材料成形工艺液态金属铸造成形工艺3

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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
凝固过程是铸件组织形成的核心阶段，是铸件获得机械 性能的必由之路。
疏松、缩孔、析出气孔、晶粒粗大等缺陷，都是在凝固 条件不利的情况下产生的。
冒口、冷铁是控制金属凝固的重要手段。
正确设计并使用冒口和冷铁，形成冶金质量良好、晶粒 组织合理的铸件，是凝固过程控制的目的。
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制 3). 冒口的应用 冒口应用情况的分析：
使用多个冒口的情况：
应用冷铁对冒口补缩范围进行 分区，各个冒口分别对铸件的 局部厚大位置进行补缩，避免 了冒口的互相补缩。
1、明冒口，2、暗冒口，3、冷铁
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
二、基本工艺过程及其控制
★铸造的基本工艺过程：
熔化金属液
充
型
预先制备的铸型
凝
固
铸件
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
二、基本工艺过程及其控制
充型过程的主要目的：使金属液充满铸型，从而实现对型腔形 状、尺寸以及表面的复制。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制
3). 冒口的应用
冒口的有效补缩距离：
冒口作用区与末端区长 度之和；
与合金种类、铸件结构、 几何形状以及温度梯度 相关，同时也与凝固时 气体的反压力和冒口的 补缩压力相关。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
2.1、金属凝固的工艺特点 5). 铸件中的偏析现象
由于凝固顺序的不同以 及固有的溶质排出效应， 将会在凝固组织中导致 成分差异；
成分差异与温度场条件 的耦合又将进一步影响 凝固组织。
枝晶间微观偏析
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.1、金属凝固的工艺特点
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制
4). 冷铁的应用 冷铁：为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表 面安放的激冷物。
冷铁
内冷铁 —— 置于型腔内，铸造完成后与铸件熔合为一体，多 用于黑色金属铸造。
外冷铁
直接外冷铁 ——直接暴露于型腔内壁并与铸件表面 接触，多见于有色合金铸造。
铸造的基本工艺过程是：充型过程 凝固过程
铸造的基本考核指标是：形状精确性
性能及其稳定性
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液态金属铸造成形工艺
概述
第一章 液态金属铸造成形工艺基础
• 本章的重点内容
1、哪些基本工艺要素会对铸造考核指标产生影响？ 2、哪些基本工艺过程会对铸造考核指标产生影响？ 3、如何控制铸造成形的基本工艺要素？ 4、如何控制铸造成形的基本工艺过程？
糊状凝固与体积收缩的 综合作用结果是产生分 散缩松。
根据缩松尺度的不同， 可将缩松分为宏观缩松 与微观缩松两种类别。
宏观缩松
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.1、金属凝固的工艺特点
3). 缩孔与缩松的形成
糊状凝固与体积收缩的 综合作用结果是产生分 散缩松。
冷铁、工艺补贴等配合使用，以形成更大的温度梯度和更
通畅的补缩通道。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制
3). 冒口的应用
冒口的有效补缩距离：
冒口作用区与末端区长 度之和；
与合金种类、铸件结构、 几何形状以及温度梯度 相关，同时也与凝固时 气体的反压力和冒口的 补缩压力相关。
间接外冷铁 ——表面覆盖10～15mm厚的砂层，不 直接与铸件表面接触，铸钢件时使 用，又称隔砂冷铁、暗冷铁。 36
第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制
4). 冷铁的应用
冷铁：
为增加铸件局部 冷却速度，在型 腔内部及工作表 面安放的激冷物。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.1、金属凝固的工艺特点
1).合金的凝固方式：凝固区宽度受合金结晶温度间隔和 温度梯度的影响。
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制
3). 冒口的应用
冒口应用情况的分析： 冒口与浇注系统的配合：
1、冷铁，2、出气孔，3、冒口， 4、横浇道，5、内浇道
冒口位置应与合金液引入位置 相配合，一种方案是安置在内 浇道上，使金属液通过冒口进 入型腔，这样流入型腔的金属 液对冒口有预热作用，同时冒 口在充型过程中还起一定的挡 渣作用。
根据缩松尺度的不同， 可将缩松分为宏观缩松 与微观缩松两种类别。
微观缩松
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二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.1、金属凝固的工艺特点 4). 凝固条件与凝固组织
不同凝固条件下将形成 不同的凝固组织。 基本控制参数：
•温度梯度 •凝固速度
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
凝固过程的主要目的：使不具备机械性能的液相转变为具备特 定机械性能的固相。
凝固的速度： 影响铸件内部的晶粒大小及形态，从而改变铸件的性能。
凝固的顺序： 凝固过程中通常伴随着体积的变化，适当的凝固顺序有助于 实现补缩。
凝固末期的温度场： 影响铸件内应力大小及分布，控制变形、裂纹的产生。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制 3). 冒口的应用 冒口应用情况的分析：
不便清理的冒口设计
冒口与铸件清理：
冒口的安放应便于铸件 的清理、切割、打磨等 操作，冒口最好安置在 铸件的加工面上，冒口 切割后的残痕可在机械 加工时去掉。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制
4). 冷铁的应用 冷铁的材料：冷铁不一定是铁，甚至不一定是金属。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制
4). 冷铁的应用 冷铁的作用：
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.1、金属凝固的工艺特点
4). 凝固条件与凝固组织
由于铸件不同位置散 热条件的差异，往往 也形成不同的凝固组 织。
凝固组织的差异，也 必然导致不同的性能， 因而对铸件的质量产 生不同的影响。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
对于易产生分散缩松的 合金，可形成体积凝固 条件。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制
1). 凝固顺序的控制
可使用冒口及浇 注系统进一步强 化凝固顺序，将 集中缩孔外移到 铸件以外。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
冒口与冷铁配合使 用，可延长冒口的 末端作用区长度， 强化冒口的补缩效 果。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.2、金属凝固的工艺控制 3). 冒口的应用 强化冒口补缩效果的措施： 可以增加工艺余量以扩张补缩通道，强化冒口的补缩效果。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.1、金属凝固的工艺特点 3). 缩松与缩孔的形成 逐层凝固与体积收缩的综合作用结果是产生集中缩孔。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础
二、基本工艺过程及其控制
2、凝固过程及其控制
2.1、金属凝固的工艺特点
3). 缩孔与缩松的形成
材料成形工艺
第一部分 液态金属铸造成形工艺
第一部分 液态金属铸造成形工艺
第一章 液态金属铸造成形工艺基础
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液态金属铸造成形工艺
概述
第一章 液态金属铸造成形工艺基础
☺ 铸造：使熔融的金属液流入并凝固在预先制备的铸型中， 获得特定形状和性能的毛坯或零件(铸件)的方法或技术。
铸造的基本工艺要素是：熔融金属液 预先制备的铸型
(1)与浇注系统和冒口配合控制铸件凝固顺序 ➢ 铸件不具备顺序凝固条件时，形成特定凝固顺序； ➢ 铸件不具备适当的凝固顺序时，改变其凝固顺序； ➢ 增大凝固过程的温度梯度，强化凝固顺序； ➢ 加速局部厚大部位的凝固，使之与周围部分同时凝 固。
(2)加速铸件凝固，细化晶粒组织，提高力学性能。
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第一章 液态金属铸造成形工艺基础