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形的液態(tài)成形工藝工藝第48頁/共68頁第四十九頁，共69頁。(zhjin)n3）設(shè)備投資大，鑄型制造成本高n4）充型過快，易產(chǎn)生氣孔n4）適宜低熔點(diǎn)合金n應(yīng)用n大批量生產(chǎn)低熔點(diǎn)合金（如鋅、鋁、鎂及銅）的中小型鑄件(zhjin)。SpecialCasting第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工的液態(tài)成形工藝藝第49頁/共68頁第五十頁，共69頁。SpecialCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工藝成形工藝第50頁/共68頁第五十一頁，共69頁。n4

24、）鑄件尺寸、形狀范圍廣。n應(yīng)用n廣泛用于大批量生產(chǎn)鋁、鎂合金精密鑄件SpecialCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工藝成形工藝第51頁/共68頁第五十二頁，共69頁?？?；n3）組織致密，力學(xué)性能高；n4）氣孔等缺陷集中在內(nèi)表面，可機(jī)加工去除，故內(nèi)孔尺寸不易控制。n應(yīng)用n主要用于空心回轉(zhuǎn)體，如鑄鐵管、活塞環(huán)等。SpecialCasting第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn (chn xn)xn)工藝工藝第52頁/共68頁第五十三頁，共69頁。型”，液體“置換”，而非“填充”。n2）型砂無粘結(jié)劑、無水分、無附加物的干砂，回收率95。n3）無分

25、型面、無需起模、無需砂芯n4）模型形狀復(fù)雜，不受限制。n5）尺寸精度高，機(jī)加工余量少。n應(yīng)用n廣泛用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體等。SpecialCasting第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工藝的液態(tài)成形工藝第53頁/共68頁第五十四頁，共69頁。Design ofCasting Process紋第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的液態(tài)成形工藝的液態(tài)成形工藝第54頁/共68頁第五十五頁，共69頁。Design ofCasting Processv 鑄件鑄件(zhjin)的結(jié)構(gòu)工藝性的結(jié)構(gòu)工藝性第四章第四章 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的

26、液態(tài)成形工藝的液態(tài)成形工藝第55頁/共68頁第五十六頁，共69頁。Design ofCasting Processv 鑄件鑄件(zhjin)的結(jié)構(gòu)工藝性的結(jié)構(gòu)工藝性第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn (chn xn)xn)工藝工藝第56頁/共68頁第五十七頁，共69頁。Design ofCasting Processv 鑄件鑄件(zhjin)的結(jié)構(gòu)工藝性的結(jié)構(gòu)工藝性第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn xn)(chn xn)工藝工藝第57頁/共68頁第五十八頁，共69頁。Design ofCasting Processv 鑄件鑄件(zhjin)的結(jié)構(gòu)工藝性的結(jié)構(gòu)工藝性第四章第四章 金屬的液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形(chn (chn xn)xn)工藝工藝第58頁/共68頁第五十九頁，共69頁。Design ofCasting Processv 鑄件鑄件(zhjin)的結(jié)構(gòu)工藝性的結(jié)構(gòu)工藝性第四章第四章 金屬的液態(tài)金屬的液態(tài)(yti)(yti)成形工成形