工艺技术材料成型工艺基础重点总结0001

1、第一章：金属的液态成型一、充型：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 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 流动性的实验工艺条件： a 、浇注温度 一般 T 浇越高，液态金属的充型能力越强。b、铸型填充条件一铸型的许热应力c、 充型压力：态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。d、 铸件复杂程度：构复杂，流动阻力大

2、，铸型的充填就困难e、 浇注系统的的结构浇注系统的结构越复杂， 流动阻力 越大，充型能力越差。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

3、件的温度梯度一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件内外层之间的温度差。 若铸件内外层之间的温度差由小变大， 则其对应的凝固区由宽 变窄 。凝固 ：a逐层凝固一充型能力强，便于防止缩孔、缩松。灰铸铁和铝硅合金等倾向于逐层凝固。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。c. 中间凝固收缩 ：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 相变三部分组成。T 液 T 固 用体收缩率表示液态收缩与凝固收缩产生的缺陷： 1）缩孔 产生部

4、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f,凝固收缩f t缩孔容积f浇注温度缩孔容积f;铸件较厚t缩孔容积f2）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 布更为广泛。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。4）孔和缩松的防止 ：a.工艺措施：设冒口，加冷铁，使铸件实现“顺序凝固”，以利“补 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

5、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 固态收缩产生的缺陷：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;收缩应力：是有铸型的机械阻碍引起的，也叫机械阻碍应力，属于零食应力。 相变应力：铸件固态时相变产生体积变化而引起的应力。热应力：由于铸件的壁厚不均匀，个部分的冷却速度不同，同一时刻住家个部分收 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 ） 热应力及机械

6、应力的危害：有残余应力的铸件，经机械加工，一段时间后，将产生 变形，影响零件精度热应力的防止：尽量减小铸件个部分的温差，改善砂型和砂芯的退让性，尽量避免 出现牵制收缩的结构，去应力退火。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，则产生塑性变形。 （2）铸件内残留应力引起的铸件变形，即自发地通过变形来减缓其内应力。铸件变形的防止：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 固的合金，如灰铸铁、锡青铜等。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。适用于细长易变形

7、铸件。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）人工时效，550-650 C去应力退火。 时效处理宜放在粗加工之后，以便将铸造应力、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 率、高温强度、铸件结构、铸件阻力等有关。热裂纹的防止： 应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。 应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，防止热脆性。冷裂纹：是在低温下形成的，长出现在铸件收

8、拉伸的部位。苏醒差的合金易产生冷 裂纹，磷元素含量过大也已产生裂纹，壁厚差大，形状复杂，尤其是大而薄的铸件。冷裂纹的防止：使铸件壁厚尽可能均匀；采用同时凝固的原则；对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的含量，防止冷脆性。英別S祢城鬧的持征向图产粧映陷的原肉祐件沿分世商产空 错暮1合箱时上下箱术对推；2砂祐的标皱或定位销耒对张t3-分橈的上F木投未对准15$型尼;偏再*引起铸件 形狀哎尺寸车合格L璽葛变醪我枚賣倔位F去塑芯尺寸用准或測电不蛊；3.押1位置不对，铁水冲箭r型芯化孝 成分 妣组 织不 合骼白口铸件的断口呈银白 色J®于切ffJftPTL炉料直分用时： 乙熔化配料操作不当： 工

9、幵箱过饪 盅铸件蹙丸薄热裂Wft开1L製秋处金 屈衣血成铤化色幣砂铸件春面粗悔*粘有 砂盘詩怦仃耒疑全堺仔 的fitRK.交接船多?. 賂浇 平足询柠本侥满in：获陷L铸件谿构设汁不合RU確斥誹水大；2. 渥注盟度木离，导饮冷却連度不均匀虞 慢口也置不当*冷却啟序斗対；S.桿眇太嚣退讣件并或落皱过事器1. 讪杪姑火件水够；2, 秒转劉細不合诂匸-V松叫的累贺度不够.再醪丸松j4. 灌注詔度丈商，术胡徐料或鳩讯不磐I-铁水温度成抵.浇疋建成玄慢.能屈験汇 合时，岡我口缸化未龍熔为一悴；2,诜口太小遞布證车对，铸件唯农薄.吧砂上温冷览气物质尢暫讳I-铁水汩度太愜浇注連懂本慢.成铁水量 不够；2.

10、.til太小应£ .'岀plfl申希戍蹈火;3. 祷件结构不合JHLIui局部过溥.或表di过 大；I箱岛匮低"候曲压力不足脊类別轻称缺陪的押征櫛图产生缺略的匝闵孔駅社孔寧分科于鶴件狀或眾形，内礼一般比L造刑材料弑分过多城含有大钛发赴物质； 芯砂的透代性差，或谨F不加 3抜摸境修型时局部剧水过务：4. 铁水詛度过低，弋休婕克折小；5. 浇；t連度过快,軽腔甲汽休来不从排疏;6. 铸件轴构不合JSL不利排气需札的内壁粗槌，腿款 不規则.薮产主在耳 唯处1.浇注条猊和冒口的位量不当.未雋膿证籲1*眸拮鞫逊计不含理如準厚荒过大、过 渡究然，【耳而檢屈部金揺鑒塢：3.浇注温

11、鹰太高或铁水成仆不对收辭太大孔内埴有族落的型砂】一型砂利型芯砂的强農不牺，祥砂太松起 模或舍祈时未对准.将和砂确坏；2- 陆療藐爪合理，褪创砂或崔芯彼申坏：3- 铸杵站掏不合理，極型砂或用芯的寅出游 分过虬过长冷站被种坏号渣眼札形不睨则*孔内充 満熔漬1.浇注时捋淹不良.堀渣随金用也流人刑腔. 2浇口杯未注与金H痕 適入醱瓠X像水温朕过低.流动性不好熔潰不躺浮 出等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

12、件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。四、特种铸造：1. 熔模铸造：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工艺方法。2）工艺特点：a铸件的精度和表面质量较高，公差等级可达IT11IT13 ,表面粗糙度Ra值达1.612.5 呵o b合金种类不受限制，尤其适用于高熔点及难加工的高合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。c可铸出形状较复杂的铸件，如铸件上宽度大于3mm的凹槽、直径大于 2mm的小孔均可直接铸出。d生产批量不受限制，单件、成批、大量生产均可适用。e工艺过程较复杂，生产周期长；原材料价格贵，铸件成本高；铸件不能太大

13、、太长，否则熔模易变形，丧失原有精度。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，并在压力下结晶，以获得铸件的成形工艺方法。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IT11IT13 级，Ra为3.20.8 呵。2 .铸件的强度和表面硬度高。抗拉强度可比砂型铸造提高2530% ,但伸长率有所下降。3 .可压铸出形状复杂的薄壁件。4 .生产率高。国产压铸机每小时可铸 50150 次，最高可达 500 次。 5便于采用镶嵌法。 6 压铸设备投资大，压铸型制 造成本高，工艺准备时间长，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

14、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 许多气孔。3. 离心铸造： 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4. 低压铸造：1 ）概念：低压铸造是在0.20.7 大气压的低压下将金属液注入 型腔，并在压力下凝固成形，以获得铸件的方法。2）工艺特点： 1浇注压力和速度便于调节，可适

15、应不同材料的铸型。2 铸件的气孔、夹渣等缺陷较少。 3 便于实现顺序凝固，使铸件组织致密、力学性能高。4 由于省去了补缩冒口，使金属的利用率提高到 9098% 。5. 连续铸造：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：组织致密，力学性能好； 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 ； 设备比较简单 ， 生产过程易于实现机械化、自动化； 几乎适用于各种合金 ； 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。四、 1. 的铸造性能对零件结a合理设计铸件壁厚（1）壁厚适当1.最小壁厚一一定铸造工艺条件下，所能浇注出的铸件最小壁厚。2. 铸件的临界壁厚在砂型铸造条件下，临界 壁厚 3x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