鑄造工藝基礎(chǔ)大全

機(jī)器制造過(guò)程礦石生鐵鑄錠毛坯零件機(jī)器型材1精品PPT|借鑒參考第一頁(yè)，共四十八頁(yè)。第二節(jié)

鑄造第一鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造----將液態(tài)合金澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法稱為鑄造。影響鑄件質(zhì)量的因素很多，其中合金的鑄造工藝性就是主要因素之一。

2精品PPT|借鑒參考第二頁(yè)，共四十八頁(yè)。鑄造生產(chǎn)過(guò)程3精品PPT|借鑒參考第三頁(yè)，共四十八頁(yè)?！?液態(tài)合金的充型充型----液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程。充型能力-----液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。影響充型能力的主要因素有：一.合金的流動(dòng)性流動(dòng)性----液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。4精品PPT|借鑒參考第四頁(yè)，共四十八頁(yè)。在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測(cè)出其實(shí)際螺旋線長(zhǎng)度。澆出的試樣愈長(zhǎng)，合金的流動(dòng)性愈好！5精品PPT|借鑒參考第五頁(yè)，共四十八頁(yè)。6精品PPT|借鑒參考第六頁(yè)，共四十八頁(yè)。鑄鋼的流動(dòng)性鑄鐵的流動(dòng)性7精品PPT|借鑒參考第七頁(yè)，共四十八頁(yè)。由以上圖表可見(jiàn)：合金的充型能力是由合金的流動(dòng)性決定，同時(shí)又受外界條件的影響。如鑄型、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)........結(jié)論：合金流動(dòng)性越強(qiáng)，充型能力越高。設(shè)計(jì)零件時(shí)，尤其是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚薄的鑄件，一定要選流動(dòng)性好的合金。8精品PPT|借鑒參考第八頁(yè)，共四十八頁(yè)。合金流動(dòng)性的決定因素-------

具有共晶成分的合金、純金屬流動(dòng)性好。鑄鐵類-----含碳量在4.3%C附近的鐵合金、多數(shù)QT的（不含鉻）流動(dòng)性較好。

有色金屬類-----硅黃銅、硅鋁明（鋁—硅系鑄造鋁合金）的流動(dòng)性好一般。

鑄鋼----流動(dòng)性很差。9精品PPT|借鑒參考第九頁(yè)，共四十八頁(yè)。

二.澆注條件在“鑄造工藝學(xué)”中，引用了熱力學(xué)和流體力學(xué)的理論來(lái)研究液態(tài)金屬的充型能力。設(shè)：液態(tài)合金進(jìn)入水平澆道后，經(jīng)過(guò)時(shí)間T停止流動(dòng)，其流程L為：V---在液態(tài)金屬的靜壓頭H（直澆道的高度）平均流速。因此可以認(rèn)為：影響液態(tài)合金充型能力的外部條件是通過(guò)兩個(gè)途徑發(fā)生作用的：1）流動(dòng)時(shí)間T----T=T澆-T凝，即液態(tài)金屬在鑄型中的熱交換條件決定流動(dòng)時(shí)間T。10精品PPT|借鑒參考第十頁(yè)，共四十八頁(yè)。流動(dòng)性與澆注溫度的關(guān)系流動(dòng)性澆注溫度T熔合金溫度高，液態(tài)時(shí)間長(zhǎng)、粘度低....澆注溫度對(duì)流動(dòng)性的影響11精品PPT|借鑒參考第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)。2）平均流速V-----它與液態(tài)金屬的流體性質(zhì)有關(guān)如：粘度、表面張力等有關(guān)。還與流體壓力H、以及流動(dòng)阻力（澆注系統(tǒng)、型腔截面積）有關(guān)。12精品PPT|借鑒參考第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)。從澆注條件及填充條件來(lái)看，影響充型能力的主要因素有：1.澆注溫度（T）2.充型壓力（H—V）3.鑄型的蓄熱能力4.鑄型溫度（熱交換—延長(zhǎng)T）5.鑄型中氣體（阻力—V）13精品PPT|借鑒參考第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)?！?鑄件的凝固與收縮凝固—金屬?gòu)囊簯B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程。這個(gè)轉(zhuǎn)變期稱為凝固期。一.鑄件的凝固方式實(shí)驗(yàn)：做幾個(gè)直徑相同的球鑄型，一次同時(shí)澆注經(jīng)過(guò)不同時(shí)間，先后拔掉泥芯。倒出液態(tài)金屬，測(cè)量硬殼厚度，畫(huà)出凝固厚度—時(shí)間曲線。

泥芯14精品PPT|借鑒參考第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)。1--φ752—φ1253—φ260時(shí)間厚度12315精品PPT|借鑒參考第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)。如圖：沿鑄件邊緣向中心布置測(cè)溫點(diǎn)，按時(shí)間順序記錄各點(diǎn)溫度。時(shí)間溫度液相線固相線測(cè)溫儀熱電偶工件中心16精品PPT|借鑒參考第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)。圖示：鑄件的凝固動(dòng)態(tài)曲線。X/R---鑄件表面向中心的距離比。時(shí)間X/R液相線固相線1017精品PPT|借鑒參考第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)。三種含碳量的鑄鐵的凝固方式18精品PPT|借鑒參考第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)。結(jié)論：合金在凝固過(guò)程中，一般存在三個(gè)區(qū)域，即固相區(qū)、凝固區(qū)、液相區(qū)。按凝固區(qū)的寬窄，劃分為：

1.

逐層凝固---凝固區(qū)不明顯。

2.糊狀凝固---凝固區(qū)很寬。

3.

中間凝固---凝固區(qū)介于1、2之間。大多數(shù)合金的凝固方式屬于這種凝固方式。19精品PPT|借鑒參考第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)。鑄件凝固方式對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：凝固過(guò)程實(shí)質(zhì)是金屬的結(jié)晶過(guò)程，它從兩方面影響鑄件的性能：

1）形成的金相組織-----晶粒的大小、形狀及晶粒的內(nèi)部缺陷等影響合金的機(jī)械性能；

2）金屬的致密度-----液態(tài)金屬結(jié)晶為固態(tài)，引起的體積收縮所形成的孔洞，若得不到液態(tài)金屬的補(bǔ)縮，將產(chǎn)生鑄造缺陷，影響合金的致密性及強(qiáng)度。

20精品PPT|借鑒參考第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)。對(duì)于凝固區(qū)寬的合金，結(jié)晶是在液--固兩相區(qū)進(jìn)行的，從晶粒的形成---晶枝的長(zhǎng)大過(guò)程中，晶體連成骨架，存在于骨架內(nèi)的金屬形成互相分隔的小“溶池”，繼續(xù)結(jié)晶后，收縮的體積得不到補(bǔ)縮，形成微小的孔洞-----縮松。21精品PPT|借鑒參考第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)?？s孔形成過(guò)程22精品PPT|借鑒參考第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)。結(jié)論如下：

1）逐層凝固和窄凝固范圍的合金，在凝固過(guò)程中的體積收縮能得到補(bǔ)縮，傾向于最后形成大的孔洞---縮孔。合金的致密性好“熱裂”傾向小。這類合金包括：共晶合金、純金屬。2）凝固范圍越寬，形成縮松及熱裂的傾向越大。這類金屬包括：遠(yuǎn)離共晶點(diǎn)成分的合金。23精品PPT|借鑒參考第二十三頁(yè)，共四十八頁(yè)。防止縮孔和縮松的措施1.選擇合適的合金成分。

2.工藝措施；順序凝固原則-----合理設(shè)置冒口。同時(shí)凝固原則-----合理設(shè)置冷鐵。24精品PPT|借鑒參考第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)。通過(guò)控制凝固順序，使縮孔產(chǎn)生在冒口中！25精品PPT|借鑒參考第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)?！?鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋一.內(nèi)應(yīng)力的形成鑄造內(nèi)應(yīng)力---鑄件在凝固收縮時(shí)，受到阻礙內(nèi)部形成的應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力發(fā)生在鑄件凝固以后的繼續(xù)冷卻過(guò)程中，一般認(rèn)為由下列三種情形產(chǎn)生：1）二次結(jié)晶時(shí)，新相與舊相體積不同，膨脹與收縮將產(chǎn)生----相變應(yīng)力。2）溫度分布不同，各處收縮量不同時(shí)，內(nèi)部互相制約，產(chǎn)生---熱應(yīng)力。3）收縮時(shí)受到鑄型、型芯的阻礙，產(chǎn)生----收縮應(yīng)力。

26精品PPT|借鑒參考第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)。應(yīng)力狀態(tài)------拉應(yīng)力和壓應(yīng)力、剪應(yīng)力。應(yīng)力性質(zhì)-----分為臨時(shí)應(yīng)力和殘余應(yīng)力。

1.熱應(yīng)力----由于鑄件的壁厚不均勻、各部分的冷卻速度不同，使得在同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致而引起的應(yīng)力。27精品PPT|借鑒參考第二十七頁(yè)，共四十八頁(yè)。再結(jié)晶溫度以上時(shí)，金屬處于塑性狀態(tài)，不產(chǎn)生應(yīng)力。再結(jié)晶溫度以下時(shí)，金屬處于彈性狀態(tài)，將產(chǎn)生彈性變形從而形成應(yīng)力。28精品PPT|借鑒參考第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)。結(jié)論：1）鑄件的各部分截面積差越大，產(chǎn)生的應(yīng)力差越大。2）當(dāng)厚大部分進(jìn)入彈性狀態(tài)時(shí)，厚薄部分溫差越大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大。3）冷卻慢的部分，殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力；冷卻快的部分，殘余熱應(yīng)力為壓應(yīng)力。29精品PPT|借鑒參考第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)。2.機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）由于收縮受阻，產(chǎn)生的都是拉應(yīng)力或剪應(yīng)力。因?yàn)槭钱a(chǎn)生在彈性狀態(tài)下，落砂后隨著產(chǎn)生彈性變形而消失，為臨時(shí)應(yīng)力。（但產(chǎn)生彈性變形的應(yīng)力仍然留在彈性體內(nèi)）鑄造應(yīng)力對(duì)鑄件性能的影響：當(dāng)鑄造應(yīng)力形成時(shí)，若超過(guò)合金的屈服極限，則產(chǎn)生塑性變形；若超過(guò)合金的強(qiáng)度極限，則產(chǎn)生裂紋—冷裂；（冷裂形成機(jī)理）若低于彈性極限，則以殘余應(yīng)力的形式存在。有殘余應(yīng)力的鑄件，經(jīng)機(jī)械加工，一段時(shí)間后，將產(chǎn)生變形，影響零件精度。30精品PPT|借鑒參考第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)。

二.鑄件的變形與防止由鑄造應(yīng)力的形成過(guò)程可知，鑄件的變形發(fā)生在鑄造應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限時(shí)。因此防止鑄件產(chǎn)生變形的根本措施是消除鑄造應(yīng)力。此外還可以從工藝上采取措施1）反變形-----制造模型時(shí)采取反變形。

2）改變鑄件結(jié)構(gòu)----如改用彎輪輻代替直輪輻

3）設(shè)置拉筋----在鑄造應(yīng)力集中的部位設(shè)置拉筋，熱處理后去除4）控制打箱時(shí)間。31精品PPT|借鑒參考第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)。三.鑄件的裂紋與防止鑄件裂紋分為：熱裂紋和冷裂紋。1.熱裂紋

裂紋斷口形態(tài)：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、呈氧化色。

形成機(jī)理：在凝固后期的固相線附近的溫度范圍內(nèi)（該區(qū)稱為脆性區(qū)），合金的收縮系數(shù)急劇改變，若收縮受阻，將產(chǎn)生應(yīng)力。而此時(shí)合金尚未完全凝固（殘余液體約10%），強(qiáng)度極低，若應(yīng)力超過(guò)其強(qiáng)度則形成裂紋。如圖32精品PPT|借鑒參考第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)。σσ33精品PPT|借鑒參考第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)。

Al---Si合金的高溫強(qiáng)度T℃σ固相線500℃34精品PPT|借鑒參考第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)。影響熱裂形成的因素（1）合金性質(zhì)合金結(jié)晶溫度范圍越寬，熱裂傾向性越大。

T℃熱裂傾向線收縮開(kāi)始溫度固相線35精品PPT|借鑒參考第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)。此外，合金中的一些其它元素對(duì)其熱裂傾向也有一定的影響。如：碳素鋼中的S、P、Si,Mn四種因素對(duì)熱裂性的影響。SpSiMn%36精品PPT|借鑒參考第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)。（2）鑄型阻力鑄型的退讓性越大，合金熱裂傾向越小。2.冷裂-----形成冷裂的機(jī)理見(jiàn)“機(jī)械收縮”。

37精品PPT|借鑒參考第三十七頁(yè)，共四十八頁(yè)?！?鑄件中的氣孔氣孔是鑄件中最常見(jiàn)的缺陷。它對(duì)鑄件質(zhì)量的影響是：⑴破壞金屬的連續(xù)性、減少承載的有效面積、有應(yīng)力集中現(xiàn)象等；⑵顯著降低零件的機(jī)械性能，特別是疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性；⑶降低鑄件的氣密性。38精品PPT|借鑒參考第三十八頁(yè)，共四十八頁(yè)。氣孔的形成：進(jìn)入鑄型的液態(tài)金屬，在凝固過(guò)程中，由于在熔煉及澆注過(guò)程中對(duì)多種氣體有一定的溶解度而溶入氣體和鑄型受熱產(chǎn)生的侵入氣體，若在凝固過(guò)程中不能逸出，則成為鑄件中的氣孔缺陷。各種氣體在液態(tài)合金中存在的形態(tài)及其對(duì)鑄件質(zhì)量的影響如《鑄件的常見(jiàn)缺陷》表所示39精品PPT|借鑒參考第三十九頁(yè)，共四十八頁(yè)。

§5鑄件的質(zhì)量控制由于影響鑄件質(zhì)量的因素很多，并且錯(cuò)綜復(fù)雜，難以綜合控制，生產(chǎn)中一般控制主要或重點(diǎn)要素，具體為下列幾方面：（1）合理選定鑄造合金和鑄件結(jié)構(gòu)；（2）合理制訂鑄件的技術(shù)要求；（3）模型質(zhì)量檢驗(yàn)；（4）鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)；（5）鑄件熱處理40精品PPT|借鑒參考第四十頁(yè)，共四十八頁(yè)。形狀類缺陷41精品PPT|借鑒參考第四十一頁(yè)，共四十八頁(yè)。形狀類缺陷42精品PPT|借鑒參考第四十二頁(yè)，共四十八頁(yè)。PPT內(nèi)容概述機(jī)器制造過(guò)程。影響鑄件質(zhì)量的因素很多，其中合金的鑄造工藝性就是主要因素之一。充型能力-----液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測(cè)出其實(shí)際螺旋線長(zhǎng)度。澆出的試樣愈長(zhǎng)，合金的流動(dòng)性愈好。如鑄型、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)........。在“鑄造工藝學(xué)”中，引用了熱力學(xué)和流體力學(xué)的理論來(lái)研究液態(tài)金屬的充型能力。V---在液態(tài)金屬的靜壓頭H（直澆道的高度）平均流速。從澆注條件及填充條件來(lái)看，影響充型能力的主要因素有：。5.鑄型中氣體（阻力—V）。1.逐層凝固---凝固區(qū)不明顯。2.糊狀凝固---凝固區(qū)很寬。大多數(shù)合金的凝固方式屬于這種凝固方式。鑄件凝固方式對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：。這類合金包括：共晶合金、純金屬。1）二次結(jié)晶時(shí)，新相與舊相體積不同，膨脹與收縮將產(chǎn)生----相