金屬的液態(tài)成形

1、金屬的液態(tài)成形第1頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四一、概述 我國的鑄造技術(shù)歷史鑄造的定義液態(tài)金屬鑄造型腔冷卻鑄件第2頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四 鑄造生產(chǎn)的優(yōu)點：可鑄造出外形、內(nèi)腔復雜的毛坯或零件工藝靈活性大，適應性好成本低鑄造生產(chǎn)的缺點：組織疏松，晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷力學性能較差鑄造過程復雜，鑄造缺陷和零件精度較難控制鑄造生產(chǎn)的特點 第3頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四老祖宗的其它作品編鐘器皿虎牛祭案(春秋晚期）-青銅第4頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四現(xiàn)代鑄造技

2、術(shù)的代表作品汽車發(fā)動機缸體第5頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四現(xiàn)代鑄造作品：鑲寶戒指樹第6頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四現(xiàn)代鑄造產(chǎn)品：復雜零件第7頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四鑄造缺陷導致鑄件報廢鑄件表面脹起及熱裂紋鑄件內(nèi)部大量氣孔冷裂紋 、冷隔裂紋晶間腐蝕 第8頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四古錢幣-咸豐通寶背拾文雕母錢 第9頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四古錢幣 -宣統(tǒng)通寶宮錢背天下太平闊緣第10頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四古錢

3、幣-順治連水治母錢 第11頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四常見鑄造缺陷侵入氣孔+缺肉析出氣孔砂眼多肉粘砂結(jié)疤第12頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四常見鑄造缺陷熱裂 冷 裂 變形 網(wǎng)紋 澆不足 錯箱第13頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四常見鑄造缺陷抬箱損傷+偏析縮孔第14頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四二、金屬的液態(tài)成形鑄造生產(chǎn)過程第15頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四鑄造工藝-鑄造生產(chǎn)過程控制制定鑄造工藝的目的避免可能出現(xiàn)的鑄造缺陷，獲取合格的鑄件簡化鑄造工藝，提高

4、生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本那么：鑄件容易產(chǎn)生哪些缺陷？怎樣防止鑄造缺陷的產(chǎn)生與金屬液態(tài)成形過程的關(guān)系緊密第16頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四1.鑄件的凝固方式逐層凝固糊狀凝固中間凝固第17頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四凝固方式對合金流動性的影響恒溫下凝固一定溫度范圍下凝固第18頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四2.液態(tài)合金的充型能力充型能力液態(tài)合金充滿型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力液態(tài)合金的充型能力對鑄造生產(chǎn)的影響充型能力強易于充滿型腔，獲得完整鑄件氣體易于浮出液面易于補縮充型能力不足澆不足、冷隔、氣孔、夾渣等

5、第19頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四液態(tài)金屬充型能力的影響因素合金的流動性 合金的流動性合金的化學成分決定其流動能力合金成分不同，結(jié)晶溫度范圍不同，凝固方式不同，則流動性不同外界條件鑄型條件澆注條件鑄件結(jié)構(gòu)條件第20頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四液態(tài)金屬充型能力的影響因素合金的流動性外界條件鑄型條件鑄型材料造型材料比熱容影響金屬液降溫速度金屬型比砂型容易澆不足、冷隔鑄型溫度鑄型預熱有利于金屬液保持流動性(鑄型溫度)鑄型排氣能力鑄型的排氣能力影響型腔氣壓澆注條件澆注溫度溫度高，保持流動的時間長（澆注溫度）充型壓力壓力高有利于充型壓力鑄造、低

6、壓鑄造、離心鑄造鑄件結(jié)構(gòu)條件鑄件大小鑄件壁厚（壁厚）第21頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四合金流動性實驗液態(tài)金屬的充型能力合金的流動性第22頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四凝固方式對合金流動性的影響恒溫下凝固一定溫度范圍下凝固第23頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四鐵碳合金流動性與含碳量的關(guān)系返回第24頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四澆注溫度對合金充型能力的影響適當提高澆注溫度提高充型能力薄板澆注需要提高澆注溫度澆注溫度過高晶粒粗大、組織疏松縮孔、縮松粘砂氣孔因此滿足鑄件要求后不宜過高返回第2

7、5頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四如果鑄型預熱不當砂型預熱后鑄型強度可能下降易粘砂金屬液沖擊下可能垮砂形成夾砂、砂眼、夾渣返回第26頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四課堂討論：砂型鑄件的壁厚鑄件壁厚是怎樣影響充型能力的？厚好？晶粒粗大、組織疏松、易產(chǎn)生變形或裂紋、粘砂薄好？澆不足、冷隔、氣孔、夾渣最小允許壁厚何謂最小允許壁厚在設(shè)計鑄件時怎樣應用？第27頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四第一類缺陷：澆不足、冷隔大中型鑄件或內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復雜的薄壁零件澆不足冷隔原因充型能力差改進措施提高金屬液的充型能力提高金屬液流動性改善鑄型條件

8、改善澆注條件改善鑄件結(jié)構(gòu)第28頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四3.鑄件的收縮合金的收縮液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮（）鑄件的收縮影響因素：合金成分、溫度、鑄型條件和鑄件結(jié)構(gòu)凝固收縮缺陷固態(tài)收縮缺陷合金種類C%澆鑄溫度液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮總體積收縮鑄造碳鋼0.3516101.637.812.4白口鑄鐵3.0014002.44.25.4 - 6.312 12.9灰鑄鐵3.5014003.50.13.3 - 4.26.9 7.8第29頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四第二類缺陷：縮孔、縮松完整的外殼下面縮孔縮松成因鑄件凝固過程的收縮未補足凝固收縮

9、缺陷第30頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四縮孔的形成過程第31頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四縮松縮松的形成宏觀縮松微觀縮松縮松與縮孔傾向相反逐層凝固（小、大）糊狀凝固（大、?。┑?2頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四縮松的形成過程第33頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四順序凝固（定向凝固）防止縮孔和宏觀縮松的工藝措施工藝目的：讓鑄件遠離澆、冒系統(tǒng)的部位先冷，然后是靠近澆、冒系統(tǒng)的部位冷卻，最后是冒口冷卻工藝措施：冒口、冷鐵、補貼第34頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四順

10、序凝固帶來的問題結(jié)晶溫度范圍寬的合金糊狀凝固，流動性很差，冒口起不到補縮作用如：鋁青銅、鋁硅合金、鑄鋼等不均勻的溫度場導致不均勻熱應力，從而導致：變形裂紋第35頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四顯微縮松的解決方案顯微縮松特點：細小、分散分布于鑄件對稱中心軸線附近根源：糊狀凝固（合金成分）解決方案：從根源解決：另選擇合適的合金視情況而定：若無大礙：同時凝固工藝措施有一定致密性要求：表層冷激處理，加快表層金屬冷卻速度，使表層金屬致密第36頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四同時凝固同時凝固均勻溫度場避免先冷后冷可用于鑄鐵：縮孔縮松傾向小錫青銅：糊狀凝固

11、，定向也沒有用，不能避免微觀縮松第37頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四4.鑄造應力-熱應力先冷受壓后冷受拉室溫下：第38頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四第三類缺陷：變形、裂紋除了正常收縮變形鑄件外形不規(guī)則變形外形破壞：裂紋成因鑄件不均勻的內(nèi)應力熱應力機械應力鑄件強度降低第39頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四防止鑄造應力：同時凝固同時凝固目的：使鑄件內(nèi)部溫度場均勻，各部位冷卻速度一致措施：冒口、冷鐵第40頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四同時凝固帶來的問題問題：縮孔縮松現(xiàn)象嚴重應用：縮孔縮松傾向

12、小的合金：鑄鐵縮孔縮松傾向大的合金：錫青銅、鑄鋼等糊狀凝固，采用順序凝固工藝措施也沒有用第41頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四鑄造應力-機械應力產(chǎn)生原因：鑄件收縮受到鑄型和型芯的機械阻礙解決辦法：及時落砂第42頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四鑄件變形及防止不均勻內(nèi)應力導致鑄造后變形、切削后變形防止措施壁厚均勻、形狀對稱、反變形、同時凝固消除的辦法時效處理人工時效（去應力退火）自然時效第43頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四鑄件切削后的變形圓柱體鑄件車削外圓后變短？變長？鉆孔后變短？變長？銑削側(cè)面后？向去掉一側(cè)彎曲第44

13、頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四裂紋及其防止熱裂紋：高溫下形成凝固末期局部固液混合強度極低合金性質(zhì)結(jié)晶溫度寬、糊狀凝固含S增加熱脆性鑄型阻力機械應力大冷裂紋：低溫下形成合金抗拉強度較低產(chǎn)生部位:含P增加冷脆性第45頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四第四類缺陷：氣孔來源：空氣，爐料或鑄型所帶的氣體、鐵銹、油漬、煤粉、木屑和水分等有機物氣孔種類：析出性氣孔侵入性氣孔反應性氣孔第46頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四小結(jié)：共晶鑄鐵共晶成分鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能恒溫下結(jié)晶（1148C）-結(jié)晶溫度范圍為0流動性好逐層凝固無發(fā)達的樹枝晶阻礙流動凝固收縮和固態(tài)收縮最小凝固收縮0.1，總收縮率最?。?左右）第47頁，共51頁，2022年，5月20日，13點34分，星期四鑄造缺陷及其防止措施鑄造缺陷名稱（JB302-64）質(zhì)量控制嚴格控制合金成分鑄件結(jié)構(gòu)工藝性熱處理消除應力、改善性能制定合理技術(shù)要求：有缺陷