金属材料成型基础知识(ppt 358页)_5547
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缩孔的形成
确定缩孔位置的方法：画凝固等温线法和内接圆法
缩松的形成
（3）防止缩孔和缩松的措施
①采取工艺措施，实现“顺序凝固（定向凝固）”。 如图1-5所示铸件，凝固顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→ 冒口。
冷铁：冷铁的作用是对铸件热节部位进行激冷 （加快热节部位的冷却速度）。一般设在厚壁处。 分外冷铁和内冷铁两种。
造；熔模铸造；低压铸造； 新型铸造方法：陶瓷型铸造、消失模铸造、
磁型铸造、真空吸铸、连续铸造。
§1-1 金属液态成型工艺基础
合金的铸造性能：铸造过程中所表现出来的工
艺性能。主要包括氧化性、吸气性、流动性及充
型能力、收缩性和偏析等方面。 良好铸造性能是指：
熔化时合金不易氧化，熔液不易吸收气体； 浇注时合金熔液易充满型腔； 凝固时铸件不易产生缩孔，且成分均匀(无偏析） 冷却时铸件不易发生变形和开裂。
金属材料成型基础知识(ppt 358页)
材料成形技术主要研究各种成形工艺方法 本身的规律性及其在机械制造中的应用； 各种成形方法的工艺过程和成形件的结构 工艺性。简单说，这门课程是研究获得零 件毛坯的方法。
机械产品的产生过程大致如下：设计与制造
（1）设计——图纸 （2）制造的过程一般是先用铸造、压力加工、焊接、
学习本课程应达到的基本要求：
掌握各种毛坯成型工艺的基本原理及工艺 特点； 能够初步设计一般零件的毛坯结构； 具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。
参考教材：
❖《热加工工艺基础》 主编：任福东 机械工业出版社
• 《金属工艺学》 主编：丁德全 机械工业出版社
1.金属的液态成型
金属的液态成型 又称铸造，它是利用液态 金属的流动来获得具有一定尺寸和形状的 铸件的成型方法。其生产过程为：
1．金属（合金）的流动性 （1）流动性概念：指熔融金属的流动能力，
是金属的主要铸造性能之一，也是影响充 型能力的主要因素之一，是金属本身固有 的属性。
（2）衡量指标：常用“螺旋形试样”长度来 衡量。
图1-1螺旋形流动性试样 1-模样 2-浇口杯 3-出气口 4-试样凸点
3）影响流动性的因素 1）合金的种类：灰铸铁的流动性最好，铸钢
补贴：为增加冒口的补缩效果，向着冒口沿铸件 断面逐渐增厚的多余金属。其作用是扩大冒口的 有效补缩距离，实现铸件的定向凝固
冒口、冷铁和补贴综合运用是消除缩孔、缩 松的有效措施。
铸钢轮缘加冒口补贴
②合理确定浇注系统的引入位置和浇注工艺； ③对结晶区间较宽的合金，为避免缩松，可
用热等静压法； ④浸渗技术：水玻璃或合成树脂等。
4.铸造应力、变形和裂纹
固态收缩是铸件产生铸造应力、变形及裂 纹的根本原因。
（1）铸造应力 1）铸造应力的产生
铸件凝固后的固态收缩受到阻碍，而在铸件中 产生的应力。 按产生的原因不同分为热应力、收缩应力（机械 应力）和相变应力。 ①热应力 由于铸件壁厚不均匀，各部分的冷却速度不同， 以致在同一时期内铸件各部分的收缩不一致而引 起的。
准备铸型（造型）→将熔融金属浇入铸型 （浇注）→凝固成形→落砂清理→铸件
2.铸件 铸造成形所得的毛坯或零件。 3.生产特点 （1）成形方便——液体的形状 = 容器的形状 （2）适应性强 （3）成本较低 （4）力学性能特别是冲击性能较低。
天坛大佛
4.应用场合 （1）形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯或零件，
（2）影响充型能力的因素: 1）合金的流动性
对充型能力影响最大，一般说来，流动性好的合 金充型能力较强； 2）工艺条件的影响 ①浇注温度 浇注温度高，充型能力增强 ②铸型的影响 3）铸件结构 4）其它方面
（二）合金的收缩性
1.收缩的概念 合金熔液在型腔内凝固和冷却的过程中，所发
生的体积缩小的现象。收缩性是合金的重要铸造 性能之一，它与铸件的缩孔、缩松、裂纹、变形 等铸造缺陷密切相关。 合金的收缩过程可分为如下三个阶段： ①液态收缩 ②凝固收缩 ③固态收缩
粉末冶金等材料成形方法获得毛坯；然后再经过 机械加工来获得合格零件；而且为了改善零件的 机械性能，常要经过热处理；最后，将合格零件 组合（装配）到一起便得到所需要的机械产品。
本课程讲授的主要内容有铸造、压力加工、焊接、 粉末冶金、非金属材料的成形及毛坯的选择六个 部分。前五部分是研究成形工艺的，每一种成形 工艺都包括五方面内容：成形原理、成形方法、 工艺设计、成形件结构工艺性及新技术新发展。 毛坯的选择则主要介绍各类毛坯的特点及应用场 合、毛坯的选择原则。
如发动机机体和缸盖等。
（2）尺寸大、重量大的零件，如重型机械零件、机 床床身等。
（3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的 零件，如各种底座、支架。
（4）特殊性能要求的零件，如内燃机主轴瓦为用嵌 铸生产的双金属件。
5．铸造方法（液态成型方法）： 砂型铸造：应用最广泛的铸造方法； 特种铸造：金属型铸造；压力铸造；离心铸
热应力及裂纹的形成过程
②收缩应力（机械应力）是指铸件在固态收缩时， 因受到铸型或型芯的机械阻碍而产生的应力 ，这 种应力是暂时的，在铸件清理后便消失。
③相变应力
如碳钢中的铁由δ-铁转变为γ-铁时体积 增大，由γ-铁转变为α-铁时体积减小。因各 部分冷却速度不同，则相变不同时发生， 所以便产生了内应力。
的流动性最差
2）化学成分的影响：共晶成分的合金流动性 最好。
2．合金的充型能力
液态合金充满铸型型腔的能力，是考虑铸型及工艺 因素影响的熔融金属的流动性。 （1）充型能力对铸件质量的影响
充型能力高---可浇注薄壁及形状复杂件，且不 易产生夹渣、砂眼、气孔和浇不足等缺陷；
充型能力低---只能铸造厚壁及形状简单的铸 件，且易产生夹渣、砂眼、气孔和浇不足等缺陷；
2.影响收缩的因素 （1）化学成分 （2）浇注温度：浇注温度↑，合金的液态收
缩量↑。 （3）铸型条件和铸件结构
3.缩孔和缩松
（1）概念 缩孔：铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生 的孔洞，形状不规则、孔壁粗糙并带有枝晶，常 出现在铸件最后凝固的部位。缩孔通常在铸件的 内部，有时也可能暴露在上表面，呈明显的凹坑。 缩松：铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。有 缩松缺陷的铸件易产生渗漏。
缩孔的形成
确定缩孔位置的方法：画凝固等温线法和内接圆法
缩松的形成
（3）防止缩孔和缩松的措施
①采取工艺措施，实现“顺序凝固（定向凝固）”。 如图1-5所示铸件，凝固顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→ 冒口。
冷铁：冷铁的作用是对铸件热节部位进行激冷 （加快热节部位的冷却速度）。一般设在厚壁处。 分外冷铁和内冷铁两种。
造；熔模铸造；低压铸造； 新型铸造方法：陶瓷型铸造、消失模铸造、
磁型铸造、真空吸铸、连续铸造。
§1-1 金属液态成型工艺基础
合金的铸造性能：铸造过程中所表现出来的工
艺性能。主要包括氧化性、吸气性、流动性及充
型能力、收缩性和偏析等方面。 良好铸造性能是指：
熔化时合金不易氧化，熔液不易吸收气体； 浇注时合金熔液易充满型腔； 凝固时铸件不易产生缩孔，且成分均匀(无偏析） 冷却时铸件不易发生变形和开裂。
金属材料成型基础知识(ppt 358页)
材料成形技术主要研究各种成形工艺方法 本身的规律性及其在机械制造中的应用； 各种成形方法的工艺过程和成形件的结构 工艺性。简单说，这门课程是研究获得零 件毛坯的方法。
机械产品的产生过程大致如下：设计与制造
（1）设计——图纸 （2）制造的过程一般是先用铸造、压力加工、焊接、
学习本课程应达到的基本要求：
掌握各种毛坯成型工艺的基本原理及工艺 特点； 能够初步设计一般零件的毛坯结构； 具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。
参考教材：
❖《热加工工艺基础》 主编：任福东 机械工业出版社
• 《金属工艺学》 主编：丁德全 机械工业出版社
1.金属的液态成型
金属的液态成型 又称铸造，它是利用液态 金属的流动来获得具有一定尺寸和形状的 铸件的成型方法。其生产过程为：
1．金属（合金）的流动性 （1）流动性概念：指熔融金属的流动能力，
是金属的主要铸造性能之一，也是影响充 型能力的主要因素之一，是金属本身固有 的属性。
（2）衡量指标：常用“螺旋形试样”长度来 衡量。
图1-1螺旋形流动性试样 1-模样 2-浇口杯 3-出气口 4-试样凸点
3）影响流动性的因素 1）合金的种类：灰铸铁的流动性最好，铸钢
补贴：为增加冒口的补缩效果，向着冒口沿铸件 断面逐渐增厚的多余金属。其作用是扩大冒口的 有效补缩距离，实现铸件的定向凝固
冒口、冷铁和补贴综合运用是消除缩孔、缩 松的有效措施。
铸钢轮缘加冒口补贴
②合理确定浇注系统的引入位置和浇注工艺； ③对结晶区间较宽的合金，为避免缩松，可
用热等静压法； ④浸渗技术：水玻璃或合成树脂等。
4.铸造应力、变形和裂纹
固态收缩是铸件产生铸造应力、变形及裂 纹的根本原因。
（1）铸造应力 1）铸造应力的产生
铸件凝固后的固态收缩受到阻碍，而在铸件中 产生的应力。 按产生的原因不同分为热应力、收缩应力（机械 应力）和相变应力。 ①热应力 由于铸件壁厚不均匀，各部分的冷却速度不同， 以致在同一时期内铸件各部分的收缩不一致而引 起的。
准备铸型（造型）→将熔融金属浇入铸型 （浇注）→凝固成形→落砂清理→铸件
2.铸件 铸造成形所得的毛坯或零件。 3.生产特点 （1）成形方便——液体的形状 = 容器的形状 （2）适应性强 （3）成本较低 （4）力学性能特别是冲击性能较低。
天坛大佛
4.应用场合 （1）形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯或零件，
（2）影响充型能力的因素: 1）合金的流动性
对充型能力影响最大，一般说来，流动性好的合 金充型能力较强； 2）工艺条件的影响 ①浇注温度 浇注温度高，充型能力增强 ②铸型的影响 3）铸件结构 4）其它方面
（二）合金的收缩性
1.收缩的概念 合金熔液在型腔内凝固和冷却的过程中，所发
生的体积缩小的现象。收缩性是合金的重要铸造 性能之一，它与铸件的缩孔、缩松、裂纹、变形 等铸造缺陷密切相关。 合金的收缩过程可分为如下三个阶段： ①液态收缩 ②凝固收缩 ③固态收缩
粉末冶金等材料成形方法获得毛坯；然后再经过 机械加工来获得合格零件；而且为了改善零件的 机械性能，常要经过热处理；最后，将合格零件 组合（装配）到一起便得到所需要的机械产品。
本课程讲授的主要内容有铸造、压力加工、焊接、 粉末冶金、非金属材料的成形及毛坯的选择六个 部分。前五部分是研究成形工艺的，每一种成形 工艺都包括五方面内容：成形原理、成形方法、 工艺设计、成形件结构工艺性及新技术新发展。 毛坯的选择则主要介绍各类毛坯的特点及应用场 合、毛坯的选择原则。
如发动机机体和缸盖等。
（2）尺寸大、重量大的零件，如重型机械零件、机 床床身等。
（3）力学性能要求不高，或主要承受压应力作用的 零件，如各种底座、支架。
（4）特殊性能要求的零件，如内燃机主轴瓦为用嵌 铸生产的双金属件。
5．铸造方法（液态成型方法）： 砂型铸造：应用最广泛的铸造方法； 特种铸造：金属型铸造；压力铸造；离心铸
热应力及裂纹的形成过程
②收缩应力（机械应力）是指铸件在固态收缩时， 因受到铸型或型芯的机械阻碍而产生的应力 ，这 种应力是暂时的，在铸件清理后便消失。
③相变应力
如碳钢中的铁由δ-铁转变为γ-铁时体积 增大，由γ-铁转变为α-铁时体积减小。因各 部分冷却速度不同，则相变不同时发生， 所以便产生了内应力。
的流动性最差
2）化学成分的影响：共晶成分的合金流动性 最好。
2．合金的充型能力
液态合金充满铸型型腔的能力，是考虑铸型及工艺 因素影响的熔融金属的流动性。 （1）充型能力对铸件质量的影响
充型能力高---可浇注薄壁及形状复杂件，且不 易产生夹渣、砂眼、气孔和浇不足等缺陷；
充型能力低---只能铸造厚壁及形状简单的铸 件，且易产生夹渣、砂眼、气孔和浇不足等缺陷；
2.影响收缩的因素 （1）化学成分 （2）浇注温度：浇注温度↑，合金的液态收
缩量↑。 （3）铸型条件和铸件结构
3.缩孔和缩松
（1）概念 缩孔：铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生 的孔洞，形状不规则、孔壁粗糙并带有枝晶，常 出现在铸件最后凝固的部位。缩孔通常在铸件的 内部，有时也可能暴露在上表面，呈明显的凹坑。 缩松：铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。有 缩松缺陷的铸件易产生渗漏。