液态材料铸造成形技术过程.ppt

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1、材料成形技术基础液态材料铸造成形技术过程第1节概述第2节液态成形技术理论基础第3节液态金属成形件的工艺过程设计第4节液态金属成形件的结构设计第5节常用铸造合金及其熔炼第6节铸造成形技术过程主要内容2.1概述液态材料成形技术通常称之为铸造，它是指熔炼金属，制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。2.1概述其主要工序如下图所示：零件技术要求原材料造型熔化控制调整成分浇注凝固出模清理、检验等液态成形（铸造）的优缺点铸造的主要优点：投资小、生产周期短、技术过程灵活性大、能制造形状复杂的零件。铸造的缺点：铸件内部组织疏松、晶粒粗大，易产生

2、缩孔、缩松、气孔等缺陷；铸件外部易产生粘砂、夹砂、砂眼等。由此，与同样材料的锻件相比，铸件的力学性能低，特别是冲击韧性。又由于铸造工序多，难以精确控制，使铸件品质不够稳定。目前铸造成形技术的方法种类繁多。按生产方法分类，可分为砂型铸造和特种铸造。按合金分类可分为铸铁、铸钢、铝合金铸造、铜合金铸造、镁合金铸造、钛合金铸造等。各类机械工业中铸件质量所占的比率机械类别比率/％机床、内燃机、重型机器风机、压缩机拖拉机农业机械汽车70～9060～8050～7040～7020～302.2铸造成形技术过程理论基础12345液态金属的充型能力铸件的凝固铸件的化学成分偏析金属的吸气性铸件的收缩主要

3、内容2.2.1液态金属的充型能力液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。液态金属的充型能力主要取决于金属自身的流动能力，还受外部条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。1）金属流动性流动性定义：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰，形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。流动性不好：不能充满型腔，不能形成符合要求的优质铸件。流动性好：易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。说明不同的合金具有不同的流动性特点。在进行铸件设计和铸造工艺制定时，必须考虑合金流动性。那么，我们

4、怎样衡量合金的流动性呢？螺旋形流动性试样在相同的浇注工艺条件下，将金属液浇入铸型中，测出其实际螺旋线长度。浇出的试样愈长，合金的流动性愈好！常用合金的流动性表1-1灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。（砂型，试样截面8㎜×8㎜）合金铸型浇注温度/℃螺旋线长度/mm铸铁：w(C+Si)=6.2%w(C+Si)=5.9%w(C+Si)=5.2%w(C+Si)=4.2%砂型1300130013001300180013001000600铸钢：w(C)=0.4%砂型16001640100200铝硅合金金属型()680～720700～800镁合金（Mg-Al-Zn）砂型700400

5、～600锡青铜：w(Sn)=9%～11%w(Zn)=2%～4%硅黄铜：w(Si)=1.5%～4.5%砂型104011004201000合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。纯金属和共晶成分的合金，由于是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小，同时，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；其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，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。a）在恒温下凝固b）在一定温度范

6、围内凝固PbSb20406080204060800流动性（cm）100200300温度（℃）0金属的流动性2）铸型性质铸型的阻力影响金属液的充型速度，铸型与金属的热交换强度影响金属液保持流动的时间。铸型的蓄热系数b铸型的蓄热系数表示铸型从其中的金属吸取热量并储存在本身的能力。（3）浇注系统的结构浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。（1）浇注温度一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。（2）充型压力液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。浇注温度指的是浇注时熔融合金的温度，一般要求比它的液相线温度高，即存在过热度，推迟它的凝固时间，以保持良好的流动性。但是也不

7、能太高，否则造成氧化，吸气，过收缩，粘砂，胀砂等不良后果。所以，每种合金有自己的合理浇注温度范围。浇注温度：铸钢1520~1620℃；铸铁1230~1450℃；铝合金680~780℃3）浇注条件（1）折算厚度折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填。（2）铸件复杂程度铸件结构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难。4）铸件结构2.2.2铸件的凝固铸型中的合金从液态转变为固态的过程，称为铸件的凝固