液态材料铸造成形技术过程

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1、第2章液态材料铸造成形技术过程2.1概述液态材料成形(铸造)是将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。液态材料成形工艺过程零件图铸造工艺图铸型型芯芯盒芯砂型砂模型熔化合箱落砂、清理检验铸件浇注冷却凝固图2-1砂型铸造的工艺过程铸造生产的特点（1）材料来源广；（2）废品可重熔；（3）设备投资低。1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。（1）合金种类不受限制；（2）铸件大小几乎不受限制。2．适应性强：3．成本低：4．废品率高、表面质量较低

2、、劳动条件差。2.2铸造成形技术过程理论基础2.2.1液态金属的充型能力与流动性充型能力是指液态金属充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的铸件的能力。实践证明，液态金属的充型能力主要取决于金属自身的流动性，还受外部条件如铸件性质、浇注条件和铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。流动性是液态合金本身的流动能力。是金属的液态铸造成型的性能之一，与金属的成分，温度，杂质含量及其物理性质有关。金属的流动性通常用浇注螺旋形式样来衡量。0.45%C铸钢：200出气口浇口杯4.3%C铸铁：18002.2.1液态金属的充型能力与流动性图2.2螺旋

3、形流动试样示意图2.2.1液态金属的充型能力与流动性影响液态金属充型能力的因素1）金属的性质：包括金属的种类，成分，结晶特性及其他物理性能等。决定金属自身的流动能力—流动性。合金流动性主要取决于合金化学成分所决定的结晶特点。结晶温度范围小的金属趋近于逐层凝固方式，凝固层内表面光滑对未凝固液态金属阻力小，所以流动性好；而结晶范围大的金属为糊状凝固方式，凝固层内表面粗糙对未凝固液态金属阻力大，所以流动性差。2.2.1液态金属的充型能力与流动性a）在恒温下凝固b）在一定温度范围内凝固PbSb20406080204060800流动性（cm）10

4、0200300温度（℃）0合金流动性主要取决于合金化学成分所决定的结晶特点2）铸型性质：铸型的阻力影响金属液态的充型速度，铸型与金属的热交换强度影响金属液保持流动的时间。铸型蓄热系数大，铸型的激冷能力就越强，充型能力下降。（3）浇注系统的的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。3）浇注条件：（1）浇注温度一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。（2）充型压力液态金属在流动方向上所受压力越大，充型能力越强。2.2.1液态金属的充型能力与流动性4）铸件结构：衡量铸件结构的因素是铸件的折算厚度R(R=铸件体积/铸件散热表面积=V/S)和复杂程

5、度。如果铸件体积相同，在同样的浇注条件下，R大的铸件，由于与铸型的接触表面积相对较小，热量散失比较缓慢，则充型能力较高。铸件的壁薄；R越小，则充型能力较弱。2.2.1液态金属的充型能力与流动性2.2.2铸件的凝固铸型中的合金从液态转变为固态的过程，称为铸件的凝固。凝固热力学条件：体系所处的温度低于熔点温度。凝固方式：1）逐层凝固凝固过程固液界面分明2）体积凝固液固共存区很宽3）中间凝固液固凝固区域介于逐层和体积凝固之间影响凝固方式的主要因素是合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度。2.2.3铸件的收缩1）收缩的基本概念铸件在液态，凝固和固态

6、下继续冷却过程中所产生的体积减小现象称为收缩。收缩是铸件的许多缺陷，如缩孔，缩松，热烈，应力变形和冷裂产生的基本原因。（1）液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。T浇—T液（2）凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。T液—T固2）收缩的3个基本阶段2.2.3铸件的收缩体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。体收缩率：线收缩率：线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。（3）固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩。T固—T室2.2.3铸件的收缩铸造合金的收缩过程示意图2.2.3铸件的收缩3）铸件的实际收缩前面所说的收缩为自由收

7、缩，它只考虑了金属自身的成分，温度和相变的影响，实际铸件是受阻收缩，它还受到以下几种阻力：（1）铸型表面的摩擦阻力；（2）热阻力铸件各部分收缩时彼此制约产生的阻力。（3）机械阻力铸件收缩时，受到铸型和型芯的阻力。因此，生产中采用的收缩率是铸造收缩率（或称铸件线收缩率）是包括了各种阻力在内的实际收缩率。2.2.3铸件的收缩4）铸件的缩孔和缩松液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。（1)铸件的缩孔和缩松缩孔：形成的基本条件是金属在恒温

8、或很窄的温度范围内结晶，铸件由表及里逐层凝固。缩松：形成基本条件是金属的结晶温度范围较宽，呈体积凝固方式。2.2.3铸件的收缩缩孔和缩松的形成2.2.3铸件的收缩影响缩孔，缩松形成因素：a）金属的成分；结晶