1、材料成形技術(shù),主講：蓋雨聆 Mobile機(jī)械制造的基本過程,第一章 鑄造,鑄造將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，冷卻凝固后獲得一定形狀的毛坯或零件的方法。,鑄造方法的特點,適于復(fù)雜外形和內(nèi)腔； 適應(yīng)性廣； 形狀尺寸與零件相近，減少切削加工； 性能不如鍛件，質(zhì)量不穩(wěn)定； 勞動條件差。,各類機(jī)械中鑄件比重,本章內(nèi)容,鑄造工藝基礎(chǔ) 鑄造工藝與方法 鑄件工藝設(shè)計 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計,1-1鑄造工藝基礎(chǔ),一、金屬的凝固 1、金屬的凝固,液態(tài),固態(tài),2、鑄件的凝固方式,(a)逐層凝固 (b)中間凝固 糊狀凝固,縮孔縮松,根據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分!,3、影響鑄件凝固方式的

2、因素,（1）合金的結(jié)晶溫度范圍,（2）鑄件的溫度梯度,1）合金的性質(zhì)：低熔點合金溫度梯度??； 2）鑄型的蓄熱能力強，溫度梯度大； 3）澆注溫度高梯度小。,溫度梯度大，凝固區(qū)域窄； 金屬型鑄造減小凝固區(qū)!,二、金屬與合金的鑄造性能,金屬與合金在鑄造成形的工藝過程中，容易獲得外形正確、內(nèi)部健全的鑄件的性質(zhì)。 充形能力 收縮,1.合金的充型能力,充型能力液態(tài)金屬充滿鑄型型腔， 獲得尺寸精確，輪廓清晰 的鑄件的能力。 合金的流動性 澆注條件,（1）合金的流動性液態(tài)合金的流動能力。,冷隔,幾種不同合金流動性的比較,*鑄鐵的流動性,*鑄鋼的流動性,實驗證明鑄鐵的流動性好，鑄鋼的流動性差。,常用合金的流動性

3、,（砂型，試樣截面88）,常用合金的流動性,決定合金流動性的因素,合金的種類: 合金不同，流動性不同. 化學(xué)成分：同種合金中成分不同的合金具有不同的結(jié)晶特點，流動性也不同。 結(jié)晶特性: 恒溫下結(jié)晶，流動性較好；兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶，流動性較差.,（2）澆注條件,澆注 條件,澆注溫度,充型壓力,澆注系統(tǒng),澆注溫度越高，液態(tài)金屬的粘度越小，過熱度高，金屬液內(nèi)含熱 量多，保持液態(tài)的時間長，充型 能力強。,液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力稱為充型壓力。充型壓力越大, 充型能力越強。,澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則流動 阻力越大，充型能力越差。,澆注溫度,灰鑄鐵：12001380 鑄鋼：15201620 鋁合金：680

4、780,充型壓力,澆注系統(tǒng)示意圖,鑄型條件,鑄型的蓄熱能力 鑄型溫度 鑄型中的氣體 鑄件結(jié)構(gòu),2、合金的收縮,（1）（2）體收縮：從液態(tài)到常溫體積改變。 （3）線收縮：固態(tài)合金由高溫到常溫的尺寸改變。,收縮率： 體積收縮是指單位體積的收縮量（體積收縮率）。 線收縮是指單位長度上的收縮量（線收縮率）。,影響收縮的因素,1）化學(xué)成分 碳鋼:含碳量增加,凝固收縮增加，固態(tài)收 縮略減； 灰鑄鐵：碳、硅增加，收縮率減??； 硫阻礙石墨化，增加收縮率。,2）澆注溫度：溫度高，液態(tài)收縮增加。 3）鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件,三、鑄造性能對鑄件質(zhì)量的影響,收縮 縮孔、縮松、應(yīng)力、變形、裂紋。 充型能力 澆不到、冷隔。,

5、1、縮孔和縮松,（1）縮孔和縮松的形成 1）縮孔：逐層凝固鑄件最后凝固部位。,2）縮松：糊狀凝固，厚壁鑄件,縮孔和縮松的形成規(guī)律,合金的液態(tài)收縮和凝固收縮越大（鑄鋼、白口鐵、鋁青銅），越容易形成縮孔。 澆注溫度高，液態(tài)收縮大，容易形成縮孔。 結(jié)晶溫度范圍寬的合金，傾向于糊狀凝固，易形成縮松。純金屬和共晶合金傾向于逐層凝固，易形成集中縮孔。,（2）縮孔和縮松的防止定向凝固原則,閥體的冒口補縮,2、鑄造應(yīng)力,熱應(yīng)力由于鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時期各部分收縮不一致而引起的。 機(jī)械應(yīng)力合金的線收縮受到鑄型或型芯機(jī)械阻礙而形成的應(yīng)力。,（1）熱應(yīng)力,T臨：彈塑性轉(zhuǎn)變溫度 鋼、鑄鐵：

6、620650,厚壁受拉 薄壁受壓,塑性狀態(tài),彈性狀態(tài),（2）機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力）,因鑄件的收縮受到鑄型或型芯等的機(jī)械阻礙而形成的應(yīng)力,（3）減小和消除鑄造應(yīng)力的措施,設(shè)計鑄件時壁厚均勻，形狀對稱。 選用線收縮率小的合金，改善鑄型、型芯的退讓性。 工藝上采取同時凝固。 時效。 自然時效：放置半年以上； 人工時效（去應(yīng)力退火）：550650，24h。 振動時效：在其共振頻率下振動1060min。,同時凝固,3、鑄件的變形與裂紋,鑄造應(yīng)力大于屈服強度 變形 鑄造應(yīng)力大于抗拉強度 裂紋,（1）鑄件的變形,結(jié)論： 厚部、心部受拉應(yīng)力，出現(xiàn)內(nèi)凹變形。薄部、表面受壓應(yīng)力，出現(xiàn)外凸變形。,防止變形方法,設(shè)計鑄

7、件時壁厚均勻，形狀對稱。 工藝上采取同時凝固。 模型制成與鑄件變形相反的形狀，抵消鑄件變形。 時效。,機(jī)床導(dǎo)軌的反變形法,（2）鑄件的裂紋,1）熱裂紋 鑄件在凝固后期，在接近固相線的高溫下形成的。 機(jī)械應(yīng)力超過高溫強度（晶粒間有少量液體） 裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。,影響熱裂紋形成的主要因素,合金性質(zhì)： 結(jié)晶溫度范圍寬,凝固收縮大,熱裂傾向大. 鑄鋼、鑄鋁、可鍛鑄鐵熱裂傾向大 灰鐵、球鐵熱裂傾向小 鑄型阻力:鑄型退讓性,熱裂紋防止措施：,a合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)； b改善鑄型和型心的退讓性； c限制鑄鋼和鑄鐵中的S含量； d選用結(jié)晶溫度區(qū)間小的合金。,2）冷裂紋,受拉伸部位、應(yīng)力集中部

8、位； 細(xì)小、連續(xù)直線狀，有時有輕微氧化色； 減小鑄造應(yīng)力，降低含磷量。,在低溫時形成（常在清理、搬運、加工時震動形成）,冷裂紋防止措施：,a減少鑄造應(yīng)力； b降低合金中P的含量； c去應(yīng)力退火； d設(shè)計鑄件時應(yīng)避免應(yīng)力集中。,3、常見鑄件缺陷及產(chǎn)生原因,1）氣孔 型砂含水過多或起模和修型時刷水過多； 型芯烘干不充分或型芯通氣孔被堵塞； 春砂過緊，型砂透氣性差； 澆注溫度過低或澆注速度太快等,2）砂眼,在鑄件內(nèi)部或表面有型砂充塞的孔眼 型砂強度太低或砂型和型芯的緊實度不夠，故型砂被金屬液沖入型腔； 合箱時砂型局部損壞； 澆注系統(tǒng)不合理，內(nèi)澆口方向不對，金屬液沖壞了砂型； 合箱時型腔或澆口內(nèi)散砂未

9、清理干凈,3）縮孔、縮松,鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如壁厚相差過大，厚壁處未放冒口或冷鐵； 澆注系統(tǒng)和冒口的位置不對； 澆注溫度太高； 合金化學(xué)成分不合格，收縮率過大，冒口太小或太少,縮孔、縮松,4）粘砂,鑄件表面粗糙，粘有一層砂粒 原砂耐火度低或顆粒度太大； 型砂含泥量過高，耐火度下降； 澆注溫度太高； 濕型鑄造時型砂中煤粉含量太少； 干型鑄造時鑄型未刷涂斜或涂料太薄,5）夾砂,型砂熱濕拉強度低，型腔表面受熱烘烤而膨脹開裂； 砂型局部緊實度過高，水分過多，水分烘干后型腔表面開裂； 澆注位置選擇不當(dāng)，型腔表面長時間受高溫鐵水烘烤而膨脹開裂； 澆注溫度過高，澆注速度太慢,6）冷隔,鑄件上有未完全融合的縫隙或洼坑，其交接處是圓滑的 澆注溫度太低，合金流動性差； 澆注速度太