材料成形技术基础课件 第五章.ppt

1、机械设计制造和自动化专业课程，讲师：礼大模，材料整形技术基础，第5章凝固整形技术，凝固整形(铸造)，第一节凝固整形概述1，凝固整形材料(1)铸铁铸铁是碳质量分数在2.11%以上的硅，锰，铸铁生产设备和工艺简单性，以及，1 .铸铁的石墨化过程可以在铁碳合金中以三种茄子形式存在：碳价f，a，化合物状态的渗碳体(Fe3C)，玻璃石墨(G)。石墨的晶体结构，石墨(G)稳定相，简单的六字晶格。底面的原子排列成6字格，原子间距小(1.4210-10米)，结合力强。底面之间的间距大(3.04 10-10 m)，配合力弱。石墨的强度、硬度和塑性很差。塞门紧亚稳相，晶体结构复杂，坚硬易碎。在特定条件下，可以在铁

2、和石墨Fe3C3Fe C(即Fe3CF G，Fe3C，石墨的作用下分解)。(1)石墨提高铸铁的切削性能。(2)铸件凝固时石墨膨胀，减少铸件体积收缩，降低内部应力。铸铁铸造性能良好。(3)石墨具有良好的润滑作用，储存润滑油，对铸件具有良好的耐磨性。(4)石墨对振动传递有弱化作用，使铸铁具有良好的振动耐受力。(5)石墨强度，韧性很低，相当于裂纹或空洞。石墨越大，对气体的分离作用越强，铸铁拉伸强度越低。灰铁，球墨铸铁和钢振动衰减图，铸铁分类，2 .灰铸铁的组织特性和分类铸铁组织由气体和石墨组成。气体：铁素体、珠光体或铁素体珠光体石墨：片状、球形、蠕虫、块状、灰铸铁的分类，灰铸铁可能因石墨形态而异。普

3、通灰铸铁(片状G)；可锻铸铁(块状g)；球墨铸铁(球形g)；蠕墨铸铁(蜗杆g)、常用铸铁：1。灰铸铁价钱便宜，应用最广泛。(1)灰铸铁的等级HT150、HT250和HT 400“HT”表示“灰铁”，数字表示最小拉伸强度。灰铸铁有三种茄子气体：铁素体、珠光体、铁素体和珠光体。灰铸铁的碳，硅质量分数一般控制在2.5%4.0%C。1.0%2.0%Si。灰铸铁的显微组织，F G F P G，灰铸铁的应用，叶轮发动机飞轮，箱启动阀，灰铸铁的铸造性能优越，价钱价格低廉，但强度低，韧性差。制作机床床、床箱、阀门、叶轮、飞轮等。球墨铸铁的石墨呈球形。强度、可塑性、韧性很高。综合机械性能接近钢，铸造性能好，成本

4、低，生产方便，应用广泛。F G球F P G球P G球P G球，(1)球墨铸铁的成分和球形处理成分：要求比较严格。3.6% 3.9% c，2.2% 2.8% si，0.6% 0.8% Mn，0.07% s，0.1% p .球化处理：撤退中加入一定量的球化剂和水化剂，获得小的、均匀分布的球形石墨使用稀土镁球化剂。镁强烈干扰石墨化。为了避免白口，使石墨球变小，必须添加均匀分布，孕育剂。常用的怀孕剂是硅铁和钙合金等。(2)球铁的等级、组织和性能QT400-15、QT600-3、QT800-2球铁等级用“QT”表示，后续两组值表示最小拉伸强度极限和拉伸率。徐璐不同衬底球铁，性能差异大。珠光体墨铸铁的抗拉

5、强度比铁素体气体高50%以上。铁素体区墨铸铁的伸长率是珠光体的3-5倍。旧墨铸铁的应用：用旧墨铸铁代替钢制造一些重要零件。曲轴，连杆，凸轮轴等，曲轴管道介面，3。软铸铁RuT300、RuT420软铸铁为“RuT”，数字表示最小拉伸强度。蠕墨铸铁组织，蠕墨铸铁是一种新的高强度铸铁。强度接近墨铸铁，具有一定的韧性和高耐磨性。也有和灰铸铁一样好的铸造性能和导热性。延墨铸铁的石墨在光学显微镜下呈虫状，长厚度小，末端钝。软墨铸铁的生产：在一定成分的铁水中加入适量的软化剂形成。柔软剂主要使用镁钛合金、稀土镁钛合金或稀土镁钙合金等。4 .可锻铸铁可锻铸铁是通过白铸铁退火处理获得的高强度铸铁。强度、塑料和冲击

6、韧性高，可以部分代替碳钢。可锻铸铁是依靠石墨化退火获得的。可锻铸铁有铁素体和珠光体两种茄子气体。(1)可锻铸铁的牌子KT350-10，KTZ600-3铁素体可锻铸铁用“KT”表示。珠光体可锻铸铁用“KTZ”表示。两组数字表示最小拉伸强度和延伸率。铁素体可锻铸铁可锻铸铁，可锻铸铁的应用：制造形状复杂，承受冲击和振动载荷的零件，如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀等。牙齿部件在铸钢生产时铸造性不好，工艺有困难。使用灰铸铁时，性能不符合要求。与球墨铸铁相比，可锻铸铁的成本低，质量稳定，铁水处理简单，容易组织流水生产。特别是薄壁的情况下，使用墨水铸铁容易产生白嘴，因此需要高温退火，最好使用可锻铸铁。

7、5 .特殊性能铸铁铸铁添加合金元素，获得具有特殊性能的合金铸铁。(1)耐磨铸铁冷却铸铁白口铸铁耐磨性。用激冷的方法在铸件表面得到白色铸铁。金属型铸造铸件的耐磨表面，其他部位使用死刑。调整铁水化学成分(高碳低硅)，确保白血球的深度。表面是白色铸铁，心是灰铸铁组织，具有一定的强度。应用：制造轧辊、车轮等。高磷铸铁磷的质量分数提高到0.4%0.6%，产生了共晶，将间歇的网状形态分布在珠光体气体中。人工熔块硬度高，改善珠光体灰铸铁的耐磨性。(2)耐热铸铁制造高温下工作的炉底、换热器、钨、热处理炉的运输链。添加Al、Si、Cr后，铸件表面形成致密的氧化膜，干扰继续氧化，提高铸铁的耐热性。在球墨铸铁中，石

8、墨没有徐璐与孤立的分布连接，气体没有穿透通道，耐热性更好。风扇扩散器支架，(3)耐腐蚀性铸铁耐腐蚀性铸铁，主要用于阀门、管道、泵、容器等化学零件。普通铸铁的耐蚀性较差。加入Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni等合金元素以形成保护膜，或提高气体电极电位，即可提高铸铁的耐蚀性。常用的耐蚀铸铁是高硅、高硅、高铝、高铬等耐蚀铸铁。(2)铸钢用于造型复杂，需要强度、可塑性和韧性的零件(如机车、船舶、重型齿轮、轴、轧辊、支架、气缸、外壳等)。、重型齿轮轧辊外壳，1，碳铸钢的化学成分和机械性能Fe、C、Si、Mn、S、P碳是影响铸钢性能的主要元素。碳含量增加，屈服强度和抗拉强度增加。碳质量分数超过0.45%，

9、屈服强度几乎没有增加，可塑性和韧性明显下降。、硫、磷需要控制，硫增加钢的热分裂倾向，磷增加钢的脆性。硅，锰可以提高强度。碳铸钢评级：生产中最常用的三种是ZG 230-450(ZG25)ZG 270-500(ZG35)ZG 310-570(ZG45)ZG，其中表示铸钢，数字表示屈服强度和抗拉强度。碳铸钢屈服强度为200MPa340MPa，拉伸强度为400MPa640MPa。低合金铸钢分级：ZG45Mn ZG40Cr ZG35CrMo，低合金铸钢的屈服强度为330MPa460MPa，拉伸强度为600MPa680MPa。碳铸钢的强度和可塑性比铸铁高，韧性高。但是珠江水的流动性不好，收缩率很大。铸钢在

10、加油时要采取较高的浇注温度，利用大注料口。，铸钢的特性，公用铸铁HT150、HT250 KT350-10、KT450-5 QT420-10、QT800-2公用铸钢ZG230-450 ZG270-500 ZG310-570铸铁铁液质量好。化学成分合格，输液温度高，纯度高。熔化速度快。各种损失(燃料、能源、金属燃烧等)牙齿低。操作方便。冲天炉熔炼铸铁的缺点是结构简单，操作方便，可连续熔炼，生产率高，能耗低，成本低，但铁液炉温度不够高(最高1460)，化学成分和温度不均匀。感应电炉(包括工频、中频)的应用越来越广泛，熔体温度高达1650，加热速度快，铁液成分和温度均匀，元素燃烧少，呼吸少，铁液质量好

11、，但功耗大。现在，冲天炉和感应炉双联法出现了。即将冲天炉熔炼的铁液在高炉中进一步冶炼，充分发挥冲天炉和感应炉的优势，以低能耗获得高温高质量的铁液。这种方法在迅速发展。2，铸钢和有色金属冶炼铸钢的设备有电炉和感应电炉等，其中电炉使用最多。电炉利用电极和金属炉子之间的电弧热量冶炼金属的设备(见下文)，电炉通常使用三相电源，炉子容量(每次精炼的钢数)从5t到30t，现在高达100300t。电炉精炼的钢液质量较高，熔化速度快，温度容易控制，适合浇注各种类型的铸件。炼钢的金属炉主要有废钢、生铁、铁合金等，其他碎屑材料、氧化剂、还原剂、增碳剂等。铸钢冶炼的任务是将固体炉子(废钢、生铁)熔化成钢水，通过一系

12、列物理、化学反应、化学成分、纯度、温度来满足要求。感应电炉炼钢速度快，钢液质量好，工艺牙齿比较简单，生产比较灵活，近几年发展很快，主要用于中小型铸件生产。目前电炉的最大容量已达到90t。第三节凝固整形方法1，砂型铸造掌握砂型铸造是合理的选择铸造方法，是正确设计铸件的基础和关键。砂型铸造是最基本的铸造方法之一，工艺过程包括制造模型和型芯、混合、造型和型芯制造、干燥箱、熔化阶段。铸造工艺图在零件图中使用各种工艺符号和参数表示来表示铸造工艺方案的图形。单件，少量生产时铸造工艺地图用红色蓝色线绘制在零件图上。下图显示了滑动轴承底座的零件和铸造工艺图。铸造工艺地图是指导形状设计、生产准备、铸型铸造和铸件

13、检查的基本工艺文件。然后用它画出形状和方框图。2，选择造型方法(1)造型用砂由造型(芯)砂子(芯)砂组成。刑事和审查是制作模子和型芯的造型材料，主要是将纱线、胶水、添加剂和水混合制成。类型(芯)砂可以根据粘结剂的种类划分。(1)粘土沙子是用粘合剂配制而成的沙子。纱线(最常用的是硅砂，主要成分SiO2)、粘土、水、添加剂按一定比例配制而成的胶泥纱，是迄今为止铸造生产中使用最广泛的词藻。可用于制造铸铁、铸件和郑智薰铁合金模具以及不重要的型芯。空隙胶膜附加物砂粘土砂结构见示意图。(2)水玻璃砂是以水玻璃(硅酸钠Na2OmSiO2的水溶液)为粘合剂配制的化学硬化史。它使用最宽形式的沙子，除了粘土沙子。

14、水玻璃砂铸造型或芯不需要干燥，硬化速度快，生产周期短，易于实现机械化，工人劳动条件好。3，砂型铸造工艺工程砂型铸造工艺项目如下图所示：(a)手动造型1。典型的手动造型1)整体模型造型整体模型造型的特性是外观整体，模具母模仁通常仅位于下方方块中。造型时，整体形状可以很容易地从分型面中取出。整体模具造型易于操作，型腔不受上下伤亡的误差影响，结果型腔的形状和尺寸精度更好，适用于外形轮廓上有平整面的简单铸件(如齿轮毛坯、轴承、轮罩等)。2)分型分型形状的特点是模具沿最大截面分成两半，因为铸件的最大截面不在末端，而是在中间。分割工作相对简单，适用于造型复杂的铸件，广泛应用于套筒、水管、阀门、箱体、曲轴、

15、支柱等有孔或有芯的铸件。3)挖沙成型铸件的最大部分在中部，形状又不分成两半的话，只能成型形状，成型时挖妨碍模具的沙子称为挖沙成型。砂造型操作繁琐，生产率低，操作技术水平高，仅适用于单个小批量生产。4)进行坑型大型铸件的单一生产时，节约沙箱，降低模具高度，易于铸造，多采用坑型。造型时，先在地坑里填刑警，做沙床，然后安形状，填沙子，平刮做箱子。(2)机器造型机械造型是手工造型中致密砂和制模工艺机械化的方法。与手工造型相比，提高生产率，改善劳动条件，提高铸件精度和表面质量，但是用于机械造型的造型设备和工艺设备成本高，生产准备时间长，仅适用于中、小铸件的布置或批量生产。根据致密砂的原理，机械形状分为冲

16、击形状、微细压缩形状、高压形状、砂纸形状、砂纸固体形状等。压力形状，高压形状，压力油，砂纸形状，砂纸固体形状，(3)模型方法：刑警拧紧后，必须成型以获得完整的母模仁。大多数机械建模师都有模具机构。大体上有顶拉绒、泄漏型、颠复型三种。C)，(4)浇注位置和分型面的选择浇注位置：指示浇注时模具分型面所在的空间位置。选择浇注位置的原则是控制铸件的凝固和填充效果，提高质量。一、浇注位置选择原则1。重要的加工面要朝下，避免沙眼气孔和碎屑。2 .平面圆盘的大面朝下，要减少辐射防裂钳。将铸件的大平面朝下，以防止牙齿面出现气孔和沙子等缺陷。在填充金属液的过程中，热金属液对砂型顶面有强烈的热辐射作用，其表面的侦探呈拱形或裂开，金属液渗透到裂缝中，因此铸件的牙齿表面产生了侠死缺陷。方案(B)可以防止这种缺陷。3 .薄壁使大面朝下或垂直，以防止冷却不足。对于具有大面积薄壁的铸件，必须将薄壁部分放在模具的下部或侧面位置，以防止加油不足和制冷等缺陷。如图所示。4 .厚度的大部分在上面或侧面。考虑立管放置，补充线轴。模板分型面：指模板组元素之间的结合面的分型面选择原则是通过简化工艺来拯救经济。1.尽可能减少平