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铸造金属凝固原理

fundamentalsofcastingmetalsolidification课程编码012092授课时间2014/2015-2授课对象材控12(液态成形)主讲教师陈宗民联系方式135064373008027课程结构凝固理论(热力学、动力学、传热、传质等)凝固组织控制和凝固工艺铸件凝固过程中的现象第1章导论铸件质量↑组织和性能↑凝固成形化学成分凝固工艺其它1.1铸造技术简介铸造的概念和特点熔炼金属,制造铸型,并将熔融金属浇入铸型(在重力、压力、离心力等作用下),凝固后获得一定形状和性能铸件毛坯或零件的成型方法。铸造学是一门应用科学。

铸造的特点多工部、多工序适应范围很大可生产复合铸件成本低廉缺陷多。铸造技术的发展概况古代铸造技术中国古代传入欧洲的重大科技成果共22项,其中属于铸造方面的就占有5项。(ScienceandCivilizationinChina)

中国的青铜冶铸技术中国的合金配比(“六齐”)中国的铁器中国的铸造工艺:泥范、金属型、失蜡法

莲鹤方壶图(春秋时期)青铜蟠纽鎛钟(尺寸22×10×8厘米)曾侯乙编钟是我国现存最大、保存最完整的一套大型编钟。1976年出土于湖北随县的一座战国早期墓葬——曾侯乙墓中。出土时,整套编钟耸立如故。

夏代青铜爵商晚期的青铜圆鼎

分铸技术铸成的提梁卣(you)

(晚商时期)

中国的合金配比(“六齐”)战国《周礼·考工记》:“金有六齐:六分其金而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居二,谓之削杀矢之齐;金锡半,谓之鉴燧之齐。”中国的冶铁和铁器制作技术20世纪中国考古发现证明,中国在春秋晚期,铁器制作就极其繁荣兴盛,到了战国末年,已经进入炼铁和铁器制造的黄金时代。不断出土的考古新发现,有力地证明了历史上中国冶铁技术成熟而趋于完备,远远领先于世界各国。20世纪中国考古发现证明,中国在春秋晚期,铁器制作就极其繁荣兴盛,到了战国末年,已经进入炼铁和铁器制造的黄金时代。不断出土的考古新发现,有力地证明了历史上中国冶铁技术成熟而趋于完备,远远领先于世界各国。冶炼生铁的技术最早发现于中亚,发展于中国。《管子》记载“上有赭者,下有铁。”排橐(tuo)鼓风技术把炉温迅速提高到炼铁所需要的1200多度。炒铁技术:把含碳量过高的可锻铸铁加热到半流体状态,再和铁矿石粉混和起来不断“翻炒”,让铸铁中所含碳元素不断渗出、氧化,从而得到中碳钢或低碳钢。如果继续炒下去,就得到含碳更低的熟铁。这种方法始于西汉,东汉的《太平经》中就明确记载了炒铁技术,在河南巩县的古冶铁遗址中也发现了以炒铁制作的铁币和炒铁炉。中国古代冶铁技术发展史,杨宽著战国铁锄沧州铁狮:铸造于后周时代(公元953年)的沧州铁狮子是河北著名的三件宝之一,距今已有1053年的历史。铁狮子身高5.5米,身长6.3米,体宽3米,净重40吨河北兴隆出土的战国铁钁jué范河北兴隆出土的战国时代铁范(镰范)河北藁城商墓出土的铁刃铜器铸铁柔化术是中国古代钢铁业的另一重大发明。西方人写的冶金史著作都认为,白心可锻铸铁是法国人在1722年发明的,所以又称“欧洲式可锻铸铁”,黑心可锻铸铁则是美国人在1826年发明的,又称“美国式可锻铸铁”。然而,根据史书记载和考古发现提供的证明,中国比西方早近两千年就发明了制造黑心和白心可锻铸铁的技术。这种技术的关键是将普通铸铁长时间高温加热,使其中的化合碳发生变化,其性质也随之变化,具有较强的延展性并保持了一定的硬度。这种技术叫铸铁柔化术。河南洛阳出土的铁铲,湖北大冶铜绿山古矿井出土的六角锄,都是白心可锻铸铁制造的。中国的铸造工艺:泥范、金属型、失蜡法现代铸造技术凝固理论和技术计算机技术的应用先进铸造材料先进造型方法和设备计算机在铸造生产中的应用计算机数值模拟辅助设计工艺和设备控制管理系统铸造设备及工艺计算机控制:KW静压造型线丹麦Disa公司垂直分型无箱射压造型线迪砂集团,全球最大的造型线和铸造技术供应商。丹麦迪砂(DISA)公司以生产铸造用的垂直分型无箱射压造型线而闻名于世,其特点:采用较高的比压,铸件的尺寸精度和表面光洁度都较高全线自动化程度高,操作人员仅需控制按钮基检查生产线情况,劳动强度低,生产过程中没有震击,噪声低;生产效率高,一般可达450型/时以上。设备配套简单,故障少。经济性好,没有砂箱。辅机也很少。日常维护低。

浇注过程计算机控制先进铸造材料球铁、奥贝球铁、蠕墨铸铁铝镁锂系合金镁合金钛合金高温合金铸造复合材料新工艺和设备射压造型:气流射砂,压头压实;静压造型:加砂后,气流紧实,然后多触头压实;挤压:气流射砂,两型板相对运动,压实

全自动精密压铸机:在日本已占压铸机总数的80%。

凝固理论的发展概况古代经验控制20世纪50年代经典的凝固理论B.Chalmers形核长大、成分过冷;60年代,Jakcson界面结构理论Flemings局部溶质再分配方程和流动理论Chvorinov平方根定律70年代大野笃美:晶粒游离和增殖理论W.Kurz数学模型传输过程的耦合1.2关于凝固技术现代凝固控制技术的发展对各种传输过程和物理场的控制实现

定向凝固技术快速凝固技术微重力和超重力凝固复合材料凝固技术半固态金属铸造技术计算机技术中国科学院沈阳金属研究所快速凝固及非平衡合金国家重点实验室西北工业大学凝固技术重点实验室定向凝固、半固态凝固、微重力条件下的凝固、声悬浮技术等凝固理论的研究对象广泛存在于自然界和工程技术领城。

金属材料制备金属材料的成形加工无机非金属材料的合成与晶体生长非平衡新材料的研制凝固过程的多尺度、多学

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