铸造生产工艺.ppt

1、热加工基础胡璋，热加工基础第1章铸造生产，第三研究所制造部，热加工基础胡璋，第1章铸造，第1节合金的铸造性能第2节常用合金铸件的生产第3节砂型铸造第4节特殊铸造第5节零件结构的铸造工艺性，热加工基础胡璋，铸造概念，简介，1。什么是选角？熔化金属，制造模具，将熔融金属倒入模具中，凝固，得到具有一定形状和性能的铸件，称为铸件。图1砂型铸造，热加工基础胡璋，2铸造的优缺点，优点：1)形状复杂的零件毛坯，特别是具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。2)铸件生产适应性广，工艺灵活性大。工业上常用的金属材料可以用来铸造。铸件的重量可从几克到几百吨，壁厚可从0.5毫米到1米。3)大多数铸造原料来

2、源广泛，价格低廉，废件可直接利用，因此铸造成本低。缺点：1)铸件组织疏松，晶粒粗大，容易产生缩孔、气孔、气孔等内部缺陷。因此，铸件的机械性能，特别是冲击韧性，低于相同材料的锻件。2)铸件质量不够稳定。胡璋，铸造产品，图2铸造产品，胡璋，铸造技术的应用，铸造生产在中国有着悠久的历史。早在3000多年前，人们就使用青铜铸造工具，2500年前铸铁工具相当普遍。例如，建于公元856年的河北省正定县龙兴寺的青铜佛像，高22米，宽42臂，重120吨，是中国古代最大的佛像，造型生动逼真。这是一件罕见的佛教艺术珍品；胡璋，热加工的基础，铁狮子，公元953年在河北沧州，有一个5的高度。4米，长度为6。5米，宽3

3、米，重40吨。“狮子”和“大周广顺铸二年”两个字铸于颈下和外，金刚经也铸于内，气势恢宏，艺术价值极高，充分体现了中国古代劳动人民精湛的铸造技艺。大量的历史文物展示了中国古代劳动人民在世界铸造史上的杰出贡献。例如，粘土型、金属型和失蜡型三种铸造技术都是我国的创造。胡璋，热加工的基础，第一节是合金的铸造性能，它是合金在铸造生产中的工艺性能，是合金的流动性、收缩性、偏析性和空气吸收性的综合体现。其中，流动性和收缩率对铸件质量影响最大。热加工的基本胡璋包括：1。流动性和充模能力。合金3的凝固和收缩铸造合金的偏析和空气吸收。热加工的基本胡璋。(1)合金1的流动性。流动性是指熔融金属的流动性。它是影响熔融

4、金属充型能力的因素之一。热加工的基本胡璋，流动性对铸件质量的影响，流动性好的合金容易填充薄而复杂的型腔，便于铸造轮廓清晰的铸件，减少浇注和冷隔缺陷；有利于液态金属中气体和非金属夹杂物的上浮和排出，减少气孔和夹杂物缺陷的产生；有利于弥补合金凝结过程中产生的收缩，从而减少凝固后期产生的缩孔、缩松和热裂纹等铸造缺陷。因此，在设计铸件、选择合金和制定铸造工艺时，经常需要考虑合金的流动性。热加工基础胡璋，流动性评价标准：合金的流动性通常用“螺旋流动性试样”的长度来衡量。将金属液体倒入螺旋样品模具中。在相同的浇注条件下，合金的流动性越好，浇注的试样越长。热加工基础的胡璋、流动性的螺旋模式、热加工基础的胡璋

5、，流动性的影响因素，流动性是合金本身的属性，并且有许多影响因素其中，灰铸铁的流动性最好，其次是硅黄铜和铝硅合金，而铸钢的流动性最差。热加工基础胡璋，常用合金的流动性，热加工基础胡璋，2)化学成分和结晶特性，合金具有纯金属和共晶成分，凝固是从铸件壁面向中心逐渐推进的，凝固表面光滑，对未凝固液体的流动阻力小，所以流动性好，如图3a所示。图3不同晶化特征合金的流动性，热加工基础的胡璋，亚共晶合金在一定的凝固温度范围内晶化，凝固过程中铸件内存在较宽的液相和枝晶两相区。凝固温度范围越宽，枝晶越发达，对金属流动的阻力越大，金属的流动性越差，如图3b所示。图3具有不同结晶特性的合金的流动性、热加工的基本胡璋

6、和铁碳合金的相图之间的关系如图4所示。图中显示，随着凝固温度范围的增加，纯铁和共晶铸铁的流动性最好，而亚共晶铸铁和碳钢的流动性较差。图4铁碳合金的流动性与相图的关系，胡璋，热加工的基础，以及粘度、结晶潜热、合金液导热系数等物理性质对流动性的影响。例如，高铬耐热钢液含有较多的Cr2O3，这显著增加了粘度并且流动性差。热加工基础胡璋，铁碳合金相图，热加工基础胡璋，(2)合金的充型能力1。充型能力考虑到模具和工艺因素的影响，熔融金属的流动性称为合金的充型能力。即液态合金填充型腔并获得完整形状和清晰轮廓的铸件的能力。合金的流动性是金属本身的性质，不会随着外界条件的变化而改变。合金的充型能力不仅与金属的

7、流动性有关，还受外界因素的影响。对于热加工基本胡璋，如果模具填充能力不足，形成的颗粒可能会堵塞金属流动通道，导致诸如倒水和冷绝缘的缺陷，从而产生废品。胡璋热加工基金会，2。影响充型能力的因素，合金的流动性对充型能力影响最大，此外，模具和工艺条件也会改变合金的充型能力。胡璋，热加工的基础，1)模具填充条件，模具的阻力将阻碍熔融合金的流动，并且模具和熔融合金之间的热交换也将影响合金保持流动的时间，因此模具对模具填充能力有显著影响，而胡璋，热加工的基础，a)模具的储热能力是模具从熔融金属吸收和储存热量的能力。模具的导热系数和质量热容量越大，对液态合金的冷却作用越强，合金的充型能力越差。例如，与砂型铸

8、造相比，金属型铸造容易出现诸如浇注不足等缺陷。胡璋，热加工的基础，b)提高模具温度可以降低模具和熔融金属之间的温差，从而减缓冷却速度，提高熔融合金的充型能力。模具中的气体模具中的气体越多，合金的充模能力越差。热加工基础的胡璋，2)浇注条件，a)浇注温度对合金的充型能力有决定性的影响。在一定范围内，随着浇注温度的升高，合金液的粘度降低，在模具中保持流动的时间增加，充型能力增强。对于流动性差的薄壁铸件或合金，可适当提高浇注温度，以防止浇注失败和冷隔等缺陷。浇注温度高的缺陷：浇注温度过高，液态合金收缩增加，进气量增加，氧化严重，易产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、晶体粗大等缺陷。因此，在保证足够充模能力的

9、前提下，应尽可能降低浇注温度。胡璋用于热加工，铸造温度特殊铸造(压力铸造、低压铸造、离心铸造等。)，通过人工加压的方式增加填充压力并提高填充能力。浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，填充能力越低。胡璋，热加工的基础，以及3)铸件的结构对充型能力也有相当大的影响。当铸件壁厚过小时，壁厚变化很快，结构复杂，水平面较大，会影响合金的充型能力。模具填充能力低。提高充型能力的措施：选择流动性好的合金，提高浇注温度和压头，合理设计浇注系统，改善铸件结构。胡璋热加工的基础是两种合金的凝固和收缩，在随后的冷却和凝固过程中，倒入模具的熔融金属的体积会减少。如果这种收缩没有及时弥补，铸件中就会出现缩孔或气孔缺陷。常

10、见缺陷：铸件缩孔或气孔、热裂纹、沉淀气孔、偏析、非金属夹杂物等。胡璋热加工基础，(1)铸件的凝固方式及影响因素，(1)铸件的凝固方式，铸造合金大多在一定温度范围内(状态图中的液相线和固相线之间)结晶凝固。凝固过程分为三个区域：液相区、固相区和液固两相区(又称凝固区)。凝固区对铸件质量影响最大。根据液固两相区的宽度，铸件的凝固模式可分为逐层凝固模式、糊状凝固模式和中间凝固模式。胡璋，热加工的基础，(1)逐层凝固在合金的凝固过程中，铸件横截面上的凝固区域宽度趋于零，横截面上的固相和液相被一条边界线清楚地分开。这种固化模式称为逐层固化。普通合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金和一些

11、黄铜属于逐层凝固合金。热加工的基本胡璋，逐层凝固方式的优点，合金处于逐层凝固方式，其凝固前沿与液态金属接触(或凝固区域很窄)，凝固阶段发生的收缩可以及时补充液体，因此很容易获得组织致密的铸件；如果凝固层因收缩阻碍而产生晶间裂纹，则容易被未凝固的熔融金属填充和桥接，从而大大减少铸件的热裂纹缺陷；合金逐层凝固，流动性好，便于铸造轮廓清晰的工字钢。(2)糊状凝固模式条件：如果合金的凝固温度范围较宽或铸件断面温度曲线较平，则其凝固区域较宽，甚至在铸件凝固的某一段时间内，液态和固态的凝固区域贯穿整个铸件断面。在凝固过程中，合金首先呈糊状，然后凝固，这就是所谓的糊状凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜和一些黄铜

12、是糊状凝固合金。热加工基础的胡璋、糊状凝固方式的缺陷以及许多分散的小孔(缩孔)留在糊状凝固的铸件中。糊状凝固方式很难获得合金。糊状凝固合金的枝晶发育，过早地连接成骨架，并开始线性收缩。热裂解液中枝晶越发达，合金的流动阻力越大，流动性越差。胡璋，凝固模式，胡璋，(3)中间凝固模式大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固模式。中碳钢、高锰钢和白口铸铁具有中间凝固模式。热加工基础胡璋，图5铸件凝固方式，凝固方式，热加工基础胡璋，2。凝固方式的影响因素，影响铸件凝固方式的主要因素是凝固温度范围凝固区的宽度取决于合金的凝固温度范围。铸件的温度梯度由合金的化学成分决定。纯金属或共晶合金是逐

13、层凝固的。热加工的基础是胡璋，温度梯度是凝固方式的重要调节因素。通过提高模具的蓄热能力和冷却能力，降低金属液的浇注温度，可以提高铸件断面的温度梯度。结论：倾向于逐层凝固的合金易于铸造，可生产出高质量的铸件，应尽可能多地选用；当需要选择易于凝固成糊状的合金时，可采取适当的工艺措施来增加铸造段的温度梯度，以减小其凝固面积。(2)铸造合金的收缩。当铸造合金从液态冷却到室温时，体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸造合金的物理性能，是许多铸造缺陷(缩孔、缩松、残余内应力、变形和裂纹)的根本原因。合金的收缩通常用体积收缩或线性收缩来表示。热加工基本胡璋、热加工基本胡璋和冷却收缩经历以下三个阶段：1 .液

14、态金属因温度降低而产生的体积收缩。铸造合金的浇注温度一般控制在液相线以上50-150。2.凝固收缩熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件缩孔缩松的根本原因。3.固态收缩由于温度降低，固态金属的体积收缩。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度有很大影响，是铸件产生应力、变形和裂纹等缺陷的根本原因。(3)影响合金收缩的因素合金的总体积收缩是液体收缩、凝固收缩和固体收缩的总和。主要影响因素有合金化学成分、浇注温度、模具结构和模具条件。1.不同化学成分的合金的收缩率通常是不同的。在常用的铸造合金中，石墨的质量和体积较大，使得铸铁的体积膨胀是铸钢的最大收缩，灰铸铁的最小收缩。热加工基准胡璋，铁碳

15、合金体积收缩率，热加工基准胡璋，2。铸造温度合金浇注温度越高，过热越大，液体收缩越大。3.铸件结构和模具状况铸件冷却收缩时，由于形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，导致收缩不一致，相互阻碍。另外，模具和型芯对铸件收缩的阻力，铸件的实际收缩率总是小于其自由收缩率。阻力越大，铸件的实际收缩越小。(4)收缩对铸件质量的影响。在缩孔和疏松铸件的凝固过程中，如果因液态收缩和凝固收缩而减少的体积没有及时补充，铸件的最终凝固部分会形成一些孔洞。大而集中的孔称为缩孔，而小而分散的孔称为缩孔：缩孔和缩孔降低铸件的机械性能和气密性，在严重的情况下可能使铸件成为废品。(1)缩孔的形成总是出现在铸件的上部或最后凝固

16、的部分，其外观特征是内表面粗糙，形状不规则，近似倒锥形。缩孔通常隐藏在铸件中，有时可以通过切割暴露出来。缩孔形成的主要原因是液体收缩和凝固收缩。缩孔的形成过程见图6。缩孔形成的主要原因是液体收缩和凝固收缩。，热加工基础的胡璋，图6，缩孔形成过程示意图，热加工基础的胡璋，纯金属和接近共晶成分的金属都容易形成缩孔，现在以圆柱铸件为例来说明缩孔的形成过程，如图1-6所示，液态金属充满型腔，冷却时发生液态收缩，其减少的体积可以通过浇注系统来补偿， 如图1-6a所示，由于模具的吸热作用，型腔表面附近的金属首先凝固结壳，此时内浇道被冻结，如图1-6b所示，热加工基础胡璋。 系统向外散热，固化层增厚。然而，由于补充凝固层的液体收缩和凝固收缩，封闭在硬壳中的液态金属的体积减小，并且液面下降，并且在硬壳中存在间隙。如图1-6c所示，铸造凝固依次进行，硬壳层逐渐增厚，液面不断下降。此时，如果下降的液面不能补充液态金属，铸件完全凝固后，上部会形成一个倒锥形孔和缩孔，如图1-6d所示。热加工基础胡璋，当有缩孔的铸件继续冷却至室温时，铸件轮廓和缩孔体积会因固