10液态成形(铸造)

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1、第二篇材料成形与加工我国是制造大国我国机械工业总产值已占全国工业总产值的25％。我国钢年产量2003年已达2.7亿吨，居世界第一位，生铁17,074万吨，成品钢材19,218万吨。我国汽车产量2001年已达234万辆，其中轿车产量为70.36万辆，比1991年增加了10倍多，2002年的产销量又有迅速、大幅度增长，已成为我国国民经济的支柱产业。全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用焊接得以成形。我国的铸造行业有100万职工，20000多个工厂，2003年产量达1,600万吨，在世界上是第一

2、铸造大国。第四章金属的液态成形与半固态成形第一节液态成形（铸造）铸造工艺的内容：1）熔化合格的合金液体：成分合格，温度合适；2）制作合理的铸型：造型材料，造型方法铸造工艺，尺寸，型板，砂箱，分型面，浇注系统3）浇注成型以及清理：浇注方法（重力，加压），清理。4）凝固成合格的铸件：内部质量，尺寸。一、概述1、液态成形的特点（1）材料来源广；（2）废品可重熔；（3）设备投资低。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

3、几乎不受限制。适应性强：成本低：废品率高、表面质量较低、劳动条件差。2、液态成形的发展看书铸件凝固方式简化为单向导热的情况下二、液态成形合金性能表层中心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1.逐层凝固2.糊状凝固3.中间凝固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）纯金属和共晶合金为清晰的固液界面，凝固是从外向内成逐层凝固的方式2）有结晶温度范围的合金存在固液两相区，凝

4、固是从外向内成糊状凝固的方式固液两相区的宽度是由结晶温度范围和温度梯度所决定的。结晶温度是由合金的成分决定的，而温度梯度是由所采取的工艺所决定的。所以人的任务是I）选择合金的成分；II）确定工艺，改变温度梯度。0.45%C铸钢：200出气口浇口杯4.3%C铸铁：1800基本概念：液体充满铸型，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。衡量方法：在螺旋试样上，以相同的条件，流动长度为流动性好坏的标准。1、合金的充型能力－流动性影响流动性的因素：1）合金的成分，结晶温度范围2）温度梯度i.）浇注温度：ii.）铸

5、型条件：铸型材料iii.）铸件的尺寸，壁厚等3）其它条件：充型压头，压力铸造，浇注系统的设计。2、合金的收缩M合金N合金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（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。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

6、补充，则在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。缩孔和缩松的形成缩松缩孔和缩松的防止防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序，使铸件实现“顺序凝固”。暗冒口冒口—储存补缩用金属液的空腔。顺序凝固—铸件按照一定的次序逐渐凝固。冷铁同时凝固—整个铸件几乎同时凝固。3、液态成形内应力、变形与裂纹液态成形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

7、应力。机械应力是暂时应力。上型下型②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：t2~t3：+-1212-+12热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。热应力是永久应力。③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。④铸件的裂纹与防止热裂热裂的形状特征是：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝

8、内呈氧化色。热裂的防止：①应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。②应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。③对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，防止热脆性。一般是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温时形成的。铸件结构不合理，合金收缩大，型（芯）砂退让性差以及铸造工艺不合理等均可引发热裂。冷裂冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。冷裂的防止：1）使铸件壁厚尽可能均匀；2）采用同时凝固的原则；3）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷