金属材料成型基础ppt课件.ppt

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1、金属材料成形基础主讲徐晓峰第一章工程材料性质第八章切削加工基础知识第三章金属塑性成形(压力加工)第四章金属焊接成形第五章非金属材料和复合材料与成形第七章材料成形方法选择与质量控制第二章金属液态成形(铸造生产)第六章先进成形方法及发展趋势第九章零件表面的切削加工方法与选择第十章机械加工工艺过程的基础知识第二章金属液态成形(铸造)重点：1）金属液态成形（铸造）工艺原理2）铸造工艺设计3）铸件结构工艺性难点：1）金属液态成形（铸造）工艺原理2）铸造工艺设计概述一、什么是金属液态成形（铸造生产）将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型

2、腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。零件图铸造工艺图铸型型芯芯盒芯砂型砂模型熔化合箱落砂、清理检验铸件二、砂型铸造的工艺过程浇注冷却凝固（1）材料来源广；（2）废品可重熔；（3）设备投资低。三、金属液态成形（铸造生产）的特点1．可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。如汽缸体、汽缸盖、蜗轮叶片、床身件等。（1）合金种类不受限制；（2）铸件大小几乎不受限制。2．适应性强：3．成本低：4．废品率高、表面质量较低、劳动条件差。四羊方尊（公元前13~11世纪）青铜高58.3CM曾侯乙尊盘公元前476年~公元前4

3、世纪上半叶第一节金属液态成形（铸造）工艺原理充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。一、液态合金的流动性合金的流动性是：液态合金本身的流动能力。充型——液态合金填充铸型的过程。充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的铸件（成形件）的能力。§1-1液态金属的充型能力与流动性0.45%C铸钢：200出气口浇口杯4.3%C铸铁：1800影响液态合金流动性的因素：a）在恒温下凝固b）在一定温度范围内凝固PbSb20406080204060800流动性（cm）100200300温度（℃）01.合金的化学成

4、分ab（3）浇注系统的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。二、浇注条件（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。2.合金的物理性质合金的黏度、导热系数、结晶潜热、热容、密度等（2）铸型温度铸型温度越高，液态金属与铸型的温差越小，充型能力越强。（3）铸型中的气体三、铸型充填条件（1）铸型的蓄热系数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。（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。四、铸件的结构（1

5、）铸件的折算厚度折算厚度也叫当量厚度或模数，是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。§1-2液态合金的凝固与收缩一、铸件的凝固方式1.逐层凝固2.糊状凝固3.中间凝固影响铸件凝固方式的主要因素：（1）合金的结晶温度范围合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。表层中心t铸件固相线液相线成分温度表层中心t铸件液固液表层中心St铸件温度液相线固凝固区（2）铸件的温度梯度在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区域的宽窄取决与铸件内外层之间的温度差。若铸件内外

6、层之间的温度差由小变大，则其对应的凝固区由宽变窄。表层中心St铸件温度成分温度S1T1T2二、合金的收缩1.收缩的概念T浇T液T固T室合金的收缩经历如下三个阶段：（1）液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。T浇—T液体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。体收缩率：线收缩率：线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。（3）  固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩。T固—T室（2） 凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。T液—T固2.缩孔与缩松液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在

7、铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。1)缩孔和缩松的形成§1-3铸造内应力及铸件的变形、裂纹一、铸造内应力铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。1.机械应力（收缩应力）合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系统的机械阻碍而形成的内应力。机械应力是暂时应力。上型下型2．热应力热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。tT12t0t1t2t3THT临T室t0~t1:塑性状态弹性状态12+-12t1~t2：t

8、2~t3：+-1212-+12热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸（拉应力），薄壁或表层受压缩（压应力）。热应力是永久应力。二、铸件的变形与防止+-反变形法防止变形的方法：1）使铸件壁厚尽可能均匀；2）采用同时凝固的原则；3）采用反变形法。三、铸件的裂纹与防止1．热裂热裂的形状特征