金属液态成形资料

• 铸造生产劳动强度大，生产条件差 (worse work condition)
铸件在机械产品中所占比重：在机床、内燃机、重型机械中，铸件约占 70%~90%；在风机、压缩机中占60%~80%；在拖拉机中占50%~70%， 在汽车中占20%~30%。
二、液态成形理论基础
• 1、液态金属的充型 能力
金属液态成形实例（续）
商代后期 1938年湖南宁乡月山铺出土 中 国历史博物馆藏 方口,大沿,长顶,高圈足。 口沿下饰蕉叶纹,下为蘧纹带。自肩至足四 隅为四羊,各露前半身,形象逼真。肩上有 隆起龙纹,龙首在羊首间,圈足在羊蹄间饰 倒蘧纹。
2、砂型铸造的工艺过程
型砂
铸
零 件 图
铸 造 工 艺 图
模型
材料热成形工艺基础（Ⅰ）
金属液态成形
金属液态成形
• 一、概述 • 二、液态成形理论基础 • 三、砂型铸造工艺 • 四、常用合金铸件的生产特点 • 五、特种铸造 • 六、铸件结构工艺性与工艺设计
一、概述
• 1、定义 • 2、砂型铸造的工艺过程 • 3、铸造生产的特点
Pouring Melt in the Mold→Solidification →Casting
铝硅合金
镁合金（Mg-Al-Zn） 锡青铜：w(Sn)=9%～11% w(Zn)=2%～4% 硅黄铜：w(Si)=1.5%～4.5%
பைடு நூலகம்
铸型
砂型
砂型 金属型()
砂型 砂型
浇注温度 /℃ 1300 1300 1300 1300 1600 1640
680～ 720 700 1040 1100
螺旋线长度/mm
• 2、铸件的凝固方式 • 3、铸造合金的收缩 • 4、铸造应力、铸件
的变形与裂纹 • 5、合金的偏析及铸
件中的气孔
1、液态金属的充型能力
• 液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、 轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸 型的能力，简称液态金属的充型能力(mold filling capacity )。
• 灵活性大(complex in shape )：几乎不受零件大小、形状 和生产批量的限制（具有复杂内腔的零件，铸造往往是最佳 的成形方法：箱体、床身、缸体、机架）。
• 成本较低(cheap in production)：（1）材料来源广；（2 ）铸造成形方便；（3）设备投资低。
• 铸件的力学性能较差(lower mechanical properties)，质量 不够稳定(unstable quality)
0
C
– 影响流动性的因素
• 3、杂质和含气量：液态金属中出现的固态夹杂物，将使 液体的粘度增加，合金的流动性下降。所以合金成分中 凡能形成高熔点夹杂物的元素均能降低合金的流动性， 如灰铸铁中锰和硫，生成的MnS熔点高达1620℃，钢中 的MnO（1785℃）、SiO2 （1710℃）、Al2O3 （2050℃ ）等以及铝、镁合金中的氧化物夹杂，都会使合金的流 动性下降。
1、定义
• 金属的液态成形：将金属材料加热到高温熔 化状态，然后采取一定的成形方法，待其冷 却、凝固后获得所希望的金属制品的过程。
• 铸造 Foundry ：将液态金属浇注到与零件形 状相适应的铸型型腔中，液态金属在重力场 或外力场（压力、离心力、电磁力等）的作 用下充满型腔，冷却并凝固成具有型腔形状 的铸件，以获得毛坯或零件的生产方法。
• 其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，由于初 生树枝状晶体与液体金属两相共存，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，结晶按糊状凝固方式进行，合金的流动性 越差 。
常用铸造合金的流动性
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%
1800 1300 1000 600 100 200 700～800
400～600 420 1000
不
同
温 度
温 度
t 铸件
温 t 铸件 度
成
分
合
固
金
液
固
液
的 结 晶
成分
表层 中心
（a）
（a）纯金属及共晶合金
表层 中心
（b）
（b）其他成分合金
特
点
温度 （℃）
流动性 （cm）
300
200
100 0
金属液态成形实例
司母戊大方鼎
编钟
藏于国家博物馆的商代晚期（公元前13～前 11世纪）青铜器，通高133cm，口长116cm、 宽79cm，重832.84kg，是迄今发掘出土最大、 最重的青铜礼器
1978年出土于湖北省随县擂鼓墩1号墓的曾侯乙 编钟，全套65件编钟按大小和音高编成8组悬挂 在3层钟架上，总重量达2500多千克，音律准确， 音色优美，合瓦形的钟可以敲出两个不同的音， 是世界音乐史上的奇迹
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
结晶特性对流动性的影响
铁碳合金流动性与含碳量的关系
A
B
温度
E
C
铸铁流动性 （mm）
铸钢流动性 （mm）
400
300
200 100
过热50℃
0
Fe
1
2
过热150℃
34
56
C%
2000 1500 1000 500
• 以浇注螺旋试样的长度来 测定
– 影响流动性的因素
• 1、合金的种类：合金的流动性与合金的熔点、导热系数、 合金液的粘度等物理性能有关。合金的熔点越高，流动性 越差（铸钢）；合金的导热性好，流动性也较差（铝合金 ）。
• 2、合金的成分：同种合金中，成分不同时，流动性不同。 纯金属和共晶成分的合金，由于是在恒温下进行结晶，液 态合金以逐层凝固的方式从表层逐渐向中心凝固，固液界 面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小，同时，共晶成 分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合 金的凝固，故流动性最好。
• 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。
1、液态金属的充型能力
• a、金属的流动性
– 流动性的概念：
• 浇注时液态金属充填铸型 的能力。
• 流动性好，充型能力强， 可得到形状复杂、轮廓清 晰的铸件，缺陷少，补缩 好；流动性差，易于产生 浇不足、冷隔。
型
熔化 浇注
芯盒
型
落
合 冷却 砂
箱
凝固
、 清
理
检 验
铸 件
芯砂
芯
轴承座铸件生产过程
3、铸造生产的特点
• 适应性强(adaptability in technology)：能熔化为液态便能 铸造（铸钢、铸铁、铜合金、铝合金、镁合金、锌合金等） ，对于脆性金属（灰铸铁）、难以锻造和切削加工的合金材 料，铸造是唯一可行的加工方法。