机械制造基础-铸造成形培训课件(.ppt

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1、第2章铸造成形2.1液态成形理论基础2.2砂型铸造方法2.3特种铸造方法2.4铸造工艺设计2.5铸件结构工艺性2.6铸造成形新发展返回铸造：将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。铸造是生产机器零件毛坯的主要方法之一，其实质是液态金属逐步冷却凝固成形。铸造的优点：1）可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯；2）工艺灵活性大。几乎各种合金，各种尺寸、形状、重量和数量的铸件都能生产；3）成本较低。原材料来源广泛，价格低廉。铸造的缺点：2）铸件的机械性能较低。3）铸造工序多，难以精确控制，使铸件质量不够稳定。4）劳动条件较差,劳动强

2、度较大。1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。机床、内燃机、重型机器机械类别风机、压缩机拖拉机农业机械汽车%70~9060~8050~7040~7020~30表2-1各类机械工业中铸件重量比铸造在机械制造业中应用十分广泛，在各种类型的机器设备中铸件占很大比重。如表2-1所示。第1节液态成形理论基础2.1.1金属的凝固2.1.2金属与合金的铸造性能2.1.3铸造性能对铸件质量的影响2.1.1金属的凝固1.液态金属的结构与性质1）液态金属的结构：固态金属经加热变为熔融状态即得液态金属，是由呈有序排列的游动原子集团组成，其结构与原有固体结构相似，但热运动剧烈，

3、温度越高，热运动越剧烈，原子集团越小，游动越快。2）液态金属的性质：具有粘度和表面张力。2.液态金属的凝固液态金属由液态转变为固态的过程，包括形核和长大两个过程。得到的凝固组织（铸态晶粒形态、大小、分布、缺陷等）取决于成分、冷却速度、形核条件等。3.铸件的凝固方式在铸件凝固过程中，铸件断面上存在三个区域，即固相区、凝固区和液相区。其中凝固区对铸件质量有较大影响。铸件的凝固方式也可根据凝固区的宽窄来划分，如图2-1。a)逐层凝固b)中间凝固c)糊状凝固图2-1铸件的凝固方式1）逐层凝固：纯金属或共晶成分的合金的凝固，如图2-1a；2）糊状凝固：结晶温度范围很宽的合金的凝固，如图2

4、-1c；3）中间凝固：介于逐层凝固和糊状凝固之间，大多数合金为此凝固方式，如图2-1b所示。铸件质量与凝固方式有关，逐层凝固时，合金充型能力强（流动性好），便于防止缩孔、缩松。而糊状凝固时，充型能力差，易产生缩松。4.影响铸件凝固方式的因素1）合金的结晶温度范围:结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。低碳钢，近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固。2）铸件的温度梯度：在合金的结晶温度范围已定时，若铸件的温度梯度由小变大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝固。如图2-2所示。图2-2温度梯度对凝固区域的影响铸件温度梯度主要取决于：a)合金的性质

5、。合金的凝固温度越低、热导率越高、结晶潜热越大，温度梯度越小，如多数铝合金。b)铸型的蓄热能力越强，激冷能力越强，温度梯度越大，如金属型铸造易得致密组织。c)浇注温度越高，温度梯度减小。2.1.2金属与合金的铸造性能铸造性能是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力；用充型能力、收缩性等来衡量。2.1.2.1充型能力充型能力：熔融金属或合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。主要影响因素有：图2-3螺旋形标准试样1.金属或合金的流动性流动性是熔融金属的流动能力，合金的流动性用浇注流动性试样的方法来衡量，一般采用如图2-3所示的螺旋形试样。流动距离越长，表明流动性越好。决定

6、合金流动性的主要因素有：1）合金的种类。2）合金的成分。同种合金，成分不同，其结晶特点不同，流动性也不同。如图2-4所示铅锡合金的流动性与相图的关系；纯金属和共晶合金在恒温下结晶，为逐层凝固方式，如图2-5a所示，凝固层表面光滑，阻力小，故流动性好，同时共晶合金熔点最低，故流动性最好。而亚共晶合金，为中间凝固方式，复杂枝晶阻碍流动，故流动性差，如图2-5b所示。图2-4铅锡合金的流动性与相图的关系3）杂质和含气量。固态夹杂物使粘度增加，流动性下降；如灰铁中的MnS；含气量越少，流动性越好。2.浇注条件1）浇注温度越高，保持液态的时间越长，流动性越好；温度越高，合金粘度越低，阻力

7、越小，充型能力越强。故提高浇注温度能有效提高充型能力；但过高吸气量和总收缩大，易产生铸造缺陷。故在保证充型能力的前提下温度应尽量低。生产中薄壁件常采用较高温度，厚壁件采用较低浇注温度。2）充型压力。压力越大，充型能力越强。3.铸型条件1）铸型的蓄热能力越强，充型能力越差；2）铸型温度越高，充型能力越好；3）铸型中的气体阻碍充型；4）铸件结构，壁厚过小、壁厚变化剧烈、结构复杂、大平面都影响充型。2.1.2.2合金的收缩1、收缩。合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩小的现象。通常用体收缩率