金属材料成型工艺基础重点

一章：金属的液态成型1.充型概念：液态合金填充铸型的过程，简称充型。2.充型能力：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。充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷影响充型能力的主要因素⑴合金的流动性—液态合金本身的流动能力a化学成分对流动性的影响—纯金属和共晶合金的成分的流动性好b工艺条件对流动性的影响—浇注温度、充型能力、铸型阻力c流动性的实验b、铸型填充条件—铸型的许热应力cd、铸件复杂程度:构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难f、折算折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。——影响铸型的热交换影响动力学的条件(充型时阻力的大小)，必须在保证工艺条件下金属的流动性好充型能力才好。二、冷却⑴影响凝固的方式的因素：a.合金的结晶温度范围—合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的。由表层向中心逐层推进(称为逐层凝固)方式，固体层内表面比较光滑，流动阻力小，流动性好。b.铸件的温度梯度—在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决与铸变窄。⑵凝固:b.糊状凝固—充型能力差，难以获得结晶紧实的铸件球铁倾向于糊状凝固。⑶收缩:a.液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。由温度下降引起。T浇—T液用体收缩率表示b.凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。由状态改变、温度下降和相T液—T固用体收缩率表示产生部位：通常在铸件上部，或最后凝固的部分,呈倒锥形，内表面粗糙。产生条件：铸件由表及里地逐层凝固，即纯金属或共晶成分的合金易产生缩孔。影响因素：合金的液态收缩↑，凝固收缩↑→缩孔容积↑浇注温度↑→缩孔容积↑；铸件较厚→缩孔容积↑2)缩松缩松：分散在铸件某些区域内的细小孔洞，分为宏观缩松和显微缩松两种，显微缩松分形成条件:主要出现在结晶温度区间大呈糊状凝固的合金中。3)和缩松的危害：铸件的致密性降低，降低有效的受力面积，降低有效受力面积。缩”或转移缩孔和缩松至浇冒口。b.顺序凝固-顺序凝固是指铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。c.固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩。由温度下降和相变两部分组成。T固—T室用线收缩率表示缩产生的缺陷：产生铸造应力、变形和开裂1.铸造应力:件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。按成因可分为3种;——相变应力：铸件固态时相变产生体积变化而引起的应力。缩量不同，在相互的制约下产生的应力。其形成的3个阶段：(10图1-8)2.铸件的变形:(1)当铸造应力形成时，若超过合金的屈服极限低于强度极限，则产生塑a.工艺上采用同时凝固原则，减小温差，均匀冷却；适用于收缩小或倾向于糊状凝b.铸件壁厚尽量均匀、对称c.反变形法模样制成与变形方向正好相反的形状以抵消其变形的方法叫反变形法。适用于细长d.时效处理时效处理是去除残余应力防止变形的有效方法。i)自然时效，将铸件置于露天半年以上；ii火。应力、粗加工产生应力一并消除。3.铸件的裂纹：当铸造应力大于铸件金属的强度极限时，铸件变产生裂纹——热裂纹：是指铸件在凝固的末期的高温下产生的裂纹，他的产生倾向与合金的收缩①应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。②应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。和铸铁件，必须严格控制磷的含量，防止冷脆性。4.变形：1)塑性变形：铸件在热应力的形成过程中产生的变形。2)弹性变形：又残余应力的住家产生的变形。三、机器铸造;1)概念：机器造型是将填砂、紧实和起模等主要工序实现了机械化，并组成生产流水线。机器造型生产率高，铸型质量好，铸件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。1)概念：在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形2)工艺特点：a铸件的精度和表面质量较高，公差等级可达IT11~IT13，表面粗糙度Ra值达1.6~12.5μm。b合金种类不受限制，尤其适用于高熔点及难加工2.压力铸造：1)概念：液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结2)工艺特点：1．铸件的尺寸精度和表面质量最高。公差等级一般为IT11~IT13级，Ra备时间长，不适宜单件、小批生产。7．由于压铸型寿命的原因，目前压铸尚不适宜铸铁、钢等高熔点合金的铸造。8．压铸件内部存在缩孔和缩松，表皮下形成1)概念：离心铸造是将金属液浇入绕水平或立轴旋转的铸型中，在离心力的作用下凝固的铸造方法。铸型可用金属型、砂型、陶瓷型、熔模壳型等2)工艺特点：织致密，机械性能好2、不用型芯和浇注系统，简化生产，节约金属3、金属液的充型能力强，便于流动性差的合金及薄壁铸件4、便于制造双金属结构5、铸件易产生偏析，内孔不准确且内表面粗糙1)概念：低压铸造是在0.2~0.7大气压的低压下将金属液注入型腔，并在压力下凝固成缩冒口，使金属的利用率提高到90~98%。造：1)概念：连续铸造是指将金属液连续的浇入水冷金属型(结晶器)中,连续凝固成形的方法。2)工艺特点：①组织致密,力学性能好;②不用浇注系统,中空铸件不用型芯,降低了金属的损耗，简化了造型工序,降低了劳动强度,减少了生产占地面积;④几乎适用于各种合金;⑤但连续铸造不适于截面有变化,壁厚不均匀的铸件生产,而且铸管的质量较离心铸造差。a.合理设计铸件壁厚(1)壁厚适当1.最小壁厚——定铸造工艺条件下，所能浇注出的铸厚。≈3×最小壁厚，在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。3.铸件截面形状(2)铸件壁厚应均匀、避免厚大截面(1)