第二章液态材料铸造成形技术过程1_PPT幻灯片

❖ 在铸造设备方面，已建立起先进的机械 化、自动化高压造型生产线。在新技术 方面，各种各样特种铸造或精密铸造方 法得到发展和应用。所有这些都提高了 铸件的品质、节能节材．生产效率不断 提高，生产成本不断降低，劳动条件不 断改善，增强了企业的竞争力。
一、金属及合金的铸造成形技术过程 特征及理论基础
铝硅合金
镁合金（Mg-Al-Zn）
铸型
砂型
砂型 金属型 (300℃)
砂型
浇注温度 /℃
1300 1300 1300 1300 1600 1640
680～720
700
螺旋线长度/mm
1800 1300 1000 600 100 200 700～800
400～600
锡青铜：w(Sn)=9%～11% w(Zn)=2%～4% 硅黄铜：w(Si)=1.5%～
❖ 浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，液 态金属充型能力越低。
❖ （3）铸型性质：铸型的阻力影响金属液的充 型速度，铸型与金属的热交换强度影响金属 液保持流动的时间。所以铸型的蓄热系数 b(表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本 身中热量的能力)愈大，铸型的激冷能力就愈 强，金属液于其中保持液态的时间就愈短， 充型能力下降。
❖铸造概述
熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇 入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的 成形方法称为液态成形。简称铸造。液态成 形是机械制造中生产机器零件或毛坯的主要 方法之一。
铸造
砂型铸造
基本工艺过程
} 制作模样 造型
配制型砂
制作芯盒
}造芯
制作芯砂
砂型
凝固、落砂、清理、检验
铸型
铸件
下浇 芯注
型芯 烘干
❖ 如液态金属在金属铸型中的流动性比在砂铸
型中差；铸型的温度较高，就能减少金属液
与铸型的温差，从而提高金属液的充型能力，
如在金属型中浇注铝合金铸件，将铸型温度 由340℃提高到520℃，在相同的浇注温度 (760℃)下，螺旋线长度则由525mm增加到 950mm。熔融合金充型时，铸型的阻铸型对 合金的冷却作用 都将影响合金的充型能力。
定 ❖ （4）砂型铸造成形生产劳动强度大，生产条
件差
❖ 3、合金的铸造性能
❖ 铸造合金除应具备符合要求的力学性能和必 要的物理、化学性能外，还必须有良好的铸 造性能。合金的铸造性能主要是指合金的充 型能力与合金的收缩等。铸造的缺陷,如浇不 足、缩孔、缩松、铸造应力、变形、裂纹等 都与合金的铸造性能有关。
❖ 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
晰铸件的能力,称合金的充填铸型能力，简称 合金的充型能力。
❖ 表2-2 不同金属和不同铸造方法铸造的铸件 最小壁厚／mm
铸造方法 金属种类
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%
❖ （2）浇注条件：指的是浇注温度与充型的压 力。浇注温度对液态金属的充型能力有决定 性的影响，浇注温度越高，充型能力越好。 在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的 提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气， 氧化严重，充型能力的提高幅度减小。
❖
❖ 液态金属在流动方向上所受压力(充型压头) 越大，则流动速度越快，充型能力就越好。 但金属液的静压头过大或充型速度过高时， 不仅发生喷射和飞溅现象，使金属氧化和产 生“铁豆”缺陷，而且型腔中气体来不及排 出，反压力增加，造成“浇不足”或“冷隔” 缺陷。
（一）铸造特点及合金铸造性能
❖ 1、基本概念 ❖ 熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸
型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形 方法称为液态成形。简称铸造。液态成形是 机械制造中生产机器零件或毛坯的主要方法 之一。
❖ 2、主要特点：
❖ （1）成形方便，工艺灵活性大 ❖ （2）成本低廉，设备简单、周期短 ❖ （3）砂型铸件的力学性能较差，质量不够稳
熔炼
液态金属
选配炉料
❖ 其主要工序如图2-1所示：
零件技术要求
原材料
熔化
造型
Biblioteka Baidu
控制调整成分
浇注 凝固 出模 清理、检验等
❖ 在铸型材料方面，推广了快速硬化的水 玻璃砂及其各类自硬砂，成功地用树脂 砂快速制造高强度砂型和砂芯。在铸造 合金方面，发展了高强度、高韧度的球 墨铸铁和各类合金铸铁，成功地用球墨 铸铁件代替某些锻钢件。
❖ （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。
4.5%
砂型
1040 1100
420 1000
❖ 金属的流动性与金属的成分、温度、杂 质含量及其物理性质有关，其中化学成 分的影响最为显著，图2-3为铁碳合金流 动性与状态图的关系。
❖ 由图可见，纯金属和共晶成分的合金， 由于是在恒温下进行结晶，固液界面比 较光滑，对液态合金的阻力较小，其流 动性最好；其它成分的合金是在一定温 度范围内结晶的，初生树枝晶与液相两 相共存，粗糙的固液界面使合金的流动 阻力加大，合金的流动性大大下降，合 金的结晶温度区间越宽，流动性越差。