金属工艺学第九章..ppt

第九章 铸造 引言 铸造成形理论基础 2、铸造优缺点  优点： 1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件毛坯。如各种箱体、床身、机架等。2）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。3）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件，故铸件成本较低。 缺点：? 1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。2）铸件质量不够稳定。 4.我国铸造技术的历史 铸造是一种液态金属成形的工艺方法，主要用于生产零件毛坯。铸造具有悠久的历史。根据文献记载和出土文物考证，证明我国的铸造生产技术至少已有四千多年的历史。大致可分为两个大的发展阶段：前两千年是以青铜铸造为主，发展冶铸技术，形成灿烂的商周青铜文化。如湖北省出土的青铜器总重达十吨左右、六十四件编钟，铸造精巧，音律准确，音色优美。充分证明了该时期铜合金的冶炼技术和铸造技术达到了很高的水平。后两千年是以铸铁生产为主，如以生铁铸造农具、手工工具为主的铸铁生产技术使社会生产面貌发生了巨大的变化，推动了铸造技术的发展。 ??? 近半个世纪以来，随着国民经济的快速发展，我国的铸造技术得到了迅速发展。铸造生产作为工业生产的基础产业，在机械制造业中占有重要位置。根据大致估计，在机械各行业中铸件重量所占的比例为：机床、内燃机、重型机器约占70-90％；风机、压缩机约占60-80％；拖拉机、农业机械约占40-70％；汽车约占20-30％。 第一节 铸造形成理论基础 流动性和充型能力 合金的凝固与收缩 铸造内应力及铸件的变形、裂纹 铸造合金的偏析和吸气性 一、流动性和充型能力 （一）合金的流动性1. 流动性 流动性是指熔融金属的流动能力。 合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动性试样”的长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈长。 2. 流动性的影响因素1）合金的种类 ?不同种类的合金，具有不同的螺旋线长度，即具有不同的流动性。其中灰铸铁的流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，而铸钢的流动性最差。 2）化学成分和结晶特征 纯金属和共晶成分的合金，凝固是由铸件壁表面向中心逐渐推进，凝固后的表面比较光滑，对未凝固液体的流动阻力较小，所以流动性好，见下图a。 在一定凝固温度范围内结晶的亚共晶合金，凝固时铸件内存在一个较宽的既有液体又有树枝状晶体的两相区。凝固温度范围越宽，则枝状晶越发达，对金属流动的阻力越大，金属的流动性就越差，见下图b。 铁碳合金的流动性与相图的关系见下图。图中表明，纯铁和共晶铸铁的流动性最好，亚共晶铸铁和碳素钢随凝固温度范围的增加，其流动性变差。?? 3）合金的物理性质 与合金有关的物理性质有比热容、密度、导热系数、结晶潜热和黏度。液态合金的比热容和密度越大，导热系数越小，凝固时结晶潜热释放得越多，都能使合金较长时间保持液态，因而流动性越好；液态合金的黏度越小，流动时的内摩擦力也就越小，流动性就越好。 （二）合金的充型能力1. 充型能力  概念：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。合金的流动性是金属本身的属性，不随外界条件的改变而变化，而合金的充型能力不仅和金属的流动性相关，而且也受外界因素的影响。 2. 充型能力的影响因素1）铸型条件a）铸型的蓄热能力 即铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。铸型的热导率和质量热容越大，对液态合金的激冷作用越强，合金的充型能力就越差。 2）浇注条件 a）浇注系统的结构； b）充型压力； c）浇注温度。 二 合金的凝固与收缩 （一）铸件的凝固方式及影响因素 1. 铸件的凝固方式 （1）逐层凝固方式 合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开，这种凝固方式称为逐层凝固。常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金及某些黄铜都属于逐层凝固的合金。 （2）糊状凝固方式  合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固，这种凝固方式称为糊状凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜和某些黄铜等都是糊状凝固的合金。 （3）中间凝固方式  大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。 2. 凝固方式的影响因素 （1）合金凝固温度范围的影响  合金的液相线和固相交叉在一起，或间距很小，则金属趋于逐层凝固；如两条相线之间的距离很大