材料成型工艺基础重点总结[1]

1、材料成型工艺基础重点总结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一液态合金本身的流动能 力a化学成分对流动性的影响一纯金属和共 晶合金的成分的流动性好b工艺条件对流动性的影响一浇注温度、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

2、度：构复杂，流动阻力大，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 度范围一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

3、力小，流动性好。b. 铸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. 糊状凝固一充型能力差，难以获得结晶紧 实的铸件球铁倾向于糊状凝固。c. 中间凝固一收缩: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浇一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液一T 固 用体收缩率表示液态收缩与凝固收缩产生的缺

4、陷：1）缩孔 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f，凝固收缩T t 缩孔容积f浇注温度缩孔容积f； 铸件 较厚缩孔容积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.

5、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 固一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）

6、热应力及机械应力的危害：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

7、于细长易变 形铸件。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

8、下形成的，长出现在铸 件收拉伸的部位。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。娄別名称吐附的特征形状尺寸和审磺不合搭错箱偏芯特件沿分型面产生错移型芯偏移起铸件 形狀及尺寸平合搭1zO|1I-合箱时上下箱未对准；2.砂箱的标线或定位幣未对惟*3-分模的I：下木模未对准I-型芯变形或放世偏位：2. 型茜尺寸不准或囲定不稳;3. 浇口位W不对铁水冲偏了型芯化学 成分 肚组 织不 <r挤铸件的斯口虽银口 色唯于切削加工I.炉料

9、成分不对；2熔化配料操作不当;3-开箱过早匚4.铸件堕太棹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。衷 di 磧 陷黑裂铸件厅裂*裂纹处说 局衣悯成械化色11.铸件结构设计不合理壁厚墓太大;N浇注温度太府.导致吟却速度不均4,或 浇U位淞不当*冷稣顺序不对;3.样砂太紧丫追让性井:或蔣砂过甲等粘砂铸件表面粗糙.粘有砂裁粘砂1.数砂，耐火性不够;X砂救相细不合适；3, 砂塑的樓实度不够，奇砂太松；4, 浇注温度丈高*未册涂料或制得不够；眇隔铸件有未完金熔合 的縫隙交按处®呈 岡形Gb1，铁水温度太低，浇注速屣太按"金属被汇 合时，因盘丿丄魚化未能熔为一体；

10、丸浇口丈小或布置不对：王铸件琏丸厲+型砂玄湿，倉发气物质盍甘罪浇 不足铸件未浇满1铁水縊度丈低*浇注迎度去慢.或铁水城 不够；2一浇口盍小或本JF出气口 产生播箱或跑火： 王祷件站构不合理，如局部过的或丧面过 大；上箱岛度低*铁水压力不绘等类别名称缺陷的特征简图产生缺陷的原囚孑L象气孔气n多分布于铸件 的上表面或内部，呈球 状或梨形，内孔一股比 较光滑7L匙型林料水分过多或件有大愉发起物碇：2.盘砂和型芯砂的透P性墨或烘干不3拔模及修型时局部刷朮过多；4 一诙术温度过低气休燃以折出；5.浇注速度过快.型陀中气体來不及排除； 氐铸件结构不卷理.不利誹气等第孔孔的内囁粗糙*陋狀 不规则多产主在卑

11、壁处L浇注系统和野口的位置不当未能保证顺 序凝固；去铸件结构蛙il不合理，如壁甲差过大，过 渡突然+因而使局部金届聚集；3.浇注温度丸応戍铁朋成分不对*收编丸大砂眼孔内填有散落的型砂L和砂和刑芯砂的强度不孤舂砂太松，起 榄或合箱时未对准+将型砂雜坏2. 浇注系统不合理*便型砂或型芯彼祁坏*3. 需件給樹不合理一.使型砂或型芯的穽出部 分赴细，过反*容易械冲坏等孔形不规则，孔内充 满熔渣1. 浇注时扫渣不良，熔渣随金厲也臧人型腔;2. 浇口杯末注满或断流致梗燃渍与金属液 流人型腔；M铁水温度过低流动性不好，熔洛不易浮 岀等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

12、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。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 pm。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

13、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、 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 gm。2 .铸件的强度和表面硬度高。抗拉强度可比砂型铸造提咼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

14、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.

15、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 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 厚一在 砂型 铸造 条件 下， 临界 壁厚 3 x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 内壁