《熔炼与铸锭》课件

熔炼与铸锭熔炼是指将金属或合金加热至熔化状态的过程，是金属加工的重要步骤之一。铸锭是将熔化的金属或合金浇注到模具中，冷却凝固形成的金属块。铸锭是金属加工的后续环节，为后续加工提供原材料。主要内容熔炼熔炼是将固态金属加热至熔融状态的过程，以便进行后续铸造、加工或其他处理。铸锭铸锭是将熔化的金属浇注到模具中，使其冷却凝固成特定形状的金属块。熔炼与铸锭的工艺熔炼和铸锭是金属材料加工的重要环节，直接影响最终产品的质量和性能。熔炼概述金属熔化熔炼是将金属加热到熔点，使其从固态转变为液态的过程。冶炼过程熔炼是金属冶炼的重要环节，为后续铸造、锻造等工艺提供熔融金属。熔炼设备熔炼过程通常在专门的熔炼炉中进行，例如感应电炉、电阻熔炉等。熔炼目的净化金属去除杂质，提高纯度，改善金属性能。改变成分添加合金元素，改变金属的物理和化学性质。便于铸造将固态金属熔化成液态，易于成型。熔炼温度熔炼温度是金属材料熔化所需的温度，由金属的化学成分、杂质含量和外界压力等因素决定。1500°C铁1083°C金327°C铅-39°C汞熔炼时间熔炼时间影响因素熔炼温度温度越高，熔炼时间越短金属类型熔点不同的金属，熔炼时间不同熔炼炉型不同炉型，加热效率不同，熔炼时间不同金属数量金属数量越多，熔炼时间越长熔炼炉型熔炼炉型熔炼炉的类型多种多样，选择合适的熔炼炉型是确保熔炼效率和质量的关键因素。熔炼炉的选择主要取决于金属的类型、熔炼温度、熔炼量、成本以及环保要求等因素。常见熔炼炉常见的熔炼炉类型包括坩埚熔炉、感应电炉、电阻熔炉、真空熔炉等。每种炉型都有其独特的特点和适用范围，需要根据实际情况选择合适的炉型。常见熔炼炉熔炼炉根据加热方式分为三大类：电阻炉、感应炉和电弧炉。电阻炉利用电阻丝发热，适用于金属材料的熔炼和热处理。感应炉利用电磁感应原理，适用于金属材料的熔炼和热处理。电弧炉利用电弧产生的高温，适用于金属材料的熔炼和冶炼。坩埚熔炉坩埚熔炉是一种常用的熔炼设备。它通常由耐高温的材料制成，例如石墨、陶瓷或金属。坩埚被放置在加热装置中，通常是电炉或燃气炉。加热装置会将热量传递给坩埚，从而使金属材料熔化。坩埚熔炉通常用于熔炼贵金属、合金和半导体材料。感应电炉工作原理感应电炉利用电磁感应原理，通过高频电流产生磁场，使金属材料发热熔化。结构组成感应电炉主要由感应线圈、坩埚、炉体、冷却系统等部分组成。应用范围感应电炉广泛应用于钢铁、有色金属、冶金等行业，可用于熔炼、加热、保温等。电阻熔炉电阻熔炉利用电阻加热元件产生的热量来熔化金属。电阻加热元件通常由高电阻率的金属制成，例如钨、钼或镍铬合金。电阻熔炉的优点是结构简单，操作方便，成本相对较低。但其功率密度较低，加热效率也相对较低。金属的熔化特性1熔点金属从固态转变为液态的温度，称为熔点。2熔化过程金属在熔点以上开始熔化，吸收热量，温度保持不变。3熔化热金属从固态完全转变为液态所需的热量，称为熔化热。4影响因素金属的纯度、压力和杂质等因素会影响熔点和熔化热。纯金属熔化特性纯金属具有明确的熔点，在特定温度下，固态金属会完全转变为液态。熔化过程中，温度保持不变，直到所有固态金属完全熔化。熔化过程伴随着晶格结构的破坏，金属从有序的固态转变为无序的液态。熔化需要吸收热量，称为熔化热，以克服金属原子之间的吸引力。合金熔化特性熔点范围合金熔点通常比其组成金属的熔点低。合金的熔点取决于其成分和比例。熔化过程合金的熔化过程是一个复杂的现象。不同的合金元素以不同的速度熔化。液体相在合金完全熔化后，形成一个液体金属相。液体相的性质取决于合金成分。凝固特性合金的凝固过程也很复杂。合金元素在不同的温度下凝固，形成不同的微观结构。铸锭概述铸锭是金属材料生产过程中重要的环节，它决定了最终产品的质量和性能。铸锭过程将熔融金属浇注到模具中，冷却凝固成所需的形状和尺寸。铸锭的质量直接影响着后续加工和产品质量，如轧制、锻造、挤压等。铸锭目的11.成形将熔融金属塑造成所需的形状，例如圆形、方形或其他定制形状。22.纯度控制减少杂质和气体，提高金属的纯度，控制材料的微观结构，获得所需的力学性能。33.尺寸控制准确控制铸锭的尺寸，以满足后续加工和使用的要求。44.降低成本铸锭是金属加工的重要环节，通过优化工艺可以降低成本。铸锭方法重力铸锭利用重力将熔融金属从熔炉中倒入铸模。成本低，操作简单，应用广泛。压铸通过高压将熔融金属压入模具中，生产精度高，表面光洁度好。挤压铸锭将熔融金属压入模具中，形成连续的金属棒或型材，广泛用于制造各种金属制品。离心浇注将熔融金属注入旋转的模具中，利用离心力形成空心铸件，常用于制造管道、轮毂等。重力铸锭将熔融金属直接倒入模具中。利用重力使金属充满模具。优点操作简单，成本低廉。适用于各种金属材料。压铸高压注入通过高压将金属液注入模具，快速形成铸件。模具填充模具设计复杂，可实现精密铸造。高压注塑高压注塑，金属液完全充满模具。挤压铸锭挤压铸锭概述挤压铸锭是利用压机将金属熔体以一定速度和压力通过模具孔挤出，形成铸锭。挤压铸锭可获得高密度、高强度、高精度和良好表面质量的铸锭。挤压铸锭优点挤压铸锭具有以下优点：材料利用率高、尺寸精度高、表面质量好、铸件内部组织结构均匀、强度和塑性高。适用于形状复杂、精度要求高的铸件。离心浇注原理利用离心力，使液态金属在旋转的模具中均匀分布，形成铸锭。特点铸锭内部结构致密、性能均匀，适用于生产高性能材料。设备离心浇注设备由旋转模具、液态金属供给系统、冷却系统等组成。模具材料耐高温铸锭过程需要高温，因此模具材料需要耐高温，不易变形。导热性好金属液在模具中冷却凝固过程中，模具需要快速散热，才能获得均匀的组织结构。耐腐蚀性熔融金属会与模具材料发生反应，所以模具材料要耐腐蚀，防止模具被腐蚀。机械强度高模具在使用过程中会受到高温金属液的冲击，需要具备一定的机械强度，以保证模具的完整性和使用寿命。模具设计原则11.尺寸精度模具尺寸应精确，以保证铸件尺寸符合要求。22.耐热性能模具材料应具有良好的耐热性，以承受熔融金属的高温。33.表面光洁度模具表面应光滑，以保证铸件表面光滑。44.强度与硬度模具应具有足够的强度和硬度，以承受铸造过程中的压力。铸造缺陷气孔气孔是铸件中常见的缺陷之一，它会导致铸件强度降低、耐腐蚀性降低等问题。气孔的形成原因包括熔炼过程中气体的溶解、铸造过程中气体的吸入等。接缝接缝是铸件中的一种表面缺陷，它会导致铸件强度降低、外观不佳等问题。接缝的形成原因包括铸造过程中模具的闭合不严密、熔融金属的流动性差等。收缩孔收缩孔是铸件中的一种内部缺陷，它会导致铸件强度降低、耐腐蚀性降低等问题。收缩孔的形成原因包括熔融金属的冷却速度过快、铸造过程中的温度控制不当等。气孔气孔形成原因铸造过程中，空气或其他气体被困在熔化的金属中，导致气孔。气孔影响气孔降低铸件强度，影响其机械性能和外观。气孔修复气孔可以通过预处理或热处理修复。接缝接缝是铸锭表面出现的裂缝。铸造过程中，金属冷却收缩时，内部产生的应力无法释放，导致表面裂开。接缝的出现会影响铸锭的强度和韧性。严重的接缝甚至会造成铸锭报废。收缩孔11.形成原因铸造过程中，金属液冷却凝固，体积收缩，形成孔洞。22.类型包括中心缩孔