金属的液态成形

1、金属的液态成形第1页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四一、概述 我国的铸造技术历史铸造的定义液态金属铸造型腔冷却铸件第2页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 铸造生产的优点：可铸造出外形、内腔复杂的毛坯或零件工艺灵活性大，适应性好成本低铸造生产的缺点：组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷力学性能较差铸造过程复杂，铸造缺陷和零件精度较难控制铸造生产的特点 第3页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四老祖宗的其它作品编钟器皿虎牛祭案(春秋晚期）-青铜第4页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四现代铸造技

2、术的代表作品汽车发动机缸体第5页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四现代铸造作品：镶宝戒指树第6页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四现代铸造产品：复杂零件第7页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四铸造缺陷导致铸件报废铸件表面胀起及热裂纹铸件内部大量气孔冷裂纹 、冷隔裂纹晶间腐蚀 第8页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四古钱币-咸丰通宝背拾文雕母钱 第9页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四古钱币 -宣统通宝宫钱背天下太平阔缘第10页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四古钱

3、币-顺治连水治母钱 第11页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四常见铸造缺陷侵入气孔+缺肉析出气孔砂眼多肉粘砂结疤第12页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四常见铸造缺陷热裂 冷 裂 变形 网纹 浇不足 错箱第13页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四常见铸造缺陷抬箱损伤+偏析缩孔第14页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四二、金属的液态成形铸造生产过程第15页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四铸造工艺-铸造生产过程控制制定铸造工艺的目的避免可能出现的铸造缺陷，获取合格的铸件简化铸造工艺，提高

4、生产率，降低生产成本那么：铸件容易产生哪些缺陷？怎样防止铸造缺陷的产生与金属液态成形过程的关系紧密第16页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四1.铸件的凝固方式逐层凝固糊状凝固中间凝固第17页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四凝固方式对合金流动性的影响恒温下凝固一定温度范围下凝固第18页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四2.液态合金的充型能力充型能力液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力液态合金的充型能力对铸造生产的影响充型能力强易于充满型腔，获得完整铸件气体易于浮出液面易于补缩充型能力不足浇不足、冷隔、气孔、夹渣等

5、第19页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四液态金属充型能力的影响因素合金的流动性 合金的流动性合金的化学成分决定其流动能力合金成分不同，结晶温度范围不同，凝固方式不同，则流动性不同外界条件铸型条件浇注条件铸件结构条件第20页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四液态金属充型能力的影响因素合金的流动性外界条件铸型条件铸型材料造型材料比热容影响金属液降温速度金属型比砂型容易浇不足、冷隔铸型温度铸型预热有利于金属液保持流动性(铸型温度)铸型排气能力铸型的排气能力影响型腔气压浇注条件浇注温度温度高，保持流动的时间长（浇注温度）充型压力压力高有利于充型压力铸造、低

6、压铸造、离心铸造铸件结构条件铸件大小铸件壁厚（壁厚）第21页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四合金流动性实验液态金属的充型能力合金的流动性第22页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四凝固方式对合金流动性的影响恒温下凝固一定温度范围下凝固第23页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四铁碳合金流动性与含碳量的关系返回第24页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四浇注温度对合金充型能力的影响适当提高浇注温度提高充型能力薄板浇注需要提高浇注温度浇注温度过高晶粒粗大、组织疏松缩孔、缩松粘砂气孔因此满足铸件要求后不宜过高返回第2

7、5页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四如果铸型预热不当砂型预热后铸型强度可能下降易粘砂金属液冲击下可能垮砂形成夹砂、砂眼、夹渣返回第26页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四课堂讨论：砂型铸件的壁厚铸件壁厚是怎样影响充型能力的？厚好？晶粒粗大、组织疏松、易产生变形或裂纹、粘砂薄好？浇不足、冷隔、气孔、夹渣最小允许壁厚何谓最小允许壁厚在设计铸件时怎样应用？第27页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第一类缺陷：浇不足、冷隔大中型铸件或内腔结构复杂的薄壁零件浇不足冷隔原因充型能力差改进措施提高金属液的充型能力提高金属液流动性改善铸型条件

8、改善浇注条件改善铸件结构第28页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四3.铸件的收缩合金的收缩液态收缩、凝固收缩、固态收缩（）铸件的收缩影响因素：合金成分、温度、铸型条件和铸件结构凝固收缩缺陷固态收缩缺陷合金种类C%浇铸温度液态收缩凝固收缩固态收缩总体积收缩铸造碳钢0.3516101.637.812.4白口铸铁3.0014002.44.25.4 - 6.312 12.9灰铸铁3.5014003.50.13.3 - 4.26.9 7.8第29页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第二类缺陷：缩孔、缩松完整的外壳下面缩孔缩松成因铸件凝固过程的收缩未补足凝固收缩

9、缺陷第30页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四缩孔的形成过程第31页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四缩松缩松的形成宏观缩松微观缩松缩松与缩孔倾向相反逐层凝固（小、大）糊状凝固（大、小）第32页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四缩松的形成过程第33页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四顺序凝固（定向凝固）防止缩孔和宏观缩松的工艺措施工艺目的：让铸件远离浇、冒系统的部位先冷，然后是靠近浇、冒系统的部位冷却，最后是冒口冷却工艺措施：冒口、冷铁、补贴第34页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四顺

10、序凝固带来的问题结晶温度范围宽的合金糊状凝固，流动性很差，冒口起不到补缩作用如：铝青铜、铝硅合金、铸钢等不均匀的温度场导致不均匀热应力，从而导致：变形裂纹第35页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四显微缩松的解决方案显微缩松特点：细小、分散分布于铸件对称中心轴线附近根源：糊状凝固（合金成分）解决方案：从根源解决：另选择合适的合金视情况而定：若无大碍：同时凝固工艺措施有一定致密性要求：表层冷激处理，加快表层金属冷却速度，使表层金属致密第36页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四同时凝固同时凝固均匀温度场避免先冷后冷可用于铸铁：缩孔缩松倾向小锡青铜：糊状凝固

11、，定向也没有用，不能避免微观缩松第37页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四4.铸造应力-热应力先冷受压后冷受拉室温下：第38页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第三类缺陷：变形、裂纹除了正常收缩变形铸件外形不规则变形外形破坏：裂纹成因铸件不均匀的内应力热应力机械应力铸件强度降低第39页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四防止铸造应力：同时凝固同时凝固目的：使铸件内部温度场均匀，各部位冷却速度一致措施：冒口、冷铁第40页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四同时凝固带来的问题问题：缩孔缩松现象严重应用：缩孔缩松倾向

12、小的合金：铸铁缩孔缩松倾向大的合金：锡青铜、铸钢等糊状凝固，采用顺序凝固工艺措施也没有用第41页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四铸造应力-机械应力产生原因：铸件收缩受到铸型和型芯的机械阻碍解决办法：及时落砂第42页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四铸件变形及防止不均匀内应力导致铸造后变形、切削后变形防止措施壁厚均匀、形状对称、反变形、同时凝固消除的办法时效处理人工时效（去应力退火）自然时效第43页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四铸件切削后的变形圆柱体铸件车削外圆后变短？变长？钻孔后变短？变长？铣削侧面后？向去掉一侧弯曲第44

13、页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四裂纹及其防止热裂纹：高温下形成凝固末期局部固液混合强度极低合金性质结晶温度宽、糊状凝固含S增加热脆性铸型阻力机械应力大冷裂纹：低温下形成合金抗拉强度较低产生部位:含P增加冷脆性第45页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第四类缺陷：气孔来源：空气，炉料或铸型所带的气体、铁锈、油渍、煤粉、木屑和水分等有机物气孔种类：析出性气孔侵入性气孔反应性气孔第46页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四小结：共晶铸铁共晶成分铸铁具有优良的铸造性能恒温下结晶（1148C）-结晶温度范围为0流动性好逐层凝固无发达的树枝晶阻碍流动凝固收缩和固态收缩最小凝固收缩0.1，总收缩率最小（7左右）第47页，共51页，2022年，5月20日，13点34分，星期四铸造缺陷及其防止措施铸造缺陷名称（JB302-64）质量控制严格控制合金成分铸件结构工艺性热处理消除应力、改善性能制定合理技术要求：有缺陷