金属液态成型工艺基础

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1、材料成型基础讲授：刘玉高电话：13780956831E-Mail：ygliu638@163.com1材料成形技术主要研究:各种成形工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用；各种成形方法的工艺过程和成形件的结构工艺性。简单说，这门课程是研究获得零件毛坯的方法。2机械产品的产生过程大致如下：设计与制造（1）设计:图纸（2）制造:一般是先用铸造、压力加工、焊接、粉末冶金等材料成形方法获得毛坯；然后再经过机械加工来获得合格零件；而且为了改善零件的机械性能，常要经过热处理；最后，将合格零件组合（装配）到一起便得到所需要的机械产品。3本课程讲授的主要内容:铸造、压力加工、焊接、毛坯的选择。

2、前三部分是研究成形工艺的，每一种成形工艺都包括五方面内容：成形原理、成形方法、工艺设计、成形件结构工艺性及新技术新发展。毛坯的选择则主要介绍各类毛坯的特点及应用场合、毛坯的选择原则。4学习本课程应达到的基本要求：掌握各种毛坯成型工艺的基本原理及工艺特点；能够初步设计一般零件的毛坯结构；具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。5参考教材：《热加工工艺基础》主编：任福东机械工业出版社《金属工艺学》主编：丁德全机械工业出版社61.金属的液态成型71.金属的液态成型又称铸造，它是利用液态金属的流动来获得具有一定尺寸和形状的铸件的成型方法。其生产过程为：准备铸型（造型）→将熔融金属浇入铸型（浇

3、注）→凝固成形→落砂清理→铸件892.铸件铸造成形所得的毛坯或零件。3.生产特点（1）成形方便——液体的形状=容器的形状（2）适应性强（3）成本较低（4）力学性能特别是冲击性能较低。104.应用场合（1）形状复杂，具有复杂内腔的毛坯或零件，如发动机机体和缸盖等。（2）尺寸大、重量大的零件，如重型机械零件、机床床身等。（3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的零件，如各种底座、支架。（4）特殊性能要求的零件，如内燃机主轴瓦为用嵌铸生产的双金属件。115．铸造方法（液态成型方法）：砂型铸造：应用最广泛的铸造方法；特种铸造：金属型铸造；压力铸造；离心铸造；熔模铸造；低压铸造；新型铸

4、造方法：陶瓷型铸造、消失模铸造、磁型铸造、真空吸铸、连续铸造。12§1-1金属液态成型工艺基础13合金的铸造性能：铸造过程中所表现出来的工艺性能。包括：氧化性、吸气性、流动性及充型能力、收缩性和偏析等方面。良好铸造性能是指：熔化时合金不易氧化，熔液不易吸收气体；浇注时合金熔液易充满型腔；凝固时铸件不易产生缩孔，且成分均匀(无偏析）冷却时铸件不易发生变形和开裂。141．金属（合金）的流动性（1）流动性：指熔融金属的流动能力，是金属的主要铸造性能之一，也是影响充型能力的主要因素之一，是金属本身固有的属性。（2）衡量指标：常用“螺旋形试样”长度来衡量。15图1-1螺旋形流动性试样1-模

5、样2-浇口杯3-出气口4-试样凸点16（3）影响流动性的因素1）合金的种类：灰铸铁的流动性最好，铸钢的流动性最差2）化学成分的影响：共晶成分的合金流动性最好。17（4）合金的充型能力液态合金充满铸型型腔的能力，考虑铸型及工艺因素对熔融金属的流动性的影响。1）充型能力对铸件质量的影响充型能力高---可浇注薄壁及形状复杂件，且不易产生夹渣、砂眼、气孔和浇不足等缺陷；充型能力低---只能铸造厚壁及形状简单的铸件，且易产生夹渣、砂眼、气孔和浇不足等缺陷；182）影响充型能力的因素:（a）合金的流动性对充型能力影响最大，一般说来，流动性好的合金充型能力较强；（b）工艺条件(浇注条件）的影响

6、①浇注温度浇注温度高，充型能力增强②铸型的影响（c）铸件结构192.合金的收缩性1.收缩的概念合金熔液在型腔内凝固和冷却的过程中，所发生的体积缩小的现象。收缩性是合金的重要铸造性能之一，它与铸件的缩孔、缩松、裂纹、变形等铸造缺陷密切相关。20212.影响收缩的因素（1）化学成分（2）浇注温度：浇注温度↑，合金的液态收缩量↑。（3）铸型条件和铸件结构223.缩孔和缩松（1）概念缩孔：铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞，形状不规则、孔壁粗糙并带有枝晶，常出现在铸件最后凝固的部位。缩孔通常在铸件的内部，有时也可能暴露在上表面，呈明显的凹坑。缩松：铸件断面上出现的分散而细小的缩孔

7、。有缩松缺陷的铸件易产生渗漏。23缩孔的形成24确定缩孔位置的方法：画凝固等温线法和内接圆法25缩松的形成26（2）防止缩孔和缩松的措施①采取工艺措施，实现“顺序凝固（定向凝固）”。如图1-5所示铸件，凝固顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→冒口。2728②合理确定浇注系统的引入位置和浇注工艺；29冷铁：冷铁的作用是对铸件热节部位进行激冷（加快热节部位的冷却速度）。一般设在厚壁处。分外冷铁和内冷铁两种。补贴：为增加冒口的补缩效果，向着冒口沿铸件断面逐渐增厚的多余金属。其作用是扩大冒口的有效补缩