金属材料加工-材料加工工程课件.ppt

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1、第2章金属液态成形工艺2.1概述2.1.1基本概念什么是金属液态成形─液态金属在铸型中冷却、凝固形成零件（制品或者构件）。通常称为：铸造铸造毛坯或成品截面形状不一致（铸件）截面形状一致（连铸坯）铸造产品称为：铸件、铸锭、铸坯、铸带等第2章金属液态成形工艺2.1.2金属液态成形工艺的特点（1）适应性强铸件重量：几克~几百吨铸件壁厚：0.5毫米~1米铸件长度：几毫米~十几米铸件材质：铁碳合金（鋳铁、鋳钢）、铝合金、铜合金、镁合金、锌合金、钛合金、复合材料等铸造方法几乎不受零件大小、形状和结构复杂程度的限制。第2章金属液态成形工艺（2）尺

2、寸精度比较高铸件比锻件、焊接件的尺寸精度高，更接近于零件的尺寸，可节约大量的金属材料和机械加工工时。例如，精确成形技术可以节约金属材料50—90%，减少机械加工工时30—70%。（3）成本低原材料来源广，价格便宜，设备投资少。第2章金属液态成形工艺（4）缺点存在结构缺陷：液态金属成形件一般组织疏松，晶粒粗大，铸件内部有时出现缩孔、缩松、裂纹、偏析等缺陷，导致铸件的某些力学性能降低。废品率较高：液态金属成形工艺过程使用的原材料复杂，涉及的工序多，每道工序过程难以精确控制。工作条件较差：高温、高粉尘、高的劳动强度。第2章金属液态成形工艺

3、2.1.3金属液态成形的主要工艺方法按铸型材料分为：砂型铸造（普通铸造）特种铸造按铸件材质分为：铸铁、铸钢、铝合金、镁合金、铜合金、锌合金、钛合金铸造等特种铸造砂型铸造铸造金属型铸造压力铸造熔模铸造离心铸造陶瓷型铸造第2章金属液态成形工艺在砂型铸造中，按造型方法分为：手工造型、一般机器造型、高压造型（高密度造型）在特种铸造中，按成形方法分为：金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造、熔模铸造、连续铸造、真空吸铸、挤压铸造、负压实型铸造等各种铸造方法都有其特点和应用范围。砂型铸造：生产工序多，周期较长特种铸造：生产工序减少，周期缩短砂

4、型铸造是目前最常用最基本的方法。各种铸造方法应用范围第2章金属液态成形工艺2.2影响铸造性能的因素（工艺基础）铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的能力。铸造性能是合金的流动性、收缩性、偏析性和吸气性等性能的综合体现。2.2.1液态合金的充型液态合金填充铸型的过程简称充型。液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。影响充型能力的主要因素有：金属液本身的流动性、铸型性质、浇注条件及铸件结构。第2章金属液态成形工艺2.2.1.1.铸造合金流动性流动性是指液态铸造合金本身的流动能力。合金的流动性越好

5、，就越能：a容易浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件；b利于夹杂物和气体的上浮和排除，减少夹杂和气孔缺陷；c有利于凝固过程中的补缩，减少缩孔和缩松。铸造合金的流动性是合金的重要铸造性能之一，并且与合金的化学成分、温度、杂质含量及其它物理性质有关。第2章金属液态成形工艺（1）合金的化学成分及结晶特点的影响。a)纯金属；b）结晶温度范围宽的合金第2章金属液态成形工艺（2）合金结晶潜热的影响在合金的结晶过程中放出潜热愈多，则液态合金保持时间就愈久，流动性就好。但是，结晶潜热对流动性的良好作用是否能充分发挥，则取决于合金的结晶特点。对于纯金属和共

6、晶成分的合金其结晶潜热提高流动性的作用能够比较充分地发挥；而对于结晶温度范围较宽的合金则影响不显著。第2章金属液态成形工艺（3）合金的物理性质对流动性的影响a）合金的热导率（λ），比热容（C）和密度（ρ）对流动性的影响。C、ρ较大，λ较小的合金，因其本身含有较多的热量，而热量的散失又较慢，因此，流动性就好；反之，流动性就差。b）合金的表面张力对流动性的影响。在相同条件下，一般合金表面张力大的，流动性差；相反，则流动性就好。第2章金属液态成形工艺c）液态合金的粘度对流动性的影响液态合金的粘度与其化学成分、温度及夹杂物的含量和状态等有关

7、。一般粘度愈大，流动性就愈差，而粘度愈小流动性就愈好。总的来说，流动性好的合金在多数情况下其充型能力都较强；流动性差的合金其充型能力较差，但也可以通过改善其它条件来提高充型能力（如提高熔炼质量、浇注温度和浇注速度，改善铸型条件及铸件结构等），以获得健全铸件。第2章金属液态成形工艺2.2.1.2.浇注条件浇注条件对充型能力有着决定性的影响。浇注温度：温度↑充型能力↑。适宜的浇注温度：铸铁1230～1380℃；铸钢1520～1620℃；铝合金680～780℃充型压力（直浇道高度）：提高充型压力或增加直浇道高度可有效地提高充型能力。直浇道

8、高度应大于200mm。浇注系统结构：浇注系统越复杂，流动阻力越大，充型能力下降。第2章金属液态成形工艺2.2.1.3.铸型条件铸型条件对充型能力有着显著的影响：铸型材料：导热系数、比热容↑，充型能力↓铸型的温度：温度提高，充型能力提高