6鑄造工藝基礎(chǔ)

1、2.1 鑄造工藝根底什么是金屬的液態(tài)成形: 即將液態(tài)金屬澆入與零件外形相順應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的工藝方法,亦稱鑄造.金屬的液態(tài)成形的作用: 金屬的液態(tài)成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按鑄型資料的不同，金屬液態(tài)成形可分為砂型鑄造和特種鑄造包括壓力鑄造、金屬型鑄造等.其中砂型鑄造是最根本的液態(tài)成形方法，所消費(fèi)的鑄件要占鑄件總量的80%以上.砂型鑄造過程.液態(tài)成型的特點(diǎn)適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯對(duì)資料的順應(yīng)性廣，鑄件的大小幾乎不受限制本錢低，原資料來源廣泛， 價(jià)錢低廉,普通不需求昂貴的設(shè)備是某些塑性很差的資料(如鑄鐵等)制造其毛坯或零件的獨(dú)一成型工藝液態(tài)成型優(yōu)

2、 點(diǎn).液態(tài)成型的特點(diǎn)工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝過程還難以控制液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密性普通較差液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產(chǎn)品 質(zhì)量不夠穩(wěn)定由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均勻，且常伴 有缺陷，其力學(xué)性能比同類資料的塑性成形低液態(tài)成型缺 點(diǎn).液態(tài)合金的工藝性能液態(tài)合金的工藝性能表征為液態(tài)合金的鑄造性能：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。通常是指合金的流動(dòng)性、收縮性吸氣性及偏析等性能合金鑄造性能是選擇鑄造金屬資料，確定鑄件的鑄造工藝方案及進(jìn)展鑄件構(gòu)造設(shè)計(jì)的根據(jù).1合金的充型才干液態(tài)金屬充溢鑄型型腔，獲得尺寸準(zhǔn)確、輪廓明晰的成型件的才干

3、充型才干的概念:充型才干缺乏澆缺乏冷 隔夾 砂氣 孔夾 渣充型才干的決議因數(shù)合金的流動(dòng)性鑄型性質(zhì)澆注條件鑄件構(gòu)造等.澆缺乏缺陷.氣孔缺陷.夾砂缺陷.合金的充型才干測(cè)試合金充型才干的方法: 如右圖,將合金液澆入鑄型中，冷凝后測(cè)出充溢型腔的式樣長(zhǎng)度。澆出的試樣越長(zhǎng)，合金的流動(dòng)性越好,合金充型才干越好.合金的流動(dòng)性愈好，沖型才干愈強(qiáng)，愈便于澆鑄出輪廓明晰、薄而復(fù)雜的鑄件。同時(shí)有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮和排除。.幾種不同合金流動(dòng)性的比較*鑄鐵的流動(dòng)性*鑄鋼的流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)證明鑄鐵的流動(dòng)性好，鑄鋼的流動(dòng)性差。比較下面幾種合金流動(dòng)性能.澆注條件對(duì)充型才干的影響澆注條件澆注溫度充型壓力澆注系統(tǒng)澆注溫度越高，

4、液態(tài)金屬的粘度越小，過熱度高，金屬液內(nèi)含熱 量多，堅(jiān)持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，充型 才干強(qiáng)。液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力稱為充型壓力。充型壓力越大, 充型才干越強(qiáng)。澆注系統(tǒng)的構(gòu)造越復(fù)雜，那么流動(dòng) 阻力越大，充型才干越差。.鑄型充填條件對(duì)充型才干的影響鑄型溫度(不能過高)鑄型蓄熱系數(shù):即從金屬中汲取熱量并儲(chǔ)存的才干鑄型的發(fā)氣和透氣才干：澆鑄時(shí)產(chǎn)生氣體能在金屬液與鑄型間構(gòu)成氣膜，減小摩擦阻力，有利于充型。但發(fā)氣才干過強(qiáng),透氣才干又差時(shí),假設(shè)澆鑄速度太快,那么型腔中的氣體壓力增大，充型才干減弱。.鑄件構(gòu)造對(duì)充型才干的影響 折算厚度： 折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù),是鑄件體積與鑄件外表積之比。折算厚度越大，熱量

5、散失越慢，充型才干就越好。鑄件壁厚一樣時(shí)，垂直壁比程度壁更容易充填.(大平面鑄件不易成形)復(fù)雜程度： 鑄件構(gòu)造越復(fù)雜，流動(dòng)阻力就越大，鑄型的充填就越困難。.2鑄件的凝固與收縮 鑄件的凝固過程： 在鑄件的凝固過程中，其截面普通存在三個(gè)區(qū)域，即液相區(qū)、凝固區(qū)、固相區(qū)。對(duì)鑄件質(zhì)量影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的凝固方式就是根據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分的。 凝固方式有： 逐層凝固,糊狀凝固,中間凝固.金屬液在冷凝過程中，其液態(tài)收縮和凝固過程假設(shè)得不到有效補(bǔ)充，鑄件將產(chǎn)生縮孔或松動(dòng)缺陷。.影響凝固的主要要素*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，越趨向于逐層凝固。在

6、鐵碳合金中普通 灰鑄鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固。*鑄件的溫度梯度： 在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝 固區(qū)的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。 假設(shè)鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，那么其 凝固區(qū)相應(yīng)由寬變窄。.合金的收縮 合金的收縮的過程: 合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的景象。合金的收縮給液態(tài)成形工藝帶來許多困難，會(huì)呵斥許多鑄造缺陷。如：縮孔、縮松、裂紋、變形等。合金收縮的三個(gè)階段.縮孔與縮松的構(gòu)成縮孔的構(gòu)成: 純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金,澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔. 液態(tài)合金在冷

7、凝過程中，假設(shè)其液態(tài)收縮和凝固收縮所減少的體積得不到有效補(bǔ)充，那么鑄件最后凝固的部位構(gòu)成空洞，按空洞大小、分布，可分為縮孔和縮松。.縮松的構(gòu)成緣由: 鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶興隆，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。.縮孔與縮松的構(gòu)成演示.判別縮孔出現(xiàn)的方法A等溫線法 B內(nèi)截圓法.消除縮孔和縮松的方法定向凝固原那么是鑄件讓遠(yuǎn)離冒口的地方先凝固，接近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。實(shí)現(xiàn)以厚補(bǔ)薄，將縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中去。原理合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。方法合理運(yùn)用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施。.處理

8、縮孔的方法演示： 冒口和冷鐵.3液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋內(nèi)應(yīng)力熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力變形裂紋鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件的壁厚不均勻，導(dǎo)致不同部位不平衡的收縮而引起的應(yīng)力。鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因遭到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力妨礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。剩余熱應(yīng)力的存在，使鑄件處在一種非穩(wěn)定形狀，將自發(fā)地經(jīng)過鑄件的變形來緩解其應(yīng)力，以回到穩(wěn)定的平衡形狀。當(dāng)熱應(yīng)力大到一定程度會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋。 鑄件在凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中，其固態(tài)收縮假設(shè)遭到妨礙，鑄件內(nèi)部將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這些內(nèi)應(yīng)力有時(shí)是在冷卻過程中暫存的，有時(shí)不斷堅(jiān)持到室溫，成為剩余應(yīng)力，其是鑄件產(chǎn)生變形的根本緣由。.熱應(yīng)力的消除方法鑄件的構(gòu)造： 工藝方面：采用同時(shí)凝固原那么時(shí)效處置：人工時(shí)效；自然時(shí)效鑄件的構(gòu)造盡能夠?qū)ΨQ鑄件的壁厚盡能夠均勻.鑄件的變形的消除方法 防止變形的方法：與防止應(yīng)力的方法根本一樣。帶有剩余應(yīng)力的鑄件，變形使剩余應(yīng)力減小而趨于穩(wěn)定。問題鑄造時(shí)所受的應(yīng)力與變形情況。 分析有長(zhǎng)、短不一的兩根彈簧，