金属液态成形教学课件

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1、金属液态成形金属的液态成型金属液态成型是指将液态金属填充到铸型的型腔中待其冷却凝固后获得所需形状、尺寸和性能的铸件毛坯（或零件）的成型方法，即：铸造。§6.1合金的液态成型工艺理论基础一.凝固方式金属的液态成型实际上就是熔融金属在铸型中的凝固过程。三种凝固方式01逐层凝固：纯金属或共晶成分的合金是恒温凝固，凝固区宽度几乎为零，凝固前沿清楚地将液、固相分开，由表层逐层向中心凝固。02糊状凝固：合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，凝固时，铸件表面并不存在固体层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面，先呈糊化而后再固化。03中间凝固：多数合金的凝固介于两者之间，为

2、中间凝固方式。三种凝固方式示意图铸件质量与其凝固方式密切相关。一般，逐层凝固时，合金的充型能力强，便于防止缩孔和缩松；糊状凝固，则难以获得结晶紧密的铸件。影响凝固方式的因素合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围愈小,凝固区愈窄，愈倾向于逐层凝固；反之，则倾向于逐层凝固。铸件的温度梯度当合金成分已确定，凝固区的宽窄，取决于其内外层的温度梯度。铸件的温度梯度愈大，凝固区愈窄，愈倾向于逐层凝固。铸件的温度梯度愈小，凝固区愈宽，愈倾向于糊状凝固。二.合金的充型能力01合金在液态成型过程中表现出的工艺性能称为铸造性能。它包括液态合金的充型能力，合金的凝固与收缩、铸造应力与裂纹，吸

3、气与偏析等。02液态合金填充铸型型腔的过程称为充型。03充型能力是使液态金属充满型腔并使铸件形状完整、轮廓清晰的能力。它首先与合金本身的流动性有关，同时浇注条件、铸形填充条件、铸件结构等对充型能力也有影响。1.合金的流动性（1）慨念：指液态金属的流动能力，在铸造过程中即表现为液态金属充填铸型的能力。合金流动性的大小，通常以螺旋形试样的长度来衡量。合金的流动性愈好，充型能力愈强，流动性良好时，不仅易于铸造出轮廓清晰、薄而复杂的铸件，而且有助于合金在铸型中收缩时得到补充，有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体的上浮与排除。若流动性不足，则铸件易产生浇不足、冷隔、缩孔、气孔、

4、夹渣等缺陷。（２）影响流动性的因素合金的种类不同合金，其浇注温度和凝固温度范围均不相同。如：铸铁—导热性差，不易散热，凝固慢，流动性好；铸钢—熔点高，散热快，凝固快，流动性差；铝合金—导热性好，散热快，流动性差；等等。合金的成分不同成分的铸造合金主要是由于其结晶特点的不同而影响其流动性的。纯金属及共晶合金在恒温下结晶，结晶时液态金属从表层逐层向中心凝固，对金属液的流动阻力小，流动性好。其它合金的结晶是在一定温度范围内凝固，固态的树枝状晶体对金属液的流动阻力大，流动性差。2.浇注条件（1）浇注温度浇注温度愈高，合金的粘度下降，金属液的流动阻力减小；且因过热度高，金属液的

5、流动时间长，所以流动性好。但浇注温度过高，铸件易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔等缺陷。因此在保证足够流动性的前提下，浇注温度不易过高。通常遵循“高温出炉，低温浇注”的原则。通常灰铸铁的浇注温度为1200～1380℃；铸钢的浇注温度为1520～1620℃；铝合金的浇注温度为680～780℃；＊形状复杂或薄壁件取上限。（2）浇注压力液态合金在流动方向上所受到的压力越大，充型能力愈好。3.铸型特点（1）铸型蓄热能力（铸型从熔融合金中吸收和传递热量的能力）（2）铸型温度（3）铸型结构（4）铸型中的气体＊总之，铸型中凡能增加金属流动阻力、降低流速、加快冷却速度的因素，均能降低合金的

6、流动性；反之，则可提高合金的流动性。三.合金的收缩性能1.合金收缩的概念液态合金在液态、凝固态和固态过程中所发生的体积和尺寸减小的现象叫做收缩。收缩是铸件中许多缺陷（如：缩孔、缩松、热裂、应力、变形和裂纹）等产生的基本原因。合金收缩的三个阶段液态收缩凝固收缩固态收缩金属液温度下降，液面降低，液态金属体积减小。（与浇注温度有关）液态金属凝固，体积显著减小。（与合金结晶的温度范围有关）固态金属继续冷却，体积减小。一般直接表现为铸件外型尺寸的变小。合金的总收缩为上述三种收缩的总和。其中液态收缩和凝固收缩形成铸件的缩孔和缩松，固态收缩使铸件产生内应力、变形和裂纹。液态收缩时，

7、合金从浇注温度冷却到液相线温度。（体收缩）凝固收缩时，合金从液相线温度冷却到固相线温度。（体收缩）固态收缩时，合金从固相线温度冷却到室温。（线收缩）合金的收缩量可用体收缩率和线收缩率来表示。体收缩率：单位体积的变化量。线收缩率：单位长度的变化量。2.影响合金收缩的因素（1）化学成分不同种类的合金，收缩率不同；同类合金，化学成分不同，收缩率也不同。C、Si：强烈促进铸铁石墨化，铸铁体收缩减小；S：强烈阻碍铸铁石墨化，铸铁收缩增大；Mn：可抵消对S石墨化的阻碍作用，适量的Mn可使铸铁收缩减小。（2）浇注温度合金的浇铸温度越高，过热度越大，液态收缩也越大，