《金属的液态成形》PPT课件

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1、第七章金属的液态成形什么是金属的液态成形:即将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法,亦称铸造.金属的液态成形的作用:金属的液态成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料的不同，金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）。其中砂型铸造产品成本最低，应用最普遍，所生产的铸件要占铸件总量的80%以上。但工艺过程较复杂不易控制，，铸件内部常有缩孔、夹渣、气孔、裂纹等缺陷产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低。第一节   金属的液态成形原理一

2、、液态金属的流动性1、流动性的基本概念金属的流动性是指液态金属充满铸型的能力。流动性强，有利于金属液中气体和杂质的上浮排出；有利于凝固收缩时补缩。2、衡量流动性的标准以螺旋型式样的长度来衡量如右图,将合金液浇入铸型中，冷凝后测出充满型腔的式样长度。浇出的试样越长，合金的流动性越好,合金充型能力越好.常见合金的流动性见表7-1。2.影响金属流动性的因素（1）  合金种类由表7-1知，灰铁和硅黄铜流动性最好，铸钢最差。在铸铁中，亚共晶铸铁随着碳、硅含量的增加，流动性提高；磷能降低铁液的黏度、表面张力及熔点温度，也

3、能增加铁液的流动性。此外，不同成分的合金结晶不同，其流动性也不同。共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好；其它成分的合金由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大下降，合金的结晶温度区间越宽，流动性越差。（2）  浇注温度浇注温度越高，液态合金的流动性越好，若过高，铸件易产生缩松、粘沙等缺陷。一般浇注温度控制在：铸钢1520~1620℃；铸铁1230~1450℃；铝合金680~780℃。（3）铸型填充条件内浇道横截面小、型

4、腔表面粗糙、型砂透气性差都会增加液态合金的流动阻力；铸型材料的导热性过大，使液体金属凝固快，同样会降低流动性。二、液态合金的收缩性（一）收缩的概念液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。收缩能使铸件产生缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。合金的收缩经历如下三个阶段，如图所示。（1）  液态收缩：从浇注温度冷却到凝固开始温度之间的收缩。收缩现象为型腔内液面降低。浇注温度越高，液态收缩越大。（2）  凝固收缩：从凝固开始温度到凝固终止温度间的收缩。收缩现象仍为型腔内液面继续降低。凝固温度范围越

5、大，凝固收缩越严重，越容易产生缩孔等缺陷。（3）  固态收缩：从凝固终止到室温的收缩，收缩现象与上两种不同，表现为体积缩小，用线收缩率来表示。此阶段收缩越大，内应力越大，铸件的开裂、变形的可能性就越大。2、影响收缩的因素(1)合金种类合金种类不同，收缩率不同，铸钢最大，并随含碳量的增加而增加。灰铸铁收缩率最小，原因是在结晶时析出的石墨比容较大，使体积膨胀，抵消了部分收缩。收缩率与含碳量成反比。几种合金的收缩率见表7-2。（2）浇注温度浇注温度越高，过热度越大，合金的收缩率越大。（3）铸型条件与铸型结构由于铸型

6、和型心的阻碍，铸件的实际收缩率小于自由收缩率。因此，在制作模样时要根据合金的种类，给与合理的考虑。三、缩孔和缩松的形成及防止若液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补足，则在铸件的最后凝固部位会形成一些孔洞。按照孔洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩松两类。缩孔：铸件壁逐层凝固时，在铸件上部或最后凝固部位，由于凝固收缩，液面下降，正在凝固的金属得不到液态金属及时地补充，在铸件的上部，就形成了缩孔。其形状和特点是孔洞集中、容积较大呈倒圆锥形，内表面粗糙。如图所示。合金的液态收缩和凝固收缩率越大，浇注温度越高，铸件的

7、壁越厚，缩孔的容积就越大。缩松：分散在铸件内部分散而细小的缩孔，大多分布在铸件中心轴线处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。形成的原因与缩孔基本相同。缩孔及缩松使铸件力学性能下降，防止其发生的主要措施是“定向凝固”，通过增设冒口、冷铁等一些工艺措施，使凝固顺序形成向着冒口方向进行，如下图。远离冒口的部位先凝固，冒口最后凝固，使缩松和缩孔产生在冒口处。或在铸件厚大部位增设冷铁，以加快该处的凝固速度。增设冒口增设冷铁四、铸造应力引起的变形和裂纹铸件在凝固后的固态收缩受到阻碍时，将产生内应力，它是铸件产生变形和裂纹的

8、基本原因。减少变形和开裂的措施有：力求铸件壁厚均匀、合理设计浇冒口、合理使用冷铁、采用退让性好的型砂和型芯、尽量晚落砂。五、常用合金的铸造性能1、铸铁（1）灰铸铁：流动性好，收缩率小，可浇注薄而复杂的铸件。（2）球墨铸铁：因流动性比灰铁差，需提高铁液出炉温度、加大浇注系统截面以增大充型速度；因其液态和固态收缩率大，应采取顺序凝固法防止缩孔和缩松的产生；铸造应力较大，有变形和冷裂的倾向。（3）可锻铸铁