机械制造基础-第2章铸造

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1、上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY第二章铸造成形2.1概述●铸造将液态金属浇入铸型中，冷凝后获得铸件的成形方法。铸件金属液铸型上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY●铸造的特点及应用1.成本低2.工艺灵活3.制件形状复杂特点应用形状复杂的、受力不大的或主要承受静载荷的零件或毛坯的成形。上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY●铸造方法的种类铸造手工砂型铸造机器砂型铸造砂型铸造熔模铸造离心铸造压力铸造低压铸造特种铸造......上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY2.2铸件成形理论基础一、金属的充型1.金属的充型能力：液

2、态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的优质铸件的能力。2.充型能力对铸件质量的影响：充型能力不足轮廓不清、花纹模糊浇不足、冷隔上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY3.影响充型能力的因素：①合金流动性：共晶成分的合金或结晶间隔小的合金流动性好，充型能力强。③铸型条件：铸型的蓄热系数越小，铸型的温度越高，则充型能力越好；铸型中有适量的气体将有利于提高充型能力，但气体过量则妨碍充型。②浇注条件：浇注温度越高，浇注压力越大，浇注系统结构越简单，充型能力越强。（灰口铸铁、硅黄铜>铝硅合金>铸钢）上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY④铸件结构：铸件的折算

3、厚度（体积/表面积）越大，铸件结构形状越简单，其充型能力越好。4.防止浇不足和冷隔的措施：①尽可能采用共晶合金或结晶间隔小的合金②适当提高浇注温度和压力③改善浇注系统和铸型条件（如加高直浇道、扩大内浇口，预热铸型，增加型砂中煤粉含量以减少阻力等）④改变铸件结构（如加大壁厚）上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY二、合金的收缩铸件在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象。1.收缩过程及收缩率收缩液态收缩固态收缩凝固收缩体积收缩，用体收缩率V表示尺寸收缩，用线收缩率l表示2.收缩对铸件质量的影响液态和凝固收缩得不到补偿→缩孔和缩松固态收缩受到阻碍→应力、变形、裂纹上

4、海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY3.影响收缩的因素：①化学成份：铸钢的收缩大，且碳量越高，收缩越大；铸铁的收缩小，且随碳量、硅量的增加，收缩越小。②浇注温度：浇注温度越高，收缩量越大③铸件结构和铸型条件：实际收缩率<自由收缩率三、缩孔和缩松缩孔----由收缩引起的大而集中的孔洞缩松----由收缩引起的小而分散的孔洞*铸铁收缩小是因为石墨析出时的体积膨胀抵消了部分收缩上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY1.产生原因：合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，且得不到补偿。2.后果缩孔+宏观缩松●纯金属和结晶间隔小的合金（逐层凝固方式）●结晶间隔大的合金

5、（糊状凝固方式）显微缩松上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY②适当降低浇注温度和浇注速度。①尽可能采用共晶合金或结晶间隔小的合金，以防止产生缩松。3.防止措施冒口浇口③合理设置浇口、冒口、冷铁等，实现定向凝固（顺序凝固），将缩孔转移。★定向凝固原则适用于收缩大的合金或壁厚差别较大的铸件（即必须补缩的场合）上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY顶冒口侧冒口冷铁方案1（2冒口）方案2（1冒口、1冷铁）上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY四、铸造应力、变形和裂纹★1.铸造应力产生原因②铸型或型芯阻碍铸件自由收缩→收缩应力（机械应力）*收缩应

6、力是临时的（清砂后消失），而热应力将残留在铸件内部，称为残余应力，这种应力会在铸件放置过程中或受到切削加工时通过变形得到部分释放，但不会完全消除，只有通过去应力退火或自然时效才能消除。③某些合金在铸造过程中由于发生相变而引起的体积膨胀或收缩，产生相互阻碍→相变应力①铸件壁厚不均匀，造成冷速不一致，收缩有先有后、有大有小，引起相互阻碍→热应力上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY防止措施①改善铸型和型芯的退让性，以减少机械应力②合理设置浇口、冒口和冷铁，实现同时凝固，以防止热应力③铸件结构上尽可能减少互相牵制（如壁厚均匀、逐步过渡等）④尽可能选择线收缩率小的合金⑤对已

7、残留铸造应力的铸件，必须进行去应力退火或自然时效后，方能进行切削加工或投入使用。冷铁浇口★同时凝固原则适用于收缩小的合金或壁厚均匀的铸件（不须补缩）、结晶间隔大的合金（无法补缩）上海大学机自学院SHANGHAIUNIVERSITY残余应力规律：厚壁部分或心部（后凝固）受拉应力薄壁部分或表层（先凝固）受压应力圆柱体（表层受压，心部受拉）++++++++++----------T形梁（厚部受拉，薄部受压）++++++++----------上海大学机自学院SHANGHAIUNIVER