1、第一章 鑄造成形工藝?yán)碚摶A(chǔ),第一節(jié) 合金的鑄造性能 液態(tài)金屬的工藝性能即金屬在液態(tài)成形過程中表現(xiàn)出的性能。主要有：流動性、收縮性、吸氣性、氧化性、偏析等 一、合金的流動性 1 流動性的概念 金屬的流動性指液態(tài)金屬本身的流動能力 2 流動性的測定 用螺旋型流動性試樣長度來衡量，在相同條件 下，合金在其中流動的長度越長，流動性越好。,目錄,螺旋型標(biāo)準(zhǔn)試樣,3 影響合金流動性的因素 主要有金屬的化學(xué)成分，澆注溫度和物理性質(zhì) 合金的種類及成分的影響 合金的種類不同，流動性也不同，鑄鋼的流動性硅黃銅的鑄鐵的,常用合金的流動性（砂型，試樣截面88mm）,同類合金，化學(xué)成分不同，流動性也不同：純金屬及接近

2、共晶成分的流動好，結(jié)晶范圍越寬，流動性越差,Fe-C合金的流動性與含碳量的關(guān)系,a）在恒溫下凝固,b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固,澆注溫度 提高溫度，合金的粘性降低，流動性增大。 物理性質(zhì) 粘度小的合金流動性大 二、合金的收縮 1、收縮的概念：合金在冷卻凝固過程中，體積和尺寸縮小的現(xiàn)象 2、收縮的構(gòu)成：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮,3、收縮的表示方法,4、影響收縮的因素 化學(xué)成分 合金不同，化學(xué)成分不同，其收縮率也不同； C%含量增大，碳鋼的收縮量增大（相同澆注溫度下，過熱度大，液態(tài)收縮大）；碳以石墨析出時，體積膨脹，故鑄鐵的收縮率小。 澆注溫度 澆注溫度越高，液態(tài)收縮越大，合金的總收縮量也大 鑄型

3、條件 鑄型對鑄件收縮的阻力越大，收縮越小。 鑄件結(jié)構(gòu) 鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對收縮的阻力越大，收縮較小 三、合金的吸氣性 合金在熔煉和澆注時吸收氣體的性能稱為合金的吸氣性 四、合金的偏析 合金凝固后成分的不均勻現(xiàn)象,第二節(jié) 液態(tài)合金的充型,一 充型概念 液態(tài)合金填充鑄型的過程，簡稱充型。 液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整，輪廓清晰鑄件的能力，稱為液態(tài)合金的充型能力。 二 影響充型能力的因素 1 合金的流動性 2 澆注條件 澆注溫度 澆注溫度越高，充型能力越強 充型壓力 液態(tài)合金在流動方向上所受的壓力，壓力越大，充型能力越強 目錄,2 鑄型填充條件 液態(tài)合金充型時，鑄型的阻力將影響合金的流 動速度，

4、而鑄型與合金間的熱交換又將影響合金流 動的時間，因此，鑄型的如下因素對充型能力有顯 著影響。 鑄型的導(dǎo)熱能力 鑄型材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容愈大，對液態(tài)合金的激冷能力愈強，合金的充型能力就愈差。 鑄型溫度 鑄型中的氣體 包括：型腔中的氣體，型砂中的水分汽化，煤粉等有機物燃燒產(chǎn)生的氣體 防止方法：減少氣體來源干型；型砂具有良好的透氣 性；開設(shè)出氣口,第三節(jié) 鑄件的凝固方式,一 鑄件凝固過程中的橫斷面 三個區(qū)域：固相區(qū) 凝固區(qū)： 液固共存區(qū) 液相區(qū) 根據(jù)凝固區(qū)的大小區(qū)分凝固方式 二 鑄件的凝固方式 1 逐層凝固 不存在液固并存的凝固區(qū) 形成條件：純金屬或共晶成分合金 2 糊狀凝固 形成條件：合金的結(jié)晶

5、溫度范圍很寬，鑄件的溫度分布較為平坦 特點：在凝固的某段時間內(nèi)，液固并存的凝固區(qū)貫穿整個界面 3 中間凝固 介于糊狀凝固與逐層凝固之間,目錄,三 鑄件質(zhì)量與其凝固方式的關(guān)系 逐層凝固時，合金的充型能力強，便于防止縮孔和縮松，糊狀凝固時，難以獲得結(jié)晶緊實的鑄件。 結(jié)論： 傾向于逐層凝固的合金便于鑄造，應(yīng)盡量選用，如：灰口鑄鐵，鋁硅合金 當(dāng)必須采用傾向于糊狀凝固合金時（錫青銅、球墨鑄鐵、鋁銅合金），可考慮采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，如選用金屬型鑄造，以減少其凝固區(qū)域。,第四節(jié) 合金的鑄造性能與鑄件質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)目的：1.掌握合金的鑄造性能對鑄件質(zhì)量 的影響 2.掌握澆不足、冷隔、縮孔等鑄造 缺陷的防止方法

6、。教學(xué)重點：合金的流動性及收縮對鑄件質(zhì)量的 影響。教學(xué)難點：鑄造內(nèi)應(yīng)力的形成計劃課時：1學(xué)時,目錄,一 、合金的流動性與鑄件質(zhì)量的關(guān)系 合金的流動性直接影響其充型能力，進而影響鑄件的質(zhì)量，流動性不足易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。,合金的液態(tài)收縮和凝固收縮在鑄件內(nèi)形成縮孔、縮松。合金的固態(tài)收縮在鑄件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力、變形、甚至開裂。 1、縮孔與縮松 液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補充，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞 。大而集中的稱為縮孔，細小而分散的稱為縮松。,二 合金的收縮與鑄件性能的關(guān)系,a.縮孔和縮松的形成,b.縮孔的防止,防止：順序凝固：加冷鐵和冒口 合理確定澆

7、注系統(tǒng)：內(nèi)澆道設(shè)在鑄件的厚壁處，盡量靠近或經(jīng)過冒口 引入金屬液 合理確定澆注工藝：高溫慢澆，頂注 合理應(yīng)用冒口、冷鐵及補貼,冒口 儲存補縮用金 屬液的空腔,尋找熱節(jié)的方法,等溫線法,內(nèi)切圓法,2 鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋,2.1鑄造應(yīng)力的形成及防止 內(nèi)應(yīng)力的形成 內(nèi)應(yīng)力（熱應(yīng)力）是由于鑄件壁厚度不均勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時期內(nèi)各部分收縮不一致而產(chǎn)生的。一般在厚壁處產(chǎn)生拉應(yīng)力，在薄壁處產(chǎn)生壓應(yīng)力。,防止： 基本途徑：盡量減少鑄件各部位間的溫度差，使其均勻冷 設(shè)計上：截面均勻 工藝上：同時凝固，適用于灰鑄鐵和青銅 消除：時效:自然時效和人工時效（去應(yīng)力 退火）,機械應(yīng)力的形成及防止 合金

8、的線收縮受到鑄型、型芯、澆冒系統(tǒng)的機械阻礙而形成的應(yīng)力。 機械應(yīng)力是暫時應(yīng)力。 防止：增加造型材料的退讓性,2.2鑄件的變形與防止 鑄造應(yīng)力使鑄件的精度和使用壽命大大降低。它對鑄件質(zhì)量危害很大，在存放、加工甚至使用過程中鑄件內(nèi)的殘余應(yīng)力將重新分布，使鑄件產(chǎn)生翹曲變形或裂紋，還降低鑄件的耐腐蝕性。,防止：設(shè)計上：壁厚均勻，形狀對稱 工藝上：同時凝固，反變形法,床身的變形,平板構(gòu)件的變形,有一直徑為50mm，高50mm的圓柱形鑄件，已知清理后未發(fā)生變形，假定立即進行切削加工，當(dāng)：中心鉆一30的通孔；車去厚度為15mm的外圓；銑去20mm一邊。如果只考慮軸向變形時，問該鑄件會發(fā)生怎樣的變形？,分析題

9、：,防止鑄件變形的方法： 變形原因：受拉部分產(chǎn)生壓縮變形，收壓部分產(chǎn)生 拉伸變形，以緩解應(yīng)力 防止方法： 設(shè)計上：結(jié)構(gòu)簡單，以減少收縮阻力； 壁厚均勻，厚薄逐步過渡，以減少溫差 設(shè)計加強筋，以增加鑄件剛性 工藝上：反變形法,2.3鑄件的裂紋及防止 熱裂 熱裂的形狀特征是：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、 縫內(nèi)呈氧化色。 防止：減少含S量，減少鑄型阻力 冷裂 冷裂的特征是：裂紋細小，呈連續(xù)直線狀, 縫內(nèi)有 金屬光澤或輕微氧化色。 防止：降低內(nèi)應(yīng)力 避免應(yīng)力集中 降低含P量,三 合金的吸氣性與鑄件質(zhì)量的關(guān)系,溶解在合金中的氣體因合金的凝固、冷卻、溶解度下降而析出，使鑄件形成氣孔 氣孔的危害：破壞了金屬材質(zhì)的連續(xù)性，減少了鑄件的截面，產(chǎn)生應(yīng)力集中。導(dǎo)致：鑄件的力學(xué)性能，特別是鑄件的沖擊韌性、疲勞強度下降，使高致密鑄件產(chǎn)生滲漏而報廢 氣孔種類： 侵入氣孔，砂型或砂芯受熱而產(chǎn)生的氣體侵入金屬內(nèi)部而形成的氣孔，通過降低型砂的發(fā)氣量，增強砂型的排氣能力，正確設(shè)計澆冒口防止 反應(yīng)氣孔，合金液與型砂的水分、冷鐵、芯撐之間或合金內(nèi)部某些元素、化合物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的氣孔。通過嚴(yán)格控制型砂的水分，降低合金液的含氣量，保證冷鐵、芯撐干燥、無銹、無油漆。 析出氣孔，合金冷凝時溶解于合金液中