材料成形技术基础知识点总结(答案参考)

材料成形技术基础第一章

1-1

一、铸造的实质、特点与应用

铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得逐渐的工艺方法。

1、铸造的实质

利用了液体的流动形成。

2、铸造的特点

A适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）；

B成本低

C工序多，质量不稳定，废品率高

D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀

3、铸造的应用

铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂（尤其是腔内复杂）或简单、重量较大的零件毛胚。

二、铸造工艺基础

1、铸件的凝固

（1）铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下，铸件的结晶有如下特点：

A以非均质形核为主

B以枝状晶方式生长为主。

结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。

（2）铸件的凝固方式

逐渐的凝固方式有三种类型：A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固

2、合金的铸造性能

（1）流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。

生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手：

A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性好；

B 提高浇注温度，延长金属流动时间；

C 提高充填能力

D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。

（2）收缩性

A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部分最先凝固，然后朝冒口方向凝固，

最后才是冒口本身的凝固（即顺序凝固方式），就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。

具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断面，发达的枝状晶彼此相互交错而把尚未结晶的金属液分割成许多小而分散的封闭区域，当该区域内的金属液凝固时，收缩得不到外来金属液的补偿，而形成了分散的小缩孔，即缩松。这类合金即采用顺序凝固加冒口的措施也无法彻底消除缩松缺陷。因此，对于气密性要求不高，而要求内应力小的场合可采用同时凝固措施来满足要求。

B 铸件内应力主要是由于铸件在固态下的收缩受阻而英气的。这些阻碍包括机械阻碍和热阻碍。

热应力与铸件结构有关。壁厚不均铸件，冷却过程中各部分冷速不一，薄壁部分有趣冷速快，率先从塑性变形阶段进入弹性变形阶段，此时，由于厚壁部分仍处于塑性变形收缩时，

由于这两部分为一整体，厚壁部分的弹性收缩必然收到薄壁部分对它的拉应力，而薄壁部分则收到相反的力——压应力，。因此，必须尽力那个使铸件壁厚均匀，避免金属局部积聚，以减小热应力。

铸件的内应力将导致铸件变形，甚至开裂。

1-2铸造方法

铸造按工艺方法分为砂型铸造和特种铸造

砂型铸造

1、砂型铸造的特点:

（1）生产周期短，产品成本低；

（2）产品批量、大小不受限制；

（3）劳动强度大，劳动条件较差；

（4）铸件质量不稳定，易产生缺陷。

铸型种类铸型特征主要特点适用范围

湿砂型以粘土做粘结剂，不

经烘干可直接进行浇

注的砂型生产周期短、效率高，

易于实现机械化、自

动化，设备投资和能

耗低；但铸型强度低、

发气量大，易于产生

铸造缺陷

单件或批量生产，尤

其是大批量生产。广

泛用于铝合金、镁合

金和铸铁件

干砂型经过烘干的高粘土含

量的砂型铸型强度和透气性较

高，发气量小，故铸

造缺陷较少；但生产

周期长，设备投资较

大，能耗较高，且难

于实现机械化和自动

化

单件、小批生产质量

要求较高，结构复杂

的中、大型铸件

湿砂型以粘土做粘结剂，不

经烘干可直接进行浇生产周期短、效率高，

易于实现机械化、自

单件或批量生产，尤

其是大批量生产。广

注的砂型动化，设备投资和能

耗低；但铸型强度低、

发气量大，易于产生

铸造缺陷泛用于铝合金、镁合金和铸铁件

干砂型经过烘干的高粘土含

量的砂型铸型强度和透气性较

高，发气量小，故铸

造缺陷较少；但生产

周期长，设备投资较

大，能耗较高，且难

于实现机械化和自动

化

单件、小批生产质量

要求较高，结构复杂

的中、大型铸件

按使用的工具不同，分为手工造型和机器造型。

（1）手工造型：指全部用手工或手动工具完成的造型工序

1）特点：操作灵活，适应性强，成本低，

生产准备时间短，铸件质量差，

劳动强度大，生产率低。

2）应用：单件、小批量生产，各种大、小型铸件。

3）手工造型分类

两箱造型适用各种批量、大小铸件

三箱造型用于有两个分型面的单件、小批量生产脱箱造型用于小型铸件

地坑造型用于生产批量小的大中型铸件

（2

指用机器完成全部或至少完成紧砂操作的造型工序。

1）特点：

①提高了生产率，铸件尺寸精度较高；

②节约金属，降低成本；

③改善了劳动条件；

④设备投资较大。

2）应用：成批、大量生产各类铸件。

3）机械造型方法

①震压造型：

先震击紧实，再用较低的比压（0.15－0.4MPa ）压实。

紧实效果好，噪音大，生产率不够高。

②微震压实造型：

对型砂压实的同时进行微震。紧实度高、均匀，生产率高，噪音仍较

大。

③高压造型：用较高的比压（0.7－1.5MPa）紧实型砂。

紧实度高，噪音小，灰尘少，生产率高，

但设备造价高。

④抛砂造型：

利用离心力抛出型砂，完成填砂和紧实。