金属工艺学热加工工艺基础

金属工艺学主讲教师：李建辉联系电话子信箱：ljh_hit@126.com冶金与材料工程学院LJH@CQUST金属热加工工艺金属液态凝固成形（铸造）金属固态塑性成形（锻压）金属连接成形（焊接）热加工工艺铸件结构工艺性设计原则合金铸造性能（铸件质量）对铸件结构工艺性的要求砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求当采用砂型铸造来生产零件毛坯或直接成形时，除进行形状和尺寸设计以外，还必须进行结构设计。

铸件结构工艺性设计目的，就是在结构设计上不仅能保证铸件的质量，满足使用要求，同时可以满足铸造工艺简单，生产率高等要求。

第三节铸件的结构工艺性缺陷分析：结论：合理的铸件壁厚应介于最小壁厚和临界壁厚之间。概念：最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。临界壁厚：铸件壁厚超过临界壁厚时，铸件壁的中心冷却慢，会造成晶粒粗大、缩孔、缩松等缺陷，从而使铸件的力学性能不升反降。各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的3倍。如果所设计铸件的壁厚小于允许的“最小壁厚”，铸件就易产生浇不足、冷隔等缺陷。在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、缩松、结晶组织粗大等缺陷，使铸件的力学性能下降。一、铸件质量对铸件结构的要求（一）铸件壁厚的设计1.合理设计铸件壁厚合理的铸件壁厚应介于最小壁厚和临界壁厚之间。如果临界壁厚不能达到强度要求，则可通过采用加强筋或合理截面设计来满足。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求2.铸件的壁厚应尽可能均匀铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节结构；同时由于内壁散热条件差，冷却速度比外壁慢，为使内外壁同时凝固，减缓应力以防止变形及裂纹等缺陷，内壁尺寸应比外壁薄一些（一般相差10-30%）。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求2.铸件的壁厚应尽可能均匀不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节结构；同时由于内壁散热条件差，冷却速度比外壁慢，为使内外壁同时凝固，减缓应力以防止变形及裂纹等缺陷，内壁尺寸应比外壁薄一些（一般相差10-30%）。铸件的各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角。不合理合理（二）铸件壁的连接一、铸件质量对铸件结构的要求铸件的各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角。（二）铸件壁的连接不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求应尽量使其能自由收缩，以减小应力，避免裂纹。如图所示的弯曲轮辐和奇数轮辐的设计，可使铸件能较好地自由收缩。（三）

轮辐和筋的设计

—减缓肋、辐收缩的阻碍a不合理，b、c合理一、铸件质量对铸件结构的要求交叉叉接接头头因因交交叉叉处处热热节节较较大大，，内内应应力力难难以以松松弛弛，，较较易易产产生生裂裂纹纹。。交交错错接接头头和和环环状状接接头头热热节节较较小小，，且且都都可可通通过过微微量量变变形形缓缓解解内内应应力力，，抗抗裂裂性性能能较较好好。。a、c不合合理理，，b、d合理理abcd一、、铸铸件件质质量量对对铸铸件件结结构构的的要要求求（三三））轮辐辐和和筋筋的的设设计计—减缓缓肋肋、、辐辐收收缩缩的的阻阻碍碍易裂处增增设肋板板以防热热裂，厚厚度一般般为连接接壁厚的的1/4-1/3。不合理合理一、铸件件质量对对铸件结结构的要要求（三）轮辐和筋筋的设计计—减缓肋、、辐收缩缩的阻碍碍避免铸件件产生翘翘曲变形形。（四）防防止变形形的设计计不合理合理一、铸件件质量对对铸件结结构的要要求不合理合理避免铸件件产生翘翘曲变形形。一、铸件件质量对对铸件结结构的要要求（四）防防止变形形的设计计（五）尽尽量避免免过大的的水平面面或采用用倾斜的的表面不合理合理避免铸件件水平方方向出现现较大平平面而产产生夹砂砂、浇不不足等缺缺陷。一、铸件件质量对对铸件结结构的要要求铸造工艺艺对铸件件结构的的要求原原则在满足使使用要求求的前提提下，尽尽可能使使制模、、造型、、造芯、、合箱和和清理等等过程简简化。二、铸造工工艺对对零件件结构构的要要求铸件结结构工工艺性性分析析符合铸铸造生生产的的工艺艺要求求技术经经济合合理（一））避免铸铸件起起模方方向存存在外外部侧侧凹不合理理合理铸件整整体结结构应应能选选出合合适的的分型型面，，其数数量应应少，，铸件件外形形应便便于取取出模模样。。二、铸造工工艺对对零件件结构构的要要求（二））尽量量使分分型面面为平平面不合理理合理平直的的分型型面可可避免免操作作费时时的挖挖砂造造型或或假箱箱造型型；同同时，，铸件件的毛毛边少少，便便于清清理。。二、铸造工工艺对对零件件结构构的要要求（三））凸台台和筋筋条结结构应应便于于起模模合理设设计凸凸台和和避免免侧壁壁具有有防碍碍拔模模的局局部凹凹陷结结构。。不合理合理二、铸造工艺对对零件结构构的要求合理设计凸凸台和避免免侧壁具有有防碍拔模模的局部凹凹陷结构。。不合理合理二、铸造工艺对对零件结构构的要求（三）凸台台和筋条结结构应便于于起模设计铸件应应合理确定定其结构斜斜度。不合理合理起模斜度是是造型过程程中为便于于起模而额额外加的斜斜度，如果果是加工面面，铸后必必须通过机机械加工切切除；结构构斜度是设设计铸件结结构时直接接带的，这这样可以不不必再特意意设置拔模模斜度，铸铸完不用切切除。二、铸造工艺对对零件结构构的要求（四）垂直分型型面的非非加工表表面应设设计一定定的斜度度（称为结结构斜度度）（五）尽尽量不用用和少用用型芯以以简化工工艺不用或少少用型芯芯可以节节省制造造芯盒、、造芯和和烘干等等工序的的工具和和材料，，可避免免型芯在在制造过过程中的的变形、、合箱中中的偏差差，从而而提高铸铸件精度度。不合理合理二、铸造工艺艺对零件件结构的的要求不用或少少用型芯芯可以节节省制造造芯盒、、造芯和和烘干等等工序的的工具和和材料，，可避免免型芯在在制造过过程中的的变形、、合箱中中的偏差差，从而而提高铸铸件精度度。不合理合理二、铸造工艺艺对零件件结构的的要求（五）尽尽量不用用和少用用型芯以以简化工工艺（六）铸件内腔腔结构应应有利于于型芯的的固定、、排气和和清理铸件结构构应有利利于型芯芯的固定定、排气气和清理理。不合理合理二、铸造工艺艺对零件件结构的的要求铸件结构构应有利利于型芯芯的固定定、排气气和清理理。不合理合理二、铸造工艺艺对零件件结构的的要求（六）铸件内腔腔结构应应有利于于型芯的的固定、、排气和和清理三、不同铸造造合金对铸件件结构的要求

（表11-7）薄而大的平板板，收缩易发发生翘曲变形形，加上几条条筋之后便可可避免，如下下图所示。铸件壁较厚，，容易产生缩缩孔。将壁厚厚减薄，采用用加强筋，可可防止缩孔。。习题一、判断题1.砂型铸造是铸铸造生产中唯唯一的铸造方方法。（））2.砂型铸造时，，木模尺寸应应与铸件尺寸寸完全相同。。（）3.铸件的重要受受力面、主要要加工面，浇浇注时应朝上上。（））4.圆角是铸件结结构的基本特特征。（））5.机器造型生产产率高，铸件件精度较高，，因此应用广广泛。（））二、选择题1.铸件的重要加加工面，应尽尽量放在铸型型的（））a.侧面b.下面c.上面2.造型方法按其其手段的不同同，可分为（（）a.分模造型和挖挖砂造型b.整模造型和刮刮板造型c.手工造型和机机器造型3.机器造型要求求操作技术不不高，适合于于（）a.二箱造型b.活块造型c.三箱造型4.分型面应选择择在（））a.受力面的上面面b.加工面上c.铸件的最大截截面处5.普通车床床身身浇注时，导导轨面应（））a.朝左侧b.朝右侧c.朝下d.朝上三、填空题1.铸造方法可基基本分为_______铸造和_______铸造两大类。。2.造型方法可分分为________造型和________造型两大类。。3.拔模斜度是为为了便于_______，或从芯盒中中取出_______。4、铸造工艺中中，由于冷却却不均匀，薄薄壁部位的热热应力状态是是_____，其对应变形形趋势是_______________。四、改错题：：图示铸件的结结构有何缺点点，应如何改改进？9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。21:54:1721:54:1721:5412/29/20229:54:17PM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2221:54:1721:54Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。21:54:1721:54:1721:54Thursday,December29,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2221:54:1721:54:17December29,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。29十十二二月20229:54:17下下午21:54:1712月月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、行行动动出出成成果果，，工工作作出出财财富富。。。。2022/12/2921:54:1721:54:1729December202217、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。9:54:17下下午午9:54下下午午21:54:1712月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。21:54:1721:54:1721:5412/29/20229:54:17PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2221:54:1721:54Dec-2229-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。21:54:1721:54:1721:54Thursday,December29,202213、不知香积寺寺，数里入云云峰。。12月-2212月-2221:54:1721:54:17December29,202214、意志坚坚强的人人能把世世界放在在手中像像泥块一一样任意意揉捏。。29十十二月20229:54:17下午午21:54:1712月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、少年十五二二十时，步行行夺得胡马骑骑。。2022/12/2921:54:1721:54:1729December202217、空山山新雨雨后，，天气气晚来来秋。。。9:54:17下下午9:54下下午午21:54:1712月月-229、杨柳散散和风，，青山澹澹吾虑。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、阅读一切好好书如同和过过去最杰出的的人谈话。21:54:1721:54:1721:5412/29/20229:54:17PM11、越是没有本本领的就越加加自命不凡。。12月-2221:54:1721:54Dec-2229-Dec-2212、越是无能能的人，越越喜欢挑剔剔别人的错错儿。21:54:1721:54:1721:54Thursday,December29,202213