材料成形工艺绪论及铸造成形概论
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
——金属与另一种(或几种)金属或非金属所组成的具有金属通 性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。
1.2.1 合金的充型——液态合金填充铸型的过程。 充型能力不足的后果 •浇不足即是铸件未能获得完整的形状； •冷隔即是铸件虽可获得完整的外形，但存有未完全 熔合的垂直接缝，铸件的机械性能严重受损。
3/25
第一篇 铸造成形技术
4
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.1 铸造成形技术的特点、分类
铸造的概念：将熔融金属（合金）平稳浇入铸型，凝固后获得一
定形状和性能铸件的一种成形方法。
适合形状复 杂的铸件
充充填填型型腔腔 凝凝固固冷冷却却
铸件大小不 受限制
使用的材料 范围广
5/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
②在热节安放冷铁，或在砂型局部表面涂 覆激冷涂料，增大铸件的冷却速度
③加压补缩
返回
27/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 铸造内应力：铸件在凝固以后的继续冷却过程中， 其固态收缩受到阻碍而引起的内应力。
①热应力（残留应力）
由于铸件的各部分冷却速度不同，以致在同一 时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。
•②浇注压力 大, 充型能力强。
•
过高，易产生砂眼、气孔
返回
16/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
•②铸型阻力
大, 充型能力降低。 （铸型中气体越多，铸件结构 越复杂，则阻力越大。）
17/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.2.2 铸造合金的收缩性
合金收缩的概念 合金收缩的影响因素 铸件中的缩孔和缩松 铸造内应力 铸件的变形和裂纹及其防止
其基本原因是…….? 22/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
23/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
24
第1章 铸造成形工艺理论基础
缩孔的防止：定向凝固
25/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
缩孔的防止：
配合冷铁使用
26/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
缩松的防止：
•冒口无效。 ①合理选择铸造合金
青铜器
6
第1章 铸造成形工艺理论基础
用于核反应堆的大型铸件，重达60多吨。
7
第1章 铸造成形工艺理论基础
压铸铝合金气缸体
8
第1章 铸造成形工艺理论基础
机床床身铸件
9
第1章 铸造成形工艺理论基础
铸造成形工艺分类：
砂型铸造
熔模铸造
特种铸造
压力铸造
离心铸造
10/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.2 合金的铸造性能
热应力愈大
30/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 减小和消除热应力的措施：
a.铸件壁厚尽量均匀 b.尽量选用固态收缩率小、弹性模量小的合金 c.采用“同时凝固原则”铸造工艺
返回
31/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
铸件内应力与切削变形
32
第1章 铸造成形工艺理论基础
特点：一般为拉应力； 临时应力。
18/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.2.2 铸造合金的收缩性
收缩的概念：合金在浇注、凝固直至冷却到室温 的过程中，体积和尺寸减 小的现象。 可用体收缩率和 线收缩率定量表示：
εV
= V0 − V1 ×100 % V0
= αV (t0 − t1 ) ×100 %
εL
=
L0 − L1 L0
× 100 %
凝固末期，开始固态收缩，铸件高温强度很低，如
13/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
不同成分合金的结晶特性
14/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
灰铸铁、低碳 钢、工业纯铜 、工业纯铝、 共晶铝硅合金
中碳钢、高锰钢 、白口铸铁
球墨铸铁、高碳 钢、锡青铜
返回
15/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
•①浇注温度 高, 流动性好，充型能力强
• 过高，液态合金的收缩增大，氧化、吸气严重， •铸件易产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷 。
11/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.源自 合金的铸造性能1.2.1 合金的充型能力的影响因素。
•合金流动性 •浇注条件 •铸型条件
12/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 流动性测试：浇注螺旋形标准试样
灰铸铁流动性最好； 硅黄铜次之。 铸钢熔点高，在铸型中散 热快，流动性差； 铝合金导热性好，流动性 较差。
②机械应力（临时应力）
铸件的固态收缩受到铸型、型芯及浇注系统 的机械阻碍而产生的应力。
28/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
29/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
热应力分布规律：厚壁或心部—拉应力; 薄壁或表层—压应力。
大小：铸件各部分温差愈大 定向凝固顺序越明显 合金的固态收缩率愈高 弹性模量愈大
绪论
绪论
• 1.课程的性质和任务
金属材料主要成形技术
切削加工 表面处理 热处理
铸造成形
塑性成形
锻压 成形
冲压 成形
焊接成形
熔 压钎 焊 焊焊
绪论 通过学习本课程，学生应达到的基本要求
• 1. 掌握各种成形方法的基本原理和工艺特点，具 有选择毛坯、零件成形方法以及工艺分析的初步 能力；
• 2. 熟悉零件结构设计的工艺性要求；
②浇注温度 浇注温度越高，液态收缩越大 ③铸件结构与铸型条件 铸件收缩时受阻越大，实际 收缩率就越小
返回
21/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
缩孔和缩松的概念：
凝固过程中，由液态收缩和凝固收缩引起的体积缩减如 得不到金属液的补充，会在铸件最后凝固部分形成孔洞 。集中孔洞成为缩孔，细小分散的孔洞称为缩松。
= α L (t0
− t1) ×100%
19/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.2.2 铸造合金的收缩性
①液态收缩 ②凝固收缩
铸件产生缩 孔和缩松的
根本原因。
③固态收缩
铸件产生内应 力、变形、裂 纹的主要原因。
返回
20/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
①化学成分 钢的含碳量增加，ε 凝 增 大 ， ε 固 略 有 减 小 ； 灰铸铁含碳量增加，收缩率减小；这是因 为灰铸铁的碳在结晶时以游离态的石墨 析出，而石墨的比容比较大。
返回
33/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
变形方向： 受拉部位趋于缩短， 受压部位趋于伸长。
34/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 防止措施 a.反变形法。例如：床身铸件 b.设置工艺筋。 c.去应力退火或自然时效。 (防止切削变形)
反变形量
35/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
当铸件的内应力超过金属的强度极限时，铸 件变产生裂纹。根据产生的原因，可分为热 裂纹和冷裂纹。
1.2.1 合金的充型——液态合金填充铸型的过程。 充型能力不足的后果 •浇不足即是铸件未能获得完整的形状； •冷隔即是铸件虽可获得完整的外形，但存有未完全 熔合的垂直接缝，铸件的机械性能严重受损。
3/25
第一篇 铸造成形技术
4
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.1 铸造成形技术的特点、分类
铸造的概念：将熔融金属（合金）平稳浇入铸型，凝固后获得一
定形状和性能铸件的一种成形方法。
适合形状复 杂的铸件
充充填填型型腔腔 凝凝固固冷冷却却
铸件大小不 受限制
使用的材料 范围广
5/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
②在热节安放冷铁，或在砂型局部表面涂 覆激冷涂料，增大铸件的冷却速度
③加压补缩
返回
27/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 铸造内应力：铸件在凝固以后的继续冷却过程中， 其固态收缩受到阻碍而引起的内应力。
①热应力（残留应力）
由于铸件的各部分冷却速度不同，以致在同一 时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。
•②浇注压力 大, 充型能力强。
•
过高，易产生砂眼、气孔
返回
16/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
•②铸型阻力
大, 充型能力降低。 （铸型中气体越多，铸件结构 越复杂，则阻力越大。）
17/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.2.2 铸造合金的收缩性
合金收缩的概念 合金收缩的影响因素 铸件中的缩孔和缩松 铸造内应力 铸件的变形和裂纹及其防止
其基本原因是…….? 22/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
23/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
24
第1章 铸造成形工艺理论基础
缩孔的防止：定向凝固
25/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
缩孔的防止：
配合冷铁使用
26/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
缩松的防止：
•冒口无效。 ①合理选择铸造合金
青铜器
6
第1章 铸造成形工艺理论基础
用于核反应堆的大型铸件，重达60多吨。
7
第1章 铸造成形工艺理论基础
压铸铝合金气缸体
8
第1章 铸造成形工艺理论基础
机床床身铸件
9
第1章 铸造成形工艺理论基础
铸造成形工艺分类：
砂型铸造
熔模铸造
特种铸造
压力铸造
离心铸造
10/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.2 合金的铸造性能
热应力愈大
30/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 减小和消除热应力的措施：
a.铸件壁厚尽量均匀 b.尽量选用固态收缩率小、弹性模量小的合金 c.采用“同时凝固原则”铸造工艺
返回
31/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
铸件内应力与切削变形
32
第1章 铸造成形工艺理论基础
特点：一般为拉应力； 临时应力。
18/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.2.2 铸造合金的收缩性
收缩的概念：合金在浇注、凝固直至冷却到室温 的过程中，体积和尺寸减 小的现象。 可用体收缩率和 线收缩率定量表示：
εV
= V0 − V1 ×100 % V0
= αV (t0 − t1 ) ×100 %
εL
=
L0 − L1 L0
× 100 %
凝固末期，开始固态收缩，铸件高温强度很低，如
13/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
不同成分合金的结晶特性
14/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
灰铸铁、低碳 钢、工业纯铜 、工业纯铝、 共晶铝硅合金
中碳钢、高锰钢 、白口铸铁
球墨铸铁、高碳 钢、锡青铜
返回
15/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
•①浇注温度 高, 流动性好，充型能力强
• 过高，液态合金的收缩增大，氧化、吸气严重， •铸件易产生缩孔、缩松、气孔、粘砂、粗晶等缺陷 。
11/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.源自 合金的铸造性能1.2.1 合金的充型能力的影响因素。
•合金流动性 •浇注条件 •铸型条件
12/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 流动性测试：浇注螺旋形标准试样
灰铸铁流动性最好； 硅黄铜次之。 铸钢熔点高，在铸型中散 热快，流动性差； 铝合金导热性好，流动性 较差。
②机械应力（临时应力）
铸件的固态收缩受到铸型、型芯及浇注系统 的机械阻碍而产生的应力。
28/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
29/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
热应力分布规律：厚壁或心部—拉应力; 薄壁或表层—压应力。
大小：铸件各部分温差愈大 定向凝固顺序越明显 合金的固态收缩率愈高 弹性模量愈大
绪论
绪论
• 1.课程的性质和任务
金属材料主要成形技术
切削加工 表面处理 热处理
铸造成形
塑性成形
锻压 成形
冲压 成形
焊接成形
熔 压钎 焊 焊焊
绪论 通过学习本课程，学生应达到的基本要求
• 1. 掌握各种成形方法的基本原理和工艺特点，具 有选择毛坯、零件成形方法以及工艺分析的初步 能力；
• 2. 熟悉零件结构设计的工艺性要求；
②浇注温度 浇注温度越高，液态收缩越大 ③铸件结构与铸型条件 铸件收缩时受阻越大，实际 收缩率就越小
返回
21/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
缩孔和缩松的概念：
凝固过程中，由液态收缩和凝固收缩引起的体积缩减如 得不到金属液的补充，会在铸件最后凝固部分形成孔洞 。集中孔洞成为缩孔，细小分散的孔洞称为缩松。
= α L (t0
− t1) ×100%
19/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 1.2.2 铸造合金的收缩性
①液态收缩 ②凝固收缩
铸件产生缩 孔和缩松的
根本原因。
③固态收缩
铸件产生内应 力、变形、裂 纹的主要原因。
返回
20/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
①化学成分 钢的含碳量增加，ε 凝 增 大 ， ε 固 略 有 减 小 ； 灰铸铁含碳量增加，收缩率减小；这是因 为灰铸铁的碳在结晶时以游离态的石墨 析出，而石墨的比容比较大。
返回
33/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
变形方向： 受拉部位趋于缩短， 受压部位趋于伸长。
34/25
第1章 铸造成形工艺理论基础 防止措施 a.反变形法。例如：床身铸件 b.设置工艺筋。 c.去应力退火或自然时效。 (防止切削变形)
反变形量
35/25
第1章 铸造成形工艺理论基础
当铸件的内应力超过金属的强度极限时，铸 件变产生裂纹。根据产生的原因，可分为热 裂纹和冷裂纹。