材料成型加工技术基础课件

过热150 ˚C
过热50 ˚C
2. 浇注条件 ——对合金的充型能力有着确定性影
响。
(1) 浇注温度： T浇，粘度，充型能力
问题：1、对薄壁铸件或流动性较差的合金， 怎样防止浇不足和冷隔缺陷的产生？
2、浇注温度是否愈高愈好？
(2) 充型压力：液态合金所受的压力愈大，充型
能力愈好。 如：压力铸造、低压铸造等，充型压力较砂型 铸造提高甚多，故充型能力较强。
一、 液态合金的充型
液态合金的充型能力
—— 液态合金充满铸型型腔，获 得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。
若充型能力不足，易引 起浇不足或冷隔缺陷。
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。
影响充型能力的主要因素：
1. 合金的流动性 ——内因
青铜器，河南安阳出土，重 青铜器，高 20.3 cm。
875 kg, 高 133 cm, 长110 cm，
宽 78 cm
簋：音gui, 盛食物用
Three-legged tripod (三足鼎)
A delicate incense burner (香炉)
They are collected in the Taipei's National Palace Museum.
铸造是历史最为悠久的金属成型方法，直到今天 仍然是毛坯生产的主要方法。在机器设备中铸件所占 比例很大，如机床、内燃机中，铸件占总重量的 70%~90%，压气机中占60~80%，拖拉机中占50~70%， 农业机械中占40~70%。
中国古代金属工艺技术——高超、辉煌
司母戍大方鼎（商代）
“门祖丁”簋（西周）
The Copper Carriage (秦始皇陵铜马车)
错金银云纹犀尊
错金银铜壶(礼器)
战国时期，四川成都
出土
错金银云纹犀尊(礼器)
战国时期，四川成都出土
现代铸造技术——浇注铸件时的情景
用于核反应堆的大型铸件，重量达60多吨。
300多吨重的大型锻件——汽轮发电机主轴
小汽车上的铸件
发动机的曲轴——球墨铸铁件
2. 浇注条件
——外因
3. 铸型填充条件
1. 合金的流动性 ——液态合金本身的流动
能力，是合金主要铸造性能之一。合金的流动性 愈好，则充型能力愈强。
(1) 流动性的测试
螺旋形试样法：
以螺旋形试样的 长度l来衡量。
合金流动性的大小： l ，流动性
1—试样铸件；2—浇口；3—冒口；4—试样凸点
实验得知，在常用的铸造合金中:
3. 铸型填充条件 ——铸型阻力及铸型与合金
之间的热交换
(1) 铸型材料：其蓄热能力(k,c ) ，对液态合金的激
冷能力愈强，充型能力；
(2) 铸型温度：铸型温度，充型能力，所以金属型要
预热后再浇注合金液；
(3) 铸型中的气体：铸型的排气能力，流动阻力，
充型能力，所以铸型要留排气 口。
4. 铸件结构 ——铸件的结构对金属液的 流动有一定的影响
The Copper Carriage was produced in Qin Dynasty (221B.C~207 B.C). It is collected in the Museum of the Terra-Cotta Warriors And Horses of Qin Shihuang (秦始皇兵马俑博物馆).
(1) 铸件壁厚：铸件的壁厚过小或壁厚急剧变化，或
有大的水平面结构时，使得金属液的 流动困难。——铸件的壁厚必须大于 规定的最小壁厚值。
(2) 增加铸件 增设工艺孔或流动管道，或在大平面 充型能力的 的壳体铸件上增设肋条等。 结构设计：
总结： 影响充型能力的主要因素：
1. 合金的流动性
浇注温度 2. 浇注条件
性
点等；
能
加工工艺性能：热加工、冷加工、热处
理等；
认知和实践两条线： ——认知主线
材料
加工手段
组织 性能 工作条件
认知和实践两条线： ——实践主线
材料
加工手段
组织 性能 工作条件
认知和实践两条线：
材料
加工手段
组织
性能
工作条件
第一章 铸 造
铸造——将液态合金浇注到与零件的形状、尺
寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获 得毛坯或零件的生产方法。
• 应采取适当提高浇注温度、提高充型压力和预 热铸型等措施来改善其充型能力
• 浇注温度过高，又会使液态合金吸气严重、收 缩增大，反而易使铸件产生其它缺陷，如气孔 、缩孔、缩松、粘砂和晶粒粗大等。故在保证 液态合金流动性足够的前提下，浇注温度应尽 可能低。通常灰铸铁浇注温度为1200～1380℃ ；铸钢为1520～1620℃；铝合金为680～780℃ 。薄壁复杂件取上限温度值，厚件则取下限。
带有复杂内 腔的铸件及 所用型芯
熔 模 铸 件
压铸铝合 金机体
形状复杂 的锌合金 压铸件
铸造生产的特点：
可生产复杂形状、复杂内腔的毛坯或零件，
如箱体、汽缸体等；
适应范围广：如常用的金属材料均可铸造；
铸件大小、壁厚、批量不限；
成本低：原材料来源广，价格低；
铸造生产过程比较复杂，废品率较高。
第一节 液态成型基本原理
灰口铸铁：l 1000 mm 硅黄铜：l 1000 mm 铸钢：l 200 mm
灰口铸铁，硅黄铜，其流动性最好； 铸钢的流动性最差。（为什么？）
(2) 影响合金流动性的因素： ——化学成分
ba
温 度
A 成分(%) B
结论： •共晶成分合金的流动性最好；
•其它成分的合金：结晶温度范围越 小，其流动性越好。
材料成型加工技术基础
材料成型加工导论
——研究有关制造各种机件的工艺方法
的综合性技术学科。
特点： 综合性强，实践性强，技术基础
新观点： 先进制造技术包括
设计—制造—运行 的全过程。
材料分类：
金属材料
钢
铁
镁 铝
纯金属及其பைடு நூலகம்金
铜
锌
材 料
非金属材料 陶瓷
塑料
高分子材料
橡胶
复合材料
金属基 高分子
复合材料
无机非金属
充型压力
铸型材料 3. 铸型填充条件 铸型温度
材料成型方法分类：
——以金属材料成型方法为例
铸造
金 属
热加工 锻压 焊接
材 料
热处理
成 型
冷加工： 车、铣、刨、钻、磨
金属材料的性能：
金 属 材
机械性能：强度(σb(抗拉强度)， σ-1(疲劳 强度)， σs(屈服强度) )、弹性、 塑性、伸长率、韧性等；
料 的
物理化学性能：导热性、耐蚀性、相变