第二章合金铸造性能金属工艺学课件

热加工工艺基础

机械制造基础-Ⅱ第二章合金的铸造性能

第二章合金的铸造性能液态合金的充型能力铸造合金的凝固与收缩铸件中常见的缺陷及防止第一节液态合金的充型能力一.合金的流动性1.定义:液态金属本身的流动能力。流动性好的合金可以浇铸出尺寸精确、轮廓清晰完整的铸件。流动性差的合金会引起铸件产生许多铸造缺陷。2.螺旋形试样示意图常用合金流动性举例合金造型材料浇注温度螺旋线长度灰铸铁C+Si=5.2%C+Si=4.2%砂型砂型1300℃1300℃1000mm600mm铸钢(0.4%)砂型1600℃100mm锡青铜(9%～11%Sn2%～4%Zn)砂型1040℃420mm硅黄铜(1.5～4.5%)砂型1100℃1000mm铝合金(硅铝明)金属型(300℃)680～720℃700～800mm常用合金流动性举例合金造型材料浇注温度螺旋线长度灰铸铁C+Si=5.2%C+Si=4.2%砂型砂型1300℃1300℃1000mm600mm铸钢(0.4%)砂型1600℃100mm锡青铜(9%～11%Sn2%～4%Zn)砂型1040℃420mm硅黄铜(1.5～4.5%)砂型1100℃1000mm铝合金(硅铝明)金属型(300℃)680～720℃700～800mm二.影响合金流动性的因素化学成分浇注条件铸型填充条件1.化学成分:1)碳:碳、硅、锰、磷、硫。1.化学成分:1)碳:碳、硅、锰、磷、硫。1.化学成分:1)碳:碳、硅、锰、磷、硫。1.化学成分:1)碳:碳、硅、锰、磷、硫。相同过热度时铸铁

含碳量与流动性的关系2)硅:硅是石墨化元素,其作用与碳相似,随着硅量的增加,合金的液相线温度下降,使流动性提高。3)锰:锰本身对合金的流动性影响不大,但随着MnS夹杂物的增加,合金的流动性下降。4)硫:合金中含硫量越高,越易形成氧化膜,增加铁水的粘度,致使铁水流动性降低。5)磷:合金中随着含磷量的增加,液相线温度和固相线温度下降,铁水的粘度下降,因此,提高了合金的流动性。2.浇注条件浇注温度:浇注温度越高,流动性越好。充型压力:充型压力越大,流动性越好。3.铸型结构及填充条件铸型的蓄热能力:铸型的蓄热能力强,充型能力差。铸型温度:铸型温度高,有利于液体金属充型。铸型中气体:铸型中气体愈多,充型的阻力愈大。铸型结构:铸型结构愈复杂,充型能力愈差。第二节铸造合金的

凝固与收缩铸造合金的凝固方式铸造合金的收缩一.铸造合金的凝固铸造合金的凝固方式影响凝固方式的因素1.铸造合金的凝固方式逐层凝固糊状凝固中间凝固2.影响凝固方式的因素:合金的结晶温度范围铸件的温度梯度温度梯度对凝固区域的影响二.铸造合金的收缩收缩阶段影响收缩的因素1.收缩阶段1.收缩阶段Ⅰ-液态收缩Ⅱ-凝固收缩Ⅲ-固态收缩Ⅰ+Ⅱ-体收缩Ⅲ-线收缩S–n1.收缩阶段1.收缩阶段t浇2.影响收缩的因素:

化学成分合金种类含碳量(%)浇注温度(℃)总收缩量(%)碳素铸钢0.35161012.46白口铸铁3.0140012～12.9灰口铸铁3.514006.9～7.8球墨铸铁4.014000.8～1.0铸件结构与铸型条件铸件结构与铸型条件越复杂,收缩受阻越严重,其总收缩量增加。浇注温度合金的浇注温度越高,液态收缩量越大,其总收缩量增加。第三节铸件中常见的

缺陷及防止铸件中的缩孔与缩松铸造应力铸件的变形铸件的裂纹铸造偏析铸件中的气孔一.铸件中的缩孔与缩松

缩孔的形成缩松的形成影响缩孔、缩松形成的因素缩孔和缩松的防止方法1.缩孔的形成1.缩孔的形成1.缩孔的形成1.缩孔的形成1.缩孔的形成1.缩孔的形成1)定义:液态金属在铸型内凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩,使体积缩小,若其收缩得不到补充,就在铸件最后凝固处形成大而集中的孔洞称为缩孔。2)形成的条件:铸件呈逐层凝固方式凝固。3)易形成缩孔的金属:纯金属或共晶成分的合金。2.缩松的形成2.缩松的形成2.缩松的形成2.缩松的形成2.缩松的形成2.缩松的形成1)定义:液态金属在铸型内凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩,使体积缩小,若其收缩得不到补充,就在铸件最后凝固处形成细小而分散的孔洞称为缩松。2)形成的条件:铸件呈糊状凝固方式凝固。3)易形成缩松的金属:非共晶成分或有较宽结晶温度范围的合金。3.影响缩孔、缩松形成的因素化学成分浇注温度铸型材料铸件结构1)化学成分2)浇注温度:随着浇注温度的提高,使得合金的总收缩量增大,缩孔倾向增加。3)铸型材料:铸型材料的冷却能力强,缩松倾向减少。4)铸件结构:铸件结构对缩孔、缩松的形成影响很大。热节4.缩孔和缩松的防止方法控制铸件的凝固过程合理应用冒口、冷铁等工艺措施1)控制铸件的凝固过程顺序凝固原则同时凝固原则顺序凝固原则示意图同时凝固原则示意图2)合理应用冒口、冷铁等

工艺措施浇口冷铁热节明冒口暗冒口讨论题1.用非共晶成分的合金材料生产组织致密铸件,请问如何生产?

用顺序凝固工艺来生产。2.用共晶成分的合金材料生产只要求外形完整的铸件,请问如何生产?

用同时凝固工艺来生产。二.铸造应力铸造应力的形成减小和消除铸造应力的方法1.铸造应力的形成铸造应力的种类热应力:由于铸件壁厚不均匀,各部分的冷却速度也不相同,以致在同一时间内,铸件各部分的收缩不一致而造成铸件内部产生的应力。机械应力:铸件冷却到弹性状态以后,由于收缩受到机械阻碍而产生的应力。热应力形成过程示意图机械应力示意图2.减小和消除铸造应力的方法使铸件的凝固过程符合同时凝固原则。提高型、芯砂的退让性。铸件结构上,尽量避免牵制收缩的结构,使铸件各部分能自由收缩。去应力退火。三.铸件的变形车床床身导轨面的挠曲变形圆柱体铸件变形示意图减小和消除铸件变形的方法使铸件的凝固过程符合同时凝固原则。提高型、芯砂的退让性。铸件结构上,尽量避免牵制收缩的结构,使铸件各部分能自由收缩。去应力退火。四.铸件的裂纹铸件裂纹的种类热裂:铸件在凝固末期高温下形成的裂纹。冷裂:铸件处于弹性状态即在低温时形成的裂纹。1.热裂2.冷裂3.防止裂纹产生的方法

尽量减小铸造应力。改善铸型和型芯的退让性。实