金属工艺学第二篇铸造.ppt

GM-KD5025数控龙门磨床床身（41T）铸 件第二篇　铸造2023/7/291 金属熔化液态金属浇入铸型落砂清理后成为铸件第一章　铸造的工艺基础一、铸造：将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，叫做铸造。2023/7/292 二、铸造的特点：１、能制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯；２、铸件重量及所用合金几乎不受限制；３、铸件的切削加工余量较小、成本低。因此，得到了广泛的应用。但是：1、抗拉强度和冲击韧性不如锻、焊件。 2、工艺复杂，故废品率高。2023/7/293 第一节　液态合金的充型一、充型概念：液态合金填充铸型的过程，简称充型。液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。二、充型能力的影响因素：　１、合金的流动性（常用螺旋形试样长度来衡量）：流动性愈好，充型能力愈好，愈便于浇铸出轮廓清晰、薄而复杂的铸件。螺旋形试样2023/7/294 1)、合金流动性的测定：用“螺旋形试样”的长度来衡量。在相同浇注条件下，试样愈长，流动性愈好。2)、影响合金流动性的因素：主要是合金的化学成分。液相线与固相线间的距离（T液－T固）称为结晶间隔。结晶间隔越大流动性越差，反之越好，因此共晶成分合金流动性最好.(图2-3）。２、浇注条件(浇注温度和充型压力）：浇注温度越高，充型压力越大则充型能力越好。３、铸型填充条件（铸型的蓄热能力，铸型温度和铸型中的气体）：铸型的蓄热能力低，铸型温度较高，铸型排气能力较好时则充型能力较好。由于充型能力低而引起的缺陷有：冷隔、浇不足。Fe-C合金流动性与含碳量关系2023/7/295 铸件的凝固方式第二节　铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固　　　　　　　逐层凝固（充型能力好，便于补缩）１、凝固方式　糊状凝固(易形成缩孔、难以获得结晶紧实的铸件）　　　　　　　中间凝固（介于上两者间）　2023/7/296 　　　　　　　　　　　　　　合金的结晶温度范围２、影响凝固方式的主要因素　　　　　　　　　合金性质　　　　　　　　　　　　　　　铸件的温度梯度　铸型的蓄热能力　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　浇注温度二、铸造合金的收缩铸造合金在浇注、凝固、直至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象称为收缩。1、收缩的实质：按空穴理论，随着温度的下降合金中空穴的数量　少，原子间距缩短，使其体积和尺寸缩小。　　　　　　　　液态收缩ε液：T浇~T液的收缩，T浇越大， ε液则越大２、收缩的分类　凝固收缩ε凝：T液~T固的收缩，结晶间隔越大,ε凝则越大　　　　　　　　固态收缩ε固:T固~室温的收缩,与合金的线膨胀系数有关。2023/7/297 三、铸件中的缩孔与缩松：１、缩孔和缩松的形成：液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补足，则在铸件最后凝固部位形成一些孔洞，按孔洞的大小和分布，分为缩孔和缩松。1）、缩孔：集中在铸件上部或最后凝固的部位容积较大的孔洞。特征：多呈倒圆锥形，内表面粗糙，通常隐藏在铸件内层，有时暴露于表面。缩孔的形成影响因素：Ａ、ε液、ε凝的大小；Ｂ、浇注温度的高低；Ｃ、铸件厚度。2023/7/298 ２）、缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。分宏观缩松和显微缩松。形成原因：由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足，或者因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔的小液体区难以得到补缩所致。逐层凝固合金易产生缩孔（如纯金属、共晶合金），糊状凝固合金易产生缩松，（如锡青铜）。明集中缩孔 暗集中缩孔 分散缩孔 缩松2023/7/299 ２、缩孔和缩松的防止：１）、适当地降低浇注温度和浇注速度。２）、采用顺序凝固、冒口补缩(顺序凝固原则)。３）、按冷铁、采用金属型。缩孔部位的确定：常用“凝固等温线法”、“内切圆法”。2023/7/2910 缩孔缩松2023/7/2911 ⑵偏析：合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析。铸锭(件)在结晶时,由于各部位结晶先后顺序不同，合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区，造成宏观上的成分不均匀，称宏观偏析。适当控制浇注温度和结晶速度可减轻宏观偏析。硫在钢锭中偏析的模拟结果2023/7/2912 ⑶气孔: 是指液态金属中溶解的气体或反应生成的气体在结晶时未逸出而存留于铸锭(件)中的气泡.铸锭中的封闭的气孔可在热加工时焊合，张开的气铸件中的气孔孔需要切除。铸件中出现气孔则只能报废。2023/7/2913 第三节　铸造内应力　变形和裂纹内力：构件内部相互作用并达平衡的力。与内应力、变形、裂纹相关的是固态收缩。一、内应力的形成：因固态收缩受阻。按内应力产生的原因分为：机械应力、热应力。