材料的液态成形工艺学习教案

1、会计学1材料的液态成形材料的液态成形(chn xn)工艺工艺第一页，共69页。n 本章基本本章基本(jbn)要求要求n 影响金属充型能力的因素及控制措施影响金属充型能力的因素及控制措施n 合金的收缩方式、能够引起的缺陷种类、预防措施合金的收缩方式、能够引起的缺陷种类、预防措施n 不同铸造方法的特点及应用不同铸造方法的特点及应用n 各种铸造合金的特点及应采取的铸造工艺各种铸造合金的特点及应采取的铸造工艺n 铸件的结构工艺性铸件的结构工艺性第1页/共68页第二页，共69页。(Mold)型腔(Mold Cavity)中，凝固后获得固态毛坯或零件的方法第2页/共68页第三页，共69页。nn常用金属铸件

2、材质：铸铁、有色合金、碳素钢、合金钢、金属间化合物n砂型铸造生产流程第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工艺成形工艺Castingtechniques第3页/共68页第四页，共69页。n一、液态金属的充型能力n金属液的流动性n浇注条件，如温度、压力n铸型特性，如铸型结构、铸型材质Basic knowledge For Casting第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn xn)(chn xn)工艺工艺第4页/共68页第五页，共69页。ProcessingFeatures of Casting 冷隔、浇不足(bz) 气孔 缩孔视频视频第四章第四章 金属的液态成形

3、工艺金属的液态成形工艺第5页/共68页第六页，共69页。n为什么共晶成分流动性好？n共晶成分熔点低、保持液态时间长；恒温结晶，流动性好。n非共晶成分在两相区内结晶凝固，大量枝状晶粒阻碍(z i)液体流动。n合金的结晶温度区间越大，流动性越差ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工艺成形工艺第6页/共68页第七页，共69页。ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工成形工艺艺图图43 铁碳合金铁碳合金(hjn)流动性与含碳量关系流动性与含碳量关

4、系第7页/共68页第八页，共69页。nn铸型结构和材质n凡能增加液体流动阻力的，使冷却速度加快的，均降低(jingd)充型能力。（壁厚不小于规定的“最小壁厚”）ProcessingFeatures of Casting不利因素：形腔复杂、直浇道低、浇口截面积小、铸型不利因素：形腔复杂、直浇道低、浇口截面积小、铸型(zh xn)排气不畅、铸型排气不畅、铸型(zh xn)材料导热性过高、铸件壁太薄材料导热性过高、铸件壁太薄第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第8页/共68页第九页，共69页。n影响凝固方式的因素n成分或结晶温度区间：越窄，越趋于逐层凝固n铸件截面(jimin)的温度梯

5、度：梯度越大，越趋于逐层凝固ProcessingFeatures of Casting液固液固两相两相第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn (chn xn)xn)工艺工艺第9页/共68页第十页，共69页。ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工艺的液态成形工艺结晶结晶(jijng)温度区间温度区间铸件截面温度梯度铸件截面温度梯度第10页/共68页第十一页，共69页。ProcessingFeatures of Casting凝固方式凝固方式结晶温度结晶温度区间区间铸件铸件温度梯度温度梯度凝固区凝固区宽度宽度

6、充型能力充型能力示意图示意图逐层凝固逐层凝固零零大大零零强强中间凝固中间凝固较窄较窄大大较宽较宽次之次之体积凝固体积凝固宽宽小小宽宽差差取决于取决于成分成分(chng fn)第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第11页/共68页第十二页，共69页。ProcessingFeatures of Casting收缩收缩方式方式表现表现引起引起缺陷缺陷表征表征液态液态收缩收缩液面下降液面下降缩孔缩孔缩松缩松体收缩率体收缩率凝固凝固收缩收缩固态固态收缩收缩尺寸减小尺寸减小变形变形裂纹裂纹线收缩率线收缩率三个收缩三个收缩(shu su)阶段阶段第12页/共68页第十三页，共69页。Proce

7、ssingFeatures of Casting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工艺成形工艺合金种类合金种类灰铸铁灰铸铁可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁球墨铸铁碳素铸钢碳素铸钢铝合金铝合金铜合金铜合金线收缩率（）0.8-1.01.2-2.00.8-1.31.38-2.00.8-1.61.2-1.4常用铸造合金的线收缩率常用铸造合金的线收缩率第13页/共68页第十四页，共69页。缩孔；细小而分散的孔洞(kngdng)成为缩松。n铸造应力、变形、裂纹：铸件的固态收缩受限，产生铸造应力，在应力作用下产生变形甚至开裂。ProcessingFeatures of Casting上部、厚

8、部中心(zhngxn)轴线部第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第14页/共68页第十五页，共69页。离冒口部位先凝固，并依次向冒口推进，冒口最后凝固。（使铸件的凝固按薄壁厚壁冒口的顺序先后进行(jnxng)，让缩孔移入冒口中，从而获得致密的铸件）ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形成形工艺工艺第15页/共68页第十六页，共69页。ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工成形工艺艺第16页/共68页第十七页，共69页。控制措

9、施：改善铸型或型芯的退让性（5）相变应力形成原因：冷却速度不同，组织结构转变的时间不同特点：不会自行(zxng)消除控制措施：同时凝固ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形成形工艺工艺第17页/共68页第十八页，共69页。ProcessingFeatures of Casting(a)框形铸件 I 粗杆、II细杆(b) II冷却快先凝固收缩、I处于塑性状态，II受拉伸，I受压缩（暂时(znsh)）(c) I 杆开始收缩，产生塑性变形，使内应力消失， II收缩完成(d) I 杆继续收缩，但受II 杆牵制，最终I中产生拉

10、应力， II中产生压应力第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第18页/共68页第十九页，共69页。ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工的液态成形工艺艺第19页/共68页第二十页，共69页。控制措施：结构设计合理、减少铸造应力ProcessingFeatures of Casting第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn xn)(chn xn)工艺工艺第20页/共68页第二十一页，共69页。，合金液对气体的溶解度下降(xijing)，气体析出并留在铸件内形成的气孔称为析出性气孔。n 2.侵入

11、性气孔n造型材料中的气体侵入金属液内所形成的气孔称为侵入性气孔。n 3.反应性气孔n反应性气孔主要是指金属液与铸型之间发生化学反应所产生的气孔。Design ofCasting Process第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形成形工艺工艺第21页/共68页第二十二页，共69页。nCSi烈促进石墨化n注：若Si含量少，即使C多，也难石墨化n冷却速度： 快白口n中麻口（Fe3C石墨）n慢灰口n碳当量：将硅对铸铁石墨化的影响折算成碳对石墨化的影响wc(%)+0.3wSi(%)n碳当量接近共晶成分，合金流动性好。Design ofCasting Process第四章第四章 金属

12、的液态金属的液态(yti)(yti)成形成形工艺工艺第22页/共68页第二十三页，共69页。nn提高灰口铁的强度、硬度；n孕育铸铁流动性比普通铸铁差，收缩率高。Design ofCasting Process第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工的液态成形工艺艺第23页/共68页第二十四页，共69页。nn提高型砂的退让性Design ofCasting Process第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn xn)(chn xn)工艺工艺第24页/共68页第二十五页，共69页。n凝固方式(fngsh)：体积凝固n铸造工艺：n提高铸型刚度n提高铁水温度、增设冒口以防

13、止缩孔和缩松Design ofCasting Process第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形成形工艺工艺第25页/共68页第二十六页，共69页。n改善铸件结构n增加(zngji)铸型退让性n增设防裂筋n降低S、P量，防止热脆和冷脆产生裂纹Design ofCasting Process第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工艺的液态成形工艺第26页/共68页第二十七页，共69页。n预热n缩短时间Design ofCasting Process第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工艺的液态成形工艺第27页/共68页第二十八页，共69

14、页。SandCasting零件零件(ln jin)工艺图工艺图制造模型制造模型(零件模样芯盒零件模样芯盒)造型造型造芯造芯用型砂用型砂和芯砂和芯砂合箱、浇注合箱、浇注落砂、铸件落砂、铸件铸型铸型第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第28页/共68页第二十九页，共69页。让性SandCasting第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn xn)(chn xn)工艺工艺第29页/共68页第三十页，共69页。SandCasting型芯型芯上箱上箱下箱下箱型腔型腔浇注系统浇注系统排气孔排气孔砂箱砂箱(sh xin)砂型砂型分型面分型面第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成

15、形工艺第30页/共68页第三十一页，共69页。n固顺序n冒口的作用:n补缩n出气n浮渣SandCasting第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形的液态成形工艺工艺第31页/共68页第三十二页，共69页。SandCasting第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn xn)(chn xn)工艺工艺第32页/共68页第三十三页，共69页。SandCasting手工手工(shugng)造型造型机械造型机械造型整模造型分模造型挖砂造型假箱造型刮板造型活块造型脱箱造型两箱造型三箱造型地坑造型震压式造型无箱射压造型抛砂造型射砂制芯按模样特征分按砂箱特征分填砂、紧实、起模都是机

16、械化填砂、紧实、起模都是机械化第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第33页/共68页第三十四页，共69页。箱内。造型方便，但制作模样较麻烦。n应用范围：最大截面在中部，一般(ybn)为对称性铸件。例：套筒、管子和阀体等。n挖砂造型n特点：当铸件的外部轮廓为曲面，其最大截面不在端部，且模样又不宜分成两半时，应将模样做成整体（整模），造型时需挖去阻碍起模的型砂，分型面是曲面。造型麻烦，生产率低。n应用范围：单件小批生产模样薄、分模后易损坏或变形的铸件。例：手轮、法兰盘等。SandCasting两个两个(lin )砂型的分界面砂型的分界面第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工

17、艺第34页/共68页第三十五页，共69页。n三箱造型n铸型由上、中、下三部分组成，中型的高度须与铸件两个分型面的间距相适应。n特点：铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用两箱无法起模，将铸型放在三个砂箱中，组合而成。三箱造型的关键是选配合适的中箱。造型复杂(fz)，易错箱，生产率低，应尽量避免使用n应用范围：单件小批生产具有两个分型面的铸件。SandCasting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工艺成形工艺第35页/共68页第三十六页，共69页。人技术水平要求高。n应用范围：用于有等截面或回转体的大、中型(zhngxng)铸件的单件、小批生产。例：尺寸大于500mm的旋转

18、体铸件，如带轮、飞轮、大齿轮。n地坑造型n特点：在车间地坑内造型，用地坑代替下砂箱，只要一个上砂箱，可减少砂箱的投资，大型铸件单件生产时,降低铸型高度，便于浇注操作。n脱箱造型n特点：利用活动砂箱造型，一箱多用，适用于成批生产小型铸件。SandCasting第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn (chn xn)xn)工艺工艺第36页/共68页第三十七页，共69页。SandCasting机械机械(jxi)造型：震实造型：震实-压实压实-脱模脱模砂型铸造连续生产线砂型铸造连续生产线第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第37页/共68页第三十八页，共69页。n直，避免(b

19、min)不必要的活块和型芯，以便于起模，使造型工艺简化；n应尽量使铸件位于同一铸型内，以保证铸件精度；n尽量使型腔和主要型芯位于下型，以便于造芯、下芯、合箱和检验铸件壁厚。SandCasting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工成形工艺艺第38页/共68页第三十九页，共69页。应将铸件的大平面置于铸型下部，并使铸型侧斜浇注。（如图3）（4）工艺参数的选择机械加工余量：是指在切削加工时需要从铸件上切削掉的材料厚度(hud)。与造型方法、合金种类、铸件尺寸有关。SandCasting第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn (chn xn)xn)工艺工艺第39页

20、/共68页第四十页，共69页。SandCasting图图1图图2图图3重要重要(zhngyo)面面薄壁薄壁大平面(pngmin)第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第40页/共68页第四十一页，共69页。n此模型尺寸应放大。放大量(dling)等于收缩量。n不同合金的收缩率：灰铁0.7-1%，铸钢1.3-2%，有色金属1左右。SandCasting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工成形工艺艺第41页/共68页第四十二页，共69页。固定n芯头与芯座之间14mm间隙，便于安装。SandCasting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工

21、艺成形工艺第42页/共68页第四十三页，共69页。n压力铸造n低压铸造n离心铸造SpecialCasting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工成形工艺艺第43页/共68页第四十四页，共69页。SpecialCasting压型(y xn)注蜡蜡模结壳、脱蜡、焙烧填砂、浇注第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第44页/共68页第四十五页，共69页。底去除壳型中的残蜡和水分。n浇注：焙烧后趁热浇注，若壳型强度(qingd)不足，可放在砂箱中用砂子填紧后再浇注，以防变形或破裂。SpecialCasting压型(y xn)注蜡蜡模结壳、脱蜡、焙烧结壳、脱蜡、焙烧填

22、砂、浇注第四章第四章 金属的液态成形工艺金属的液态成形工艺第45页/共68页第四十六页，共69页。批量生产。n汽轮机叶片、大模数滚刀n古代形状复杂的器皿。SpecialCasting第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工的液态成形工艺艺第46页/共68页第四十七页，共69页。n(min shn)n要及时取出铸件；n铸造过程SpecialCasting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形成形工艺工艺第47页/共68页第四十八页，共69页。陷；n7）铸造合金的熔点不能太高；n金属型铸造的应用n主要用于有色合金铸件的大批量生产。n如：活塞、气缸盖、油泵壳体、

23、铜瓦等。SpecialCasting第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形的液态成形工艺工艺第48页/共68页第四十九页，共69页。(zhjin)n3）设备投资大，铸型制造成本高n4）充型过快，易产生气孔n4）适宜低熔点合金n应用n大批量生产低熔点合金（如锌、铝、镁及铜）的中小型铸件(zhjin)。SpecialCasting第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工的液态成形工艺艺第49页/共68页第五十页，共69页。SpecialCasting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工艺成形工艺第50页/共68页第五十一页，共69页。n4

24、）铸件尺寸、形状范围广。n应用n广泛用于大批量生产铝、镁合金精密铸件SpecialCasting第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工艺成形工艺第51页/共68页第五十二页，共69页。口；n3）组织致密，力学性能高；n4）气孔等缺陷集中在内表面，可机加工去除，故内孔尺寸不易控制。n应用n主要用于空心回转体，如铸铁管、活塞环等。SpecialCasting第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn (chn xn)xn)工艺工艺第52页/共68页第五十三页，共69页。型”，液体“置换”，而非“填充”。n2）型砂无粘结剂、无水分、无附加物的干砂，回收率95。n3）无分

25、型面、无需起模、无需砂芯n4）模型形状复杂，不受限制。n5）尺寸精度高，机加工余量少。n应用n广泛用于大批量生产形状复杂的铸件，如发动机的气缸体等。SpecialCasting第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工艺的液态成形工艺第53页/共68页第五十四页，共69页。Design ofCasting Process纹第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的液态成形工艺的液态成形工艺第54页/共68页第五十五页，共69页。Design ofCasting Processv 铸件铸件(zhjin)的结构工艺性的结构工艺性第四章第四章 金属金属(jnsh)(jnsh)的

26、液态成形工艺的液态成形工艺第55页/共68页第五十六页，共69页。Design ofCasting Processv 铸件铸件(zhjin)的结构工艺性的结构工艺性第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn (chn xn)xn)工艺工艺第56页/共68页第五十七页，共69页。Design ofCasting Processv 铸件铸件(zhjin)的结构工艺性的结构工艺性第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn xn)(chn xn)工艺工艺第57页/共68页第五十八页，共69页。Design ofCasting Processv 铸件铸件(zhjin)的结构工艺性的结构工艺性第四章第四章 金属的液态成形金属的液态成形(chn (chn xn)xn)工艺工艺第58页/共68页第五十九页，共69页。Design ofCasting Processv 铸件铸件(zhjin)的结构工艺性的结构工艺性第四章第四章 金属的液态金属的液态(yti)(yti)成形工成形