金属加工工艺学 第二篇 金属液态成型-铸造

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1、第二篇金属液态成形—铸造2007-8-31一、铸造工艺基础二、常用合金铸铁的生产三、砂型铸造四、特种铸造本篇内容2007-8-32司母戊鼎中国商代晚期的青铜器。1939年于河南安阳殷墟商代晚期墓出土。因腹内壁铸有“司母戊”三字而得名。该鼎造型庄严雄伟。长方形腹，每面四边及足上部饰兽面纹。双耳，外侧饰双虎噬人首纹。四足中空。高133厘米、口长110厘米、口宽79厘米、重832.84千克。该鼎的化学成分为：铜84.77%，锡11.64%，铅2.79%，其他0.8%。是中国目前已发现的最大、最重的古代

2、青铜器。2007-8-33出四川广汉约三四公里，有三座突兀在成都平原上的黄土堆，三星堆因此而得名。1929年春，当地农民燕道诚在宅旁挖水沟时，发现了一坑精美的古代玉器，由此拉开三星堆文明的研究序幕。1986年，三星堆两个商代大型祭祀坑的发现，上千件稀世之宝赫然显世，轰动了世界，被誉为世界“第九大奇迹”。中国文明是"上下五千"但真正的文明，只能追溯到夏朝，之前的伏羲、炎黄、尧舜、颛顼，只是传说而已。而"三星堆"的发现，众多的青铜文物出土，将夏朝之前的700年辉煌历史，活生生地摆到了世人的面前。可以

3、说，三星堆的发现，是真正颠复性的，它迫使我们不得不重新认识中国的社会发展史、冶金史、畜牧农耕史、艺术史、文化史、军事史和宗教史。许多约定俗成的观念都必须改变。比如：中国的青铜时代，过去一向是从商朝算起，也就是3000多年。河南安阳出土的中国最重的青铜器--司母戊铜方鼎是最典型的代表，然而"三星堆"千多件的青铜文物，其数量，质量（高超铸造工艺）都说明，早在夏朝之前700年，就已进入到了高度发达的青铜时代。2007-8-34一、概述1.液态成形---铸造下面请看汽车变速箱体铸件的液态成形过程砂型铸造

4、过程如右图所示将液态金属浇注到具有与零件形状、尺寸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。2007-8-352.铸造过程包括以下内容:1）造型和制芯直到装配,得到铸型2）金属熔炼—得到成分、温度合格的金属液3）浇注，型腔内冷却凝固4）清理，检验。得到不同形状、性能要求的铸件2007-8-363.铸造的优越性1）铸造最适合于制造形状复杂，特别是有复杂内腔的毛坯件。实例：汽车发动机曲轴、机床床身、飞机叶轮、航天器内精密复杂件等铸件。2007-8-372）铸造的适应范围广3）成本

5、低2007-8-38二、铸造工艺基础基于两个前提：一是液态合金（流体）借重力或压力，充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力——充型能力（流动性）一是液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，其体积或尺寸自然缩减的现象，称合金——收缩性。2007-8-391.合金流动性液态合金本身在铸型内的流动能力——合金流动性流动性好，铸件成形容易，表面质量好，形状、尺寸精度高。流动性差，铸件会产生浇不到、冷隔等缺陷。在相同的浇注条件下，合金的流动性逾好，所浇注出的试样逾长。试验得出：灰口铸铁、硅黄铜流

6、动性最好，铸钢流动性最差2007-8-310影响因素合金种类及合金成分；浇注温度；充型压力；铸型内流动阻力等。2007-8-3112.铸件凝固与收缩（1）液态合金从浇注、凝固直至冷却至室温过程中，其体积或尺寸自然缩减的现象——收缩性。（2）合金的收缩性及其对铸件质量的影响取决于铸件的凝固方式。逐层凝固糊状凝固中间凝固根据凝固区的宽窄“S”分:逐层凝固；中间凝固;糊状凝固；2007-8-312按铸件壁厚分布均匀程度不同（即冷却快慢不同）分为：123顺序凝固同时凝固同时凝固（厚薄不同部位趋近同时凝固

7、，金属液从薄部引入）。顺序凝固（或称定向凝固)；薄部先凝固，厚部后凝固，冒口最后凝固。2007-8-313（3）液态合金收缩过程分为三个阶段：液态收缩；凝固收缩；固态收缩液态收缩与凝固收缩主要表现为体积的缩减，产生缩孔、缩松固态收缩导致尺寸减小，产生内应力和出现裂纹。P42表2-2表明灰铸铁收缩性最好.2007-8-314（4）收缩对铸件质量的影响Ⅰ体积收缩导致铸件内部缩孔和缩松的产生。缩孔与缩松液体合金在冷凝过程中，如果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个

8、孔洞。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称缩松。缩孔、缩松可使铸件力学性能、气密性和物化性大大降低，以致成为废品。2007-8-315缩孔的形成缩孔——集中在铸件上部或最后凝固的部位较大的孔洞，多呈倒锥形，内表面粗糙。形成条件：合金在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件以逐层凝固的方式。缩孔特征：集中性，位于上部，呈倒锥形，内表面粗糙。缩孔的形成过程缩松的形成分散在铸件某区间的细小孔称为缩松。缩松的形成的原因也是由于铸件最后凝固区域的液态收缩和凝固收缩得不到补充,当合金以糊状凝固的方式凝固时就易形成分