铸造生产及质量控制PPT演示文稿

T浇 T液
T固
T室 成分
温度 温度
T2
S1
T1
S
表层 中心
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二、合金的收缩
1. 收缩的概念
定义：收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过
程中，其体积或尺寸缩减的现象。
分类：分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
浇注温度
铸 液态收缩
件
温 度
凝固收缩
降
低
开始凝固温度 凝固终止温度
体 积 收 缩
固态收缩
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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。 （3）浇注系统的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力 越大，充型能力越差。
三、铸型的性质
（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中的能力。蓄热系数越大，激冷 能力就越强，液态保留时间越短，冲型能力降低。
线收缩
室温
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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 （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 （3） 固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。 T固 — T室
体收缩率：V
V铸型V铸 V铸件
件10% 0
体收缩是铸件产生缩孔 或缩松的根本原因。
合金中其他元素也影响流动性。P减低液相 线温度，粘度下降，提高流动性，Si也有相 似作用
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合金流动性主要取决于合金化学成Baidu Nhomakorabea所决定的结晶方式
温度（℃）
流动性（cm）
300 200 100
0 80 60 40 20 0
Pb 20 40 60 80 Sn
a）在恒温下凝固 b）在一定温度范围内凝固
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合金流动性还取决于合金的物理性质 合金的比热容（C）和密度越大，导热率越小，因本身 含有较多的热量而散热较慢，流动性好； 在相同条件下，合金的表面张力越大，流动性越差； 液态合金的粘度越大，流动性越差。 合金流动性还取决于合金的结晶特点 合金在结晶过程中放出的结晶潜热越多，保持液态的 时间越久，流动性越好； 结晶晶粒的形状也有影响，晶粒成球状或规则形状往 往比形成树枝状晶粒流动性好。
第二章 铸造生产及质量控制
第一节 概述 第二节 铸造合金的工艺性能 第三节 砂型铸造 第四节 特种铸造
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第一节 概 述
金属的成形方法可分为铸造、塑性成形（或称压力加 工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。
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定义：将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型
腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。
金液补充而弥合。
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合金的流动性用浇铸“流动性试样”方法来测定。 一般用螺旋形试样，还有球形、U形等。
浇口杯
出气口
0.45%C 铸钢：200
4.3%C 铸铁：1800
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纯金属、共晶成分合金的流动性最好。 原因：恒温下进行 共晶合金与其他成分合金相比熔点低
其它成分合金的流动性较差，且结晶温度间 隔越大，流动性越差 原因：结晶是在一个温度范围内进行的，即 经过液、固并存的两相区。
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（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）铸型的表面状态和铸型中的气体
四、铸件结构
（1）折算厚度 折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积 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 。
（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。
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影响铸件凝固方式的主要因素 ：
（1）合金的结晶温度范围
温度 温度
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 。
abc
液相线
S
液相线 固相线
成分
固
表层
液
中心
固
表层
液
中心 表层 中心
凝固区
a
b
c
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（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 铸件内外层之间的温度差由小变 大，则其对应的凝固区由宽变 窄。
铸造的基本过程：
液态 金属
充型
凝固 收缩
铸件
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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。 2．适应性强：（1）合金种类不受限制；
（2）铸件大小几乎不受限制。最小壁厚可 达0.3mm；重量可从几克到几百吨。 3．尺寸精度高：一般比锻件、焊件精度高
逐层凝固
纯金属和共晶成分的合 金在凝固中因为不存在固液 两相并存的凝固区，所以固 体与液体分界面清晰可见， 一直向铸件中心移动。
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糊状凝固
铸件在结晶过程中，当结晶 温度范围很宽，且铸件截面上的 温度梯度较小，则固液两相共存 的凝固区贯穿整个区域。
中间凝固
大多数合金的凝固是介于逐 层凝固和糊状凝固之间，称为中 间凝固。
线收缩率：L
L铸型L铸件10% 0 线变收形缩、是裂铸纹件的产根生本应原力因、。 L铸件
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影响收缩的因素
（灰不1同口）的铸化合铁学金，成，随分化w的C学和影成w响分Si的不铸增同钢加，，，收随则缩w石率C墨增也增加不加，一，收样收缩。缩率率增下大降。。 （2）浇注温度的影响 浇注温度升高，合金液态收缩量 增加，故合金总收缩量增大。 （3）铸件结构和铸型条件的影响 铸件在铸型中是受 阻收缩而不是自由收缩。阻力来自于铸型和型芯；铸 件的壁厚不同，各处的冷却速度不同，冷凝时，铸件 各部分相互制约也会产生阻力。因此铸件的实际收缩 率比合金的自由收缩率要小。
4．成本低： （1）材料来源广； （2）废品可重熔； （3）设备投资低。
5．废品率高；力学性能较差不如锻件；劳动条件差。
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第二节 铸造合金的的工艺性能
§2-1 液态金属的充型能力
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、 轮廓清晰的健全铸件的能力。
充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。
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二、提高冲型能力的措施
1、正确选择合金成分和采用合理的熔炼工艺 2、调整铸型的性质 3、改善浇注条件
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§2-2 液态金属的凝固与收缩
一、铸件的凝固方式
1. 逐层凝固 2. 糊状凝固 3. 中间凝固
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在铸件凝固过程中，对铸件质量影响较大的主要 是固液两相并存的凝固区的宽窄。铸件的“凝固方式 ”就是依据凝固区的宽窄来划分的。
一、影响液态金属冲型能力的因素
1、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。
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流动性好的合金 易于充满薄而复杂的型腔;（不易产生浇不
足、冷隔等缺陷） 有利于合金液中气体和非金属夹杂物上浮并
排除；（不易产生夹渣和气孔） 有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩；（不
易产生缩孔和缩松） 有利于使凝固后期出现的热裂纹及时得到合