第二篇金属液态成形(ppt)
液态金属(合金)的流动性及充型能力-PPT课件
三、教法分析
基于本课题的特点,我主要采用了 以下的教学方法:
1. 直观演示法:利用多媒体进行直观演示,激 发学生的学习兴趣,活跃课堂气氛,促进学生 对知识的掌握。课节内容公式较多,采用板书 推导的方法便于学生理解。 2. 引导提问法:通过提出问题引导学生,以学 生为主体,使学生的独立探索性得到了充分的 发挥,培养学生的自觉能力、思维能力。 3. 集体讨论法:针对学生提出的问题,组织学 生进行集体和分组语境讨论,促使学生在学习 中解决问题,培养学生团结协作的精神。
(2)、教材内容要点
①、液态金属流动性及充型能力的 概念 ②、液态金属(合金)充型能力的 计算
(3)、教学目标 ①、知识目标: 了解液态金属在成形过程中的流动特点 了解影响充型能力的因素和提高措施 熟悉并掌握液态金属停止流动机理及液态金属充 型能力的计算方法 ②、能力目标: 由于本节课内容是本门课的重点内容之一,属于 理论性较强的内容。通过多媒体演示和板书的合理应 用,培养学生勤于思考的学习能力。并且本节内容计 算部分较多,锻炼学生独立思考,独立分析问题的能 力。 ③、德育目标: 培养学生从事研究工作认真、严谨的作风。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 讲授新课:(39分钟) 在讲授新课的过程中,我突出教材的重点 ,明了地分析教材的难点。我选择了多媒体的 教学手段,可以使抽象的知识具体化,枯燥的知 识生动化,乏味的知识兴趣华。还重视教材中 的疑问,适当对题目进行引申,使它的作用更 加突出,有利于学生对知识的串联、积累、加 工,从而达到举一反三的效果。教学过程:通 过幻灯片演示展开本节内容——液态金属在成 形过程中的流动特点——液态金属流动性和充 型能力概念——重点分析液态金属停止流动机 理——着重讲解液态金属充型能力的计算方法 ——影响充型能力的因素和提高措施。
第2章金属液态成形
第2章 金属液态成形
固态金属按原子聚集形态分为晶体与非晶 体。
晶体——凡是原子在空间呈规则的周期性 重复排列的物质称为晶体。
单晶体——在晶体中所有原子排列位向相 同者称为单晶体
第2章 金属液态成形
(1)金属从固态熔化为液态时的变化 金属熔化时的体积增大量在3%~7%的
范围内。而金属从绝对零度到熔点温度的 固态体积膨胀量几乎都是约7%。
固态金属的结构可以看作由理想的晶体结 构加上缺陷(空穴、间隙原子、位错、晶 界等)组成。随着温度的升高,固态金属 中缺陷的数量增加,活动性增大。
第2章 金属液态成形
在力F的作用下,在X轴方向每一层原子 都相对于下一层原子产生相对运动,其平 均速度 v qF。
第2章 金属液态成形
v 值也可以写成微分形式:
v vx q F
y
作用在流体单位面积上的力用Pxy表示, 则:
F
Pxy 2
或者 F Pxy 2
第2章 金属液态成形
由上两式可得:
第2章 金属液态成形
如图是由X射线衍射结果整理而得的原子 密度分布曲线。
横坐标r为观测点至某一任意选定的原子 (参考中心)的距离,对于三维空间,它 相当于以所选原子为球心的一系列球体的 半径。
纵坐标表示当半径增减一个单位长度时, 球体(球壳)内原子个数的变化值,其中 (r)称为密度函数。
第2章 金属液态成形
第2章 金属液态成形
液态金属的粘度在温度不太高时,随温度 的升高粘度下降。
难熔化合物的粘度较高,而低熔点的共晶 成分合金的粘度低。
金属材料成型基础之金属液态成型(ppt 101页)_5572
§1-2 液态金属的凝固与收缩
一、铸件的凝固方式
温度 温度
1. 逐层凝固 2. 糊状凝固 3. 中间凝固
a bc
液相线
S
液相线 固相线
影响铸件凝固方 成分 式的主要因素 :
固
表层
液
中心
(1)合金的结晶温度范围
固
表层
液
中心 表层 中心
凝固区
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 。
浇口杯
出气口
流动性(cm)
温度(℃)
30 0 20 0 10 00
80
60
40
20
0
Pb
20
40
60
80 Sb
合金流动性主要取决于合金化学成分所决定的结晶特点
温度(℃)
流动性(cm)
300 200 100
0 80 60 40 20 0
Pb 20 40 60 80 Sb
a)在恒温下凝固 b)在一定温度范围内凝固
上型
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。
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。
T
1
TH
1
Hale Waihona Puke 2塑性状态++-
t0~t1: t1~t2: t2~t3:
11
T临
22
2
T室
弹性状态
t
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,
金属的液态成形原理资料PPT课件
合金成分和温度
铸件的收缩
铸型、型芯条件
铸件结构
第23页/共47页
常用铸造合金的收缩率
合• 金铸造合含金从碳浇量注,凝固浇直注到至冷却液到态室温的过凝程固中,其体固积或态尺寸缩总减收的现缩 种类象,称(为收%缩)。收缩是温铸度件产生缩收孔缩、缩松、收裂缩纹、变形收的根缩源。 (%)
• 液态收缩
铸造• 碳钢•
(1)这是由于薄壁铸件的铸型冷却作用强,薄壁断面温 度梯度大,倾向于逐层凝固。因此收缩小的灰铸铁可消除 缩孔,获得致密铸件;而收缩较大的薄壁铸钢、有色合金 铸件会出现轴线缩松,但其表层组织致密。
第34页/共47页
(2)锡青铜,铝硅合金等凝固温度范围较宽的合金,倾 向于糊状凝固,用顺序凝固也难以消除缩松,采用 冷铁(或金属型铸造)及同时凝固原则,可保证其 表层组织致密。
1、合金的收缩 液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体
积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松, 裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因.
收缩的几个阶段 1) 液态收缩(T浇 — T液) : 从金属液浇入铸型到开始 凝固之前. 液态收缩减少的体积与浇注温度至开始凝 固的温度的温差成正比. 2) 凝固收缩(T液 — T固): 从凝固开始到凝固完毕. 同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如 : 35钢,体积收缩率3.0%, 45钢 4.3%。 3) 固态收缩(T固 — T室) : 凝固以后到常温. 固态 体积收缩直观表现为铸件各方向线尺寸的缩小,影响 铸件尺寸精度及形状的准确性,故用线收缩率表示.
铸件内部就发生内应力,即铸造应力。内应力是铸 件
产生变形和裂纹的基本原因。
按阻碍收缩的原因分为:
1)热应力
金属液态成形教学课件.
三种凝固方式示意图
铸件质量与其凝固方式密切相关。一般,逐层凝 固时,合金的充型能力强,便于防止缩孔和缩松;糊 状凝固,则难以获得结晶紧密的铸件。
影响凝固方式的因素
• 合金的结晶温度范围 合金的结晶温度范围愈小, 凝固区愈窄,愈倾向于逐层凝 固;反之,则倾向于逐层凝固。 铸件的温度梯度 当合金成分已确定,凝固 区的宽窄,取决于其内外层的 温度梯度。铸件的温度梯度愈 大,凝固区愈窄,愈倾向于逐 层凝固。铸件的温度梯度愈小 , 凝固区愈宽,愈倾向于糊 状凝固。
合金的总收缩为上述三种收缩的总和。其中 液态收缩和凝固收缩形成铸件的缩孔和缩松,固 态收缩使铸件产生内应力、变形和裂纹。
合金的收缩量可用体收缩率和线收缩率来表示。 体收缩率:单位体积的变化量。 线收缩率:单位长度的变化量。
• 液态收缩时,合金从浇注温 度冷却到液相线温度。(体 收缩) • 凝固收缩时,合金从液相线 温度冷却到固相线温度。 (体收缩) • 固态收缩时,合金从固相线 温度冷却到室温。 (线收缩)
• 同时凝固原则适用于收缩小或壁厚均匀的薄壁铸件,采用同时凝 固原则,铸件热应力小,但在铸件中心往往产生缩松。
• 对结构复杂的铸件,既要避免产生缩孔和缩松,又要减小热应力, 防止变形和裂纹,这两种凝固原则可同时采用。
• 合理应用冒口、冷铁等工艺措施 冒口一般设置在铸件厚 壁和热节部位,尺寸应保证 比补缩部位晚凝固,并有足 够的金属液供给,形状多为 园柱形。 冷铁通常是用铸铁、钢 和铜等金属材料制成的激冷 物,与冒口配合,可扩大冒 口的有效补缩距离。
防止措施:使芯撑、冷铁表面保持干燥,无油无 锈。
1.合金的流动性
(1)慨念: 指液态金属的流 动能力,在铸造过程中即表现 为液态金属充填铸型的能力。 合金流动性的大小,通常以螺 旋形试样的长度来衡量。
第二章液态材料铸造成形技术过程1_PPT幻灯片
❖ (4)铸件结构:铸件结构复杂,厚薄部分过 渡面多,则型腔结构复杂,流动阻力大,充 型能力弱。
砂型
金属型
熔模
壳型
压铸
灰铸铁 铸钢
铝合金
3
>4 0.4~0.8 0.8~1.5 ——
4
8~10 0.5~1
2.5
——
3
3~4
——
—— 0.6~0.8
❖ 充型能力强的液态金属,易于充满薄而 复杂的型腔,有利于金属液中气体、杂 质的上浮并排除,有利于对铸件凝固时 的收缩进行补缩。液态金属的充型能力 弱,铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、 夹杂、缩孔、热裂等缺陷。
❖ 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。
❖ 2、影响合金充型能力的主要因素
❖ (1)流动性:流动性指熔融金属的流 动能力,它是影响充型能力的主要因素之 一。液态金属流动性用浇注流动性试样 的方法来衡量。在生产和科学研究中应 用最多的是螺旋形试样,如图2-2所示。
❖ 将金属液浇入螺旋形试样铸型中,显然, 在相同的铸型及条件下.浇出的螺旋形 试样越长,表示该金属的流动性越好。
❖ 表2-3 一些合金的流动性(螺旋形试样, 沟槽截面8mm×8mm)
合金
铸铁:w(C+Si)=6.2% w(C+Si)=5.9% w(C+Si)=5.2% w(C+Si)=4.2% 铸钢:w(C)=0.4%
பைடு நூலகம்
❖ 铸造缺陷照片
❖
(二)液态金属的充型能力
❖ 1、液态合金的充型能力 ❖ 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
金属的液态成形技术研究.最全PPT
a——共晶成分合金 b——过共晶成分合金
ab
温度
铸件 铸件
液相线 固相线
成分
固
液
液
表层 中心
表层 中心
合金成分对流动性的影响
1.1 金属液态成形的基本原理
结晶区间越大,流动性越差,共晶成分合金的流动性最好。 过共晶成分合金在结晶时因有液固两相存在,流动性较差。
P可提高流动性,S可使流动性下降。
1.1 金属液态成形的基本原理
• 合金充型能力的影响因素:
1. 流动性
2.浇铸条件 (1)浇注温度: 对合金流动性的影响很显著。 灰铸铁1200~1380℃、铸造碳钢1520~1620℃、 铝合金680~780℃。“高温出炉,低温浇注” (2)充型压力
充型压力 充型能力
1.1 金属液态成形的基本原理
▲ 低温阶段(T2~T3之间)杆Ⅱ受压、杆Ⅰ受拉
缩孔(shrinkage cavity)形状不规则,孔壁粗糙,一般位于铸件厚 大部位和热节处 。
1.1 金属液态成形的基本原理
当合金结晶温度较宽时,铸件表面结壳后,内部有较宽的液、固 两相共存的凝固区域。凝固后期,树枝晶相互接触,将合金液分割成 多个小的封闭区域,当封闭区域内合金液凝固收缩得不到补充时,就 形成了缩松。
合金:由两种或两种以上的金属元素,或金属
元素和非金属元素组成的具有金属性质的物质。
第1章 金属的液态成形技术
传统砂型铸造流程简图
第1章 金属的液态成形技术
铸造特点:
优点: 1.复杂零件(外形、内腔); 2. 成本低; 2.尺寸和重量不受限制。
缺点: 1.废品率较高,生产过程难以控制; 2.铸件力学性能较差; 3.砂型铸造铸件精度较差。
第二章 金属液态成形
第二章金属液态成形将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇入铸型,经冷却凝固、清理处理后得到预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。
铸造是现代机械制造工业的基础工业之一,是人类掌握较早的一种金属热加工工艺。
发展的三个历史阶段…铸造一般按造型方法分类:•普通砂型铸造▪湿砂型、干砂型、化学硬化砂型•特种铸造▪以天然矿产砂石为造型原料:熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等▪以金属作为主要造型原料:金属型铸造、离心铸造、连铸、压力铸造、低压铸造等第一节砂型铸造方法砂型铸造采用耐火度高的硅砂、锆英砂等,配以型砂粘结剂和其他辅助材料混制成型砂,作为铸型材料。
可分作手工造型和机械造型两种。
砂型铸造基本概念一、手工造型常用方法•整模造型•分模造型•挖砂造型•假箱造型•活块造型•刮板造型•三箱造型•地坑造型单件小批生产的重型铸件,手工造型仍是重要的方法。
手工造型能适应各种复杂的要求,不要求很多工艺装备。
对于单件生产的重型铸件,采用地坑造型法成本低,投产快。
比较灵活、易行,但效率低,劳动强度大,尺寸精度和表面质量低。
二、机械造型适用于批量生产的中、小铸件,尺寸精度和表面质量高,投资大。
几种典型的机械造型1.震压造型•空气震动,噪音大•适用于中小型铸件2.微震压实造型•振动f=150~500Hz,A=25~80mm微振f=400~3000Hz,A=5~10mm•压实效果好、生产效率高•弹簧气动结构较复杂、噪声大3.高压造型•整体预震和局部微震结合,效果好•结构复杂,适用于自动生产线4.射砂造型1)热芯盒射砂造型•含树脂型砂喷射和热固化•效率高、质量好2)冷芯盒射砂造型•型砂喷射,气体硬化•质量好、生产灵活5.射压造型•造型质量好•自动化程度高•生产率高第二节特种铸造方法一、熔模铸造1.工艺步骤•制造压型•制造熔模•制造型壳•脱模、焙烧•浇注、清理2.工艺简介:1).熔模和模组的制造• 熔模:压型表面涂分型剂,压制熔模 • 组模:焊接法、机械组装法 熔模制造:多采用压力把糊状模料压入压型的方法制造熔模。
金属凝固原理第2章液态金属的结构和性质
小结: 液体金属的结构是由许多瞬时的、游 动的、近程有序的原子集团和空隙组 成,原子集团间存在能量起伏、结构起
影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向:
由于凝固收缩形成压 力差而造成的自然对流 均属于层流性质,此时
粘度对层流的影响就会
直接影响到铸件的质量。
二、液态金属的表面张力
1.表面张力的实质 2.影响表面张力的因素 3.表面张力在材料成形生产技术中的意义
1.表面张力的实质
(1)表面张力及其产生的原因
液体或固体同空气或真空接触的面叫 表面。表面具有特殊性质,由此产生的现 象——表面现象。 如荷叶上的水珠呈球状,雨水总是以滴 状的形式从天空落下。
伏和浓度起伏。
§2-3 液态金属(合金)的性质
液态合金有各种性质,与材料成形过程 关系特别密切的主要有两个性质: 一、液态金属(合金)的粘度
二、液态金属(合金)的表面张力
一、液态金属(合金)的粘度
1. 液态合金的粘度及其影响因素 2. 粘度在材料成形中的意义
1.液态金属的粘度及其影响因素 (1)粘度的定义及意义
几乎不润湿。相反,同一金属(或合金)液固
之间,由于两者容易结合,界面张力与润湿角 就很小。 通过测定润湿角可比较不同液态金属表面 张力的大小。
2.影响表面张力的因素
(1)熔点 (2)温度 (3)溶质元素
(1)熔点 界面张力的实质是质点间的作用力, 故原子间的结合力大的物质,其熔点、 沸点高,则表面张力往往就大。材料成 形过程中常用的几种金属的表面张力与 熔点的关系如下表所示:
金属精密液态成形技术课件-型壳制备
8.6
高精度件面層(高
合金鋼),芯
鋯砂
弱酸性
<1948
4.5~4.9
4.6
高精度件(非高合金
鋼)面層
高嶺石熟料
弱酸性
2.4~2.6
5.0
背層
鋁礬土熟料
弱酸性
3.1~3.5
5.0~5.8
背層
1700~1790
1800
應
用
耐火材料選用原則
是否可以生產高精度鑄件
➢ 看熱膨脹係數
熱膨脹係數較小而均勻的材料可以生
熔模精密鑄造的型殼材料有:
①難熔金屬(鎢、鉬、鉭、鈮等)粉;
②特種耐火氧化物(ZrO2、Y2O3、一些稀土金屬
氧化物以及CaO等)。
鈦合金熔模精密鑄造的型殼材料
面層:氧化鋯和氧化釔(氧化鋯主要用於民品
件生產,而氧化釔則主要用於航空鑄件
的生產)
過渡層:莫來石、鋁礬土,粘結劑為矽酸乙酯
背層:鋁礬土,粘結劑為矽溶膠
與粘結劑對應工藝
水玻璃
矽砂
剛玉
莫來石
高嶺石
鋯砂
水玻璃工藝
矽酸乙酯
矽溶膠
矽酸乙酯工藝
矽溶膠工藝
(1)制殼耐火材料的作用與性能要求
耐火材料是組成型殼的基本材料,對型殼的性
能及鑄件的表面品質有著重要影響。
耐火粉、砂占型殼重量的90%以上,很重要。
面層型殼直接接觸金屬液,影響型殼緻密性。
背層型殼則影響型殼強度。
石英的多晶轉變導致體積變化的不均勻性,影
響型殼尺寸的線量變化不穩定。用石英型殼製造
的鑄件尺寸精度較低。
石英型殼的殘留強度低,脫殼性好,且石英的