金屬材料及工藝---第7章鑄造工藝基礎(chǔ)ppt課件

1、 第7章 鑄造工藝根底鑄造：是熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定外形與性能鑄件的成形方法。鑄呵斥形的優(yōu)點(diǎn)：主要缺陷： 合金鑄造性能: 是指合金在鑄呵斥形時(shí)獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全鑄件的才干。主要包括合金的流動(dòng)性、凝固特性、收縮性、吸氣性等，它們對(duì)鑄件質(zhì)量有很大影響。 7.1 液態(tài)合金的充型液態(tài)合金的充型 充型：液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程。充型：液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程。 充型才干：液態(tài)合金充溢鑄型型腔，獲得外形完充型才干：液態(tài)合金充溢鑄型型腔，獲得外形完好、輪廓明晰鑄件的才干。好、輪廓明晰鑄件的才干。 影響要素：合金的流動(dòng)才干，同時(shí)又受鑄型性質(zhì)、影響要素：合金的流動(dòng)才干，同時(shí)又受

2、鑄型性質(zhì)、澆注條件及鑄件構(gòu)造等要素的影響。澆注條件及鑄件構(gòu)造等要素的影響。 7.1.1 合金的合金的流動(dòng)性流動(dòng)性 定義定義 試樣試樣 常用合金的流常用合金的流動(dòng)性見(jiàn)表動(dòng)性見(jiàn)表7.1.1。 圖圖7.1.1 螺旋形流動(dòng)試樣螺旋形流動(dòng)試樣7.1.2 影響流動(dòng)性和影響流動(dòng)性和充型才干的要素充型才干的要素1化學(xué)成分化學(xué)成分純金屬和共晶成分的純金屬和共晶成分的合金，其他成分的合金，其他成分的合金合金 Fe-C合金的流動(dòng)性合金的流動(dòng)性與含碳量之間的關(guān)與含碳量之間的關(guān)系如圖系如圖7.1.2所示。所示。 圖圖7.1.2 Fe-C合金的流動(dòng)性與合金的流動(dòng)性與 含碳量的關(guān)系含碳量的關(guān)系 過(guò)熱度過(guò)熱度t=t澆澆t液液

3、2鑄型的構(gòu)造和性質(zhì)鑄型的構(gòu)造和性質(zhì)(1) 鑄件構(gòu)造，型腔構(gòu)造鑄件構(gòu)造，型腔構(gòu)造(2) 鑄型資料鑄型資料(3) 鑄型溫度鑄型溫度 (4) 鑄型中的氣體鑄型中的氣體 3澆注條件澆注條件(1) 澆注溫度澆注溫度 (2) 充型壓力充型壓力 (3) 澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng) 7.2 鑄件的凝固與收縮鑄件的凝固與收縮 鑄件的成形過(guò)程是液態(tài)金屬在鑄型中的凝固過(guò)鑄件的成形過(guò)程是液態(tài)金屬在鑄型中的凝固過(guò)程。程。7.2.1 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式 (1) 逐層凝固；逐層凝固；(2) 中間凝固中間凝固 ；(3) 糊狀凝固糊狀凝固 (a) 逐層凝固逐層凝固 (b) 中間凝固中間凝固 (c) 糊狀凝固糊狀凝固 圖圖7.2

4、.1 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式 7.2.2 鑄造合金的收縮鑄造合金的收縮 鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，其體積和尺寸減小的鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，其體積和尺寸減小的景象稱為收縮。景象稱為收縮。 合金的收縮通常用體收縮率或線收縮率來(lái)描畫。合金的收縮通常用體收縮率或線收縮率來(lái)描畫。01100%() 100%VVVVttV模件模01100%() 100%LLLLttL模鑄件模 金屬?gòu)臐沧囟壤鋮s到室溫要閱歷三個(gè)互聯(lián)金屬?gòu)臐沧囟壤鋮s到室溫要閱歷三個(gè)互聯(lián)的收縮階段。的收縮階段。圖圖7.2.2 合金收縮的合金收縮的3個(gè)階段個(gè)階段影響鑄造合金收縮的主要要素如下：影響鑄造合金收縮的主要要素如下：(1)化學(xué)成分

5、的影響化學(xué)成分的影響 (2)澆注溫度的影響澆注溫度的影響 (3)鑄件構(gòu)造和鑄型條件的影響鑄件構(gòu)造和鑄型條件的影響 7.2.3 鑄件的縮孔與縮松鑄件的縮孔與縮松1縮孔和縮松的構(gòu)成。縮孔和縮松的構(gòu)成。(1)縮孔：縮孔： 集中在鑄件上部或最后凝固部位容積較大的孔集中在鑄件上部或最后凝固部位容積較大的孔 洞稱為縮孔。洞稱為縮孔。 (2)縮松：縮松： 細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松。細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松。 縮松分為宏觀縮松和顯微縮松兩種。縮松分為宏觀縮松和顯微縮松兩種。 圖圖7.2.3 縮孔構(gòu)成過(guò)程表示圖縮孔構(gòu)成過(guò)程表示圖 圖圖7.2.4 宏觀縮松宏觀縮松2縮孔和縮松的防止方法縮孔和縮松的防止方法 定向凝

6、固補(bǔ)縮原那么定向凝固補(bǔ)縮原那么 ：為防止縮孔，可設(shè)置冒口補(bǔ)：為防止縮孔，可設(shè)置冒口補(bǔ)充熱節(jié)處金屬液體的收縮，或采用冷鐵激冷遠(yuǎn)離充熱節(jié)處金屬液體的收縮，或采用冷鐵激冷遠(yuǎn)離冒口處的金屬，使之按料想的順序凝固冷卻。冒口處的金屬，使之按料想的順序凝固冷卻。 圖圖7.2.5 鑄件的熱節(jié)鑄件的熱節(jié)圖圖7.2.6 順序凝固表示圖順序凝固表示圖 7.3 鑄造應(yīng)力與變形、開(kāi)裂7.3.1 鑄造應(yīng)力鑄造內(nèi)應(yīng)力根據(jù)構(gòu)成緣由不同可分為熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和收縮(機(jī)械)應(yīng)力等三種。 暫時(shí)應(yīng)力； 剩余應(yīng)力1熱應(yīng)力 熱應(yīng)力是由于鑄件壁厚度不均勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時(shí)期內(nèi)各部分收縮不一致而產(chǎn)生的。(a) (b) (c)

7、 (d) 圖圖7.3.1 熱應(yīng)力的構(gòu)成過(guò)程熱應(yīng)力的構(gòu)成過(guò)程 2機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力(收縮應(yīng)力收縮應(yīng)力) 鑄件冷卻到彈性形狀后，由于遭到鑄鑄件冷卻到彈性形狀后，由于遭到鑄型、型芯和澆冒口等的機(jī)械妨礙而產(chǎn)生的型、型芯和澆冒口等的機(jī)械妨礙而產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為機(jī)械應(yīng)力應(yīng)力，稱為機(jī)械應(yīng)力 。圖圖7.3.2 法蘭鑄件的機(jī)械應(yīng)力法蘭鑄件的機(jī)械應(yīng)力3. 相變應(yīng)力相變應(yīng)力 鑄件在冷卻過(guò)程中，由于各部分冷卻速度不鑄件在冷卻過(guò)程中，由于各部分冷卻速度不同，導(dǎo)致相變不同時(shí)發(fā)生，那么會(huì)產(chǎn)生相變應(yīng)力。同，導(dǎo)致相變不同時(shí)發(fā)生，那么會(huì)產(chǎn)生相變應(yīng)力。 4. 減小應(yīng)力的措施減小應(yīng)力的措施 在鑄造工藝上采取在鑄造工藝上采取“同時(shí)凝固原那

8、么，是同時(shí)凝固原那么，是減少和消除鑄造應(yīng)力的重要工藝措施。減少和消除鑄造應(yīng)力的重要工藝措施。 圖圖7.3.3 同時(shí)凝固表示圖同時(shí)凝固表示圖7.3.2 鑄件的變形鑄件的變形防止方法防止方法壁厚均勻壁厚均勻 外形對(duì)稱外形對(duì)稱同時(shí)凝固同時(shí)凝固 反變形反變形自然時(shí)效自然時(shí)效 人工時(shí)效人工時(shí)效圖圖6.3.4 T型梁鑄鋼件變形表示圖型梁鑄鋼件變形表示圖7.3.3 鑄件的裂紋鑄件的裂紋1. 熱裂熱裂特征：特征： 縫隙寬、外形曲折、氧化色縫隙寬、外形曲折、氧化色影響要素：合金性質(zhì)，鑄型阻力影響要素：合金性質(zhì)，鑄型阻力防止方法：改善構(gòu)造、退讓性、降低含硫防止方法：改善構(gòu)造、退讓性、降低含硫量量2. 冷裂冷裂特征：細(xì)小、延續(xù)直線、裂痕干凈或微氧特征：細(xì)小、延續(xù)直線、裂痕干凈或微氧化化出現(xiàn)位置：外形復(fù)雜件受拉伸部位，應(yīng)力出現(xiàn)位置：外形復(fù)雜件受拉伸部位，應(yīng)力集中處集中處防止方法：降低內(nèi)應(yīng)力、降低含磷量防止方法：降低內(nèi)應(yīng)力、降低含磷量 7.4 鑄件的缺陷與分析 砂型鑄造的鑄件常見(jiàn)的缺陷有：氣孔、冷隔、澆缺乏、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂等。7.4.1 氣孔 氣孔是氣體在金屬液結(jié)殼之前未及時(shí)逸出，在鑄件內(nèi)生成的孔洞類缺陷。