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文档简介
1、机械工程基础第2版 主编第七章金属的液态成形第一节金属的液态成形原理第二节砂 型 铸 造第三节特 种 铸 造第四节铸造工艺新技术第一节金属的液态成形原理一、液态金属的流动性1.流动性的基本概念图-螺旋形流动试样第一节金属的液态成形原理2.衡量流动性的实际标准表-常用合金的流动性第一节金属的液态成形原理3.影响金属流动性的因素()合金种类从表-中可看出,灰铸铁和硅黄铜的流动性最好,铝硅合金次之,铸钢最差。()浇注温度浇注温度越高,保持液态的时间就越长,液态合金的粘度也越小,其流动性也就越好。()铸型填充条件铸型中凡能增加金属流动阻力、降低流速和加快冷却速度的因素,都会降低合金的流动性。二、液态金
2、属的收缩性1.收缩的概念()液态收缩指液态金属从浇注温度冷却到凝固开始之间所产生的体收缩。()凝固收缩指从凝固开始温度到凝固终止温度之间的体收缩。第一节金属的液态成形原理()固态收缩指从凝固终止温度到室温间所产生的线收缩。2.影响收缩的因素()合金种类合金种类不同,其收缩率不同。表-几种常见合金的收缩率(%)第一节金属的液态成形原理(2)浇注温度浇注温度愈高,过热度愈大,合金的收缩就愈大。(3)铸型条件与铸件结构冷却时因受铸型和型芯的阻碍,铸件的实际收缩小于其自由收缩。三、缩孔和缩松的形成和防止缩孔是指铸件在凝固过程中,因补缩不良而产生的孔洞。图-2缩孔形成的过程a)充满b)形成硬壳c)形成真
3、空d)真空增大e)形成缩孔第一节金属的液态成形原理图-3铸件的顺序凝固第一节金属的液态成形原理图-冷铁的应用四、铸造应力引起的变形和裂纹第一节金属的液态成形原理铸件在凝固后的固态收缩受到阻碍时,将产生内应力,称之为铸造应力。五、常用合金的铸造性能常用合金指铸铁、铸钢、铸铜、铸铝及其合金等。1.铸铁()灰铸铁由于其流动性很好,可以浇注出薄而复杂的优质铸件;收缩率较小,一般不必采取任何工艺措施,仅对C、S质量分数低的高强度灰铸铁采用同时凝固法防止应力即可。第一节金属的液态成形原理()球墨铸铁由于其流动性比灰铸铁差,须提高铁液出炉温度,加大浇注系统截面,以增大充型速度,防止冷隔;液态收缩和凝固收缩很
4、大,需采取顺序凝固法防止缩孔和缩松;有较大的内应力、变形和冷裂倾向,重要铸件必须进行去应力退火,并严格控制铁液中的S质量分数,减少HS气体(易产生气孔),烘干砂型。()可锻铸铁由于其流动性较差,收缩率大,形成缩孔和裂纹的倾向较大,工艺上必须采取顺序凝固法防止缩孔,并提高砂型退让性,以降低铸造应力,从而避免裂纹产生。2.铸钢()防止冷隔和浇不足的措施设计铸件壁厚不能小于8;浇注系统的结构要简单,断面尺寸比灰铸铁件大;采用干铸型或热铸型。第一节金属的液态成形原理()防止缩孔及裂纹的措施铸件壁厚要均匀,且避免直角和尖角结构;提高型砂和型芯的退让性。()防止粘砂的措施对大而薄件,铸型型腔表面刷涂石英粉
5、;对中、小型件,在铸型型腔表面撒一层煤粉。3.铸铝()铝硅合金有良好的铸造性能,经变质处理或时效处理,还具有良好的力学性能,故应用最广,约占铸铝件产量的50%,如内燃机的活塞、气缸体、电动机外壳等。()铝铜、铝镁合金因其远离共晶成分,结晶温度范围大,铸造性能差,故可适当提高浇注温度和浇注速度,增设冒口,提高型砂和芯砂的退让性,以防铸造缺陷的产生。4.铸铜第二节砂 型 铸 造图-砂型铸造过程)把放大了收缩量的模样及芯盒做好后,按要求准备好铸型。)把熔炼好的液态金属浇满铸型。第二节砂 型 铸 造)液态金属在型腔内凝固成形后,打箱落砂得到一定形状和尺寸的铸件。一、手工造型手工造型是机器造型的基础,生
6、产中常根据模样(铸件)的结构特点、尺寸大小、技术要求、生产条件、生产批量等,遵循造型原则合理选用造型方法。二、机器造型为了克服手工造型所引起的铸件精度低、生产效率低等缺点,在大批量生产铸件时,常采用机器造型。1.机器造型的紧砂方法第二节砂 型 铸 造图-震压紧砂原理图1工作台2模板3砂箱4震实气路5震实活塞6压实活塞7压头8震实进气口9震实排气口10压实气缸第二节砂 型 铸 造图-抛砂紧砂原理图胶带运输机2弧形板3叶片4转子5模样第二节砂 型 铸 造2.机器造型的起模方式图-顶箱式起模第二节砂 型 铸 造()顶箱式起模如图-所示,顶箱式起模机构驱动四根顶杆,顶住砂箱四角慢速升起完成起模。()漏
7、模式起模如图-所示,将形成铸件较深部分的模样做成活动模样安装在模板上,待砂型紧实后,活动模样从漏板中向下拔出,此时砂型被漏板托住而不会塌砂。()翻转式起模砂型紧实后连同模样一起翻转180使下箱下落完成起模。图-翻转式起模第二节砂 型 铸 造图-翻转式起模1接箱台2翻转板3模板4砂箱第二节砂 型 铸 造3.机器造型的工艺特点图-机器造型采用模板造型)双面模板)单面模板第三节特 种 铸 造一、金属型铸造金属型铸造是采用金属制造铸型,将液体金属浇入金属型中而获得铸件的铸造方法。图-2铸造铝合金活塞简图1底型2、8销孔金属型芯3、7左、右半型4、5、6分块金属型芯第三节特 种 铸 造(1)金属型的结构
8、及工艺特点金属型一般用灰铸铁或铸钢经机械加工制成。(2)金属型铸造特点及应用与砂型铸造相比,金属型实现了一型多铸,从而节省了大量的型砂和造型工时,且便于实现机械化和自动化生产,大大提高了生产率;铸件精度也较高,可达,表面粗糙度值.,减少了加工余量;由于冷却速度较快,铸件晶粒较细,力学性能也较高。二、压力铸造压力铸造是在高压下快速地将液态或半液态合金压入金属铸型型腔,并在压力作用下凝固而获得铸件的方法。()压力铸造过程压力铸造使用的压铸机(见图-3)由定型、动型、压室等组成。第三节特 种 铸 造图-13压力铸造)合型浇注)压射)开型顶件()压力铸造的特点及应用由于液体金属是在高压高速下进入铸第三
9、节特 种 铸 造型内的,因而大大地提高了液体金属充满铸型的能力,故可铸出薄而复杂的精密铸件,并可直接铸出小孔、螺纹、齿轮等。三、离心铸造离心铸造是指将液态金属浇入高速旋转的铸型中,使金属液在离心力的作用下充满铸型并结晶的铸造方法。()离心铸造过程离心铸造主要用于生产圆筒形铸件。图-14离心铸造)垂直轴线)水平轴线第三节特 种 铸 造()离心铸造的特点及应用离心铸造的主要优点是:无需型芯和浇注系统,省料;由于离心力的作用,液体金属中较轻的熔渣、气体均集中于铸件的内表面,故铸件组织致密,无缩孔、气孔、夹渣等缺陷,铸件质量好。四、熔模铸造熔模铸造是一种精密铸造方法。.熔模铸造过程图-熔模铸造)压铸蜡
10、模)组合蜡模)结壳)脱蜡)浇注第三节特 种 铸 造()压铸蜡模首先根据铸件的形状尺寸制成比较精密的母模;然后根据母模制出比较精密的压型;再用压力铸造的方法,将熔融状态的蜡料压射到压型中(见图-5)。()组合蜡模为了提高生产率,通常将若干蜡模焊到同一蜡制的浇注系统上,形成一个蜡模组(见图-5)。()结壳脱蜡它是先将蜡模组浸于由硅粉(耐火材料)、水玻璃(粘结剂)制成的涂料浆内,取出后向其表面喷撒一层细硅砂,再浸入氯化铵中使其硬化。()焙烧和浇注为提高壳型强度和排除壳型中残余挥发物,在浇注前,必须将壳型送入炉中焙烧。.熔模铸造特点及应用五、各种铸造方法比较第三节特 种 铸 造各种铸造方法均有其工艺特
11、点和适用范围。表-3各种铸造方法比较第三节特 种 铸 造.第四节铸造工艺新技术一、实型铸造图-6实型铸造工艺过程)泡沫塑料模)造型)浇注)铸件二、悬浮铸造悬浮铸造是在浇注过程中,将一定量的金属粉末加入到金属液流里,使其与金属液掺和在一起而流入铸型的铸造方法。第四节铸造工艺新技术图-悬浮铸造浇注系统1供料斗2离心式集液包3旋转轴心线4直浇道5浇口杯第四节铸造工艺新技术三、真空密封造型(法造型)真空密封造型,简称为真空造型。.金属液态成形原理)液态金属流动性的概念液态金属的流动性是指液态金属本质的流动能力,是衡量铸造性能优劣的主要标准之一。)液态金属收缩性的概念液态金属的收缩性是指铸件在浇注、凝固
12、和冷却过程中,发生体积与尺寸减小的现象。)常用金属中灰铸铁的铸造性能最好。2.砂型铸造工艺过程)配型砂、配芯砂(造型材料应具备足够的强度、良好的可塑性、高的耐火性、良好的透气性和退让性等)。)造型、造芯(造型方法有手工造型和机器造型)。第四节铸造工艺新技术)烘干、合型。)熔炼合金目的是得到温度足够高且化学成分符合要求的金属液。)浇注、落砂、清理和检验。3.特种铸造)金属型铸造 优点“一铸多型”节省材料和工时;组织致密、晶粒细小;铸件精度高。 应用成批生产形状简单的非铁金属铸件,如铝合金活塞、气缸体和铜合金轴瓦等。)压力铸造第四节铸造工艺新技术 特点压力提高了充型能力;组织致密、力学性能好;省掉了补缩冒口;铸件精度高。 应用大批生产薄壁、复杂的小型非铁铸件,如铝合金气缸体、缸盖、仪表壳体等。)离心铸造 特点节省型芯和浇注系统;组织致密;提高了充型能力;便于制造双金属层。 应用用于制造铸钢、铸铁、非铁金属等材料的各类管状零件的毛坯,如铸铁管、缸套、铜套、双金属轴瓦等。)熔模铸造 特点铸型没有分型面;适用各种合金的铸造;生产批量不受限制;工艺过程复杂。第四节铸造工艺新技术 应用成批生产的小型精密铸件;高熔点、难以切削加工的合金铸件,如汽轮机的叶片和叶轮、形
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