文档介绍：金属工艺学5
铸造
第一章铸造工艺基础铸造定义:将液态金属浇注到具有与零件形状、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。
优缺点:
1)可制造形状复杂(尤其内腔)的毛坯。
2)适应范围广。(零件的材料、大小、批量不受限制)
3)铸件成本低。(可直接利用废机件和切屑,加工余量小,设备费用低)
实例: 汽车发动机曲轴、机床床身、飞机叶轮、航天器内精密复杂件等铸件。
第一节液态合金的充型
铸造的缺点:(1)生产过程复杂,影响因素多。(2)易产生缺陷,废品率较高。(3)力学性能低于塑性成形件。
充型能力的影响因素:流动性,浇注条件,铸型特点。
影响流动性因素:
合金种类:灰口铸铁,硅黄铜,流动性最好,L≈ 1000mm。铸钢的流动性最差,L≈ 200mm; 成分:共晶合金的流动性最好;
结晶特征:结晶间隔越小,则流动性越好;
粘度:粘度越大,流动性越差;对充型能力均有影响因素:
对充型能力均有影响因素:
:导热系数和比热容越大,激冷越大,充型能力越差。
:温度↑,充型能力↑,所以金属型要预热;
:铸型的排气能力↑,流动阻力↓,充型能力↑;(烘干、开设出气口,增加透气性。)
:不宜太复杂。最小壁厚表2-1(wall thickness)
:直浇道高度、内浇道截面积、型腔表面粗糙度。
思考题:
1、设计铸件时,壁厚应不小于最小允许壁厚,是为了防止产生:( )A裂纹; B变形; C铸件强度和刚度不足;
D冷隔或浇不到。
,其中以( )的影响最为显著。
①浇注温度; ②充型压力; ③化学成分; ④铸型填充条件。
3铸件的壁太薄,容易产生( )和等( )缺陷。
①裂纹; ②浇不足; ③气孔; ④冷隔。
5下图所示的A、B、C三种成分的铸铁中,流动性最好的是( )。
第二节铸件的凝固与收缩
收缩是产生缩孔、缩松、内应力、变形、裂纹的基本原因
铸件的凝固方式:1)逐层凝固;2)糊状凝固;3)中间凝固
合金的凝固方式影响铸件质量。
逐层凝固的合金产生缺陷的倾向小。
合金的收缩经历三阶段:液态收缩;凝固收缩;固态收缩。
合金的收缩率与化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件有关。
铸铁的最好。
影响铸件收缩的主要因素:1)化学成分:铸钢和白口铸铁收缩率大;灰铸铁、球铁小。
2)浇注温度:T↑→收缩率大。
3)铸件结构:壁厚不均匀→收缩受阻→收缩率小;
4)铸型条件:铸型、型芯阻碍收缩→收缩率小。
液态收缩和凝固收缩是产生缩孔、缩松的基本原因
逐层凝固易缩孔,糊状凝固易缩松。顺序凝固:在铸件可能出现缩孔的厚大部位,通过增设冒口或冷铁等工艺措施,使铸件上远离冒口的部位先凝固,尔后是靠近冒口的部位凝固,冒口本身最后凝固。
结果:使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属的补充,而将缩孔转移到冒口之中。缺点:浪费金属,加大成本;加大温度差,加大内应力,易变形、开裂。
应用:用于体收缩率大的合金,必须补缩的场合如铸钢、铝青铜、铝硅合金等。
第三节铸造内应力、变形和裂纹内应力的形成:铸件的固态收缩受到阻碍而引起的内应力。是铸件变形、开裂的根本原因。固态收缩是铸件变形、开裂的根本原因。热应力——由于铸件壁厚不均匀冷速不一,致使同时期内线收缩不一致而相互牵制所引起。
结论:铸件厚壁或心部受拉应力,薄壁或表层受压应力。
预防热应力的基本途径:是尽量减少,各个部位间的温度差,使其均
匀地冷却。要求:壁厚均匀;同时凝固原则.
同时凝固:从工艺上采取必要的措施,使铸件各部分的冷却速度尽量相等,以达到铸件各部分几乎同时凝固完结。
措施:将浇口开在铸件薄壁处以减缓冷却速度;在厚壁处放置冷铁以加快其冷却速度。缺点:铸件心部易缩孔缩松。
优点:减少铸造内应力,防止变形裂纹,省去冒口省工省料。
顺序凝固和同时凝固比较:
顺序凝固用于收缩大或壁厚差距较大,易产生缩孔的合金铸件,如铸钢、铝硅合金等。定向凝固补缩作用好,铸件致密,但铸件成本高,内应力大。
同时凝固用于凝固收缩小的灰铸铁。铸件内应力小,工艺简单,节省金属但同时凝固往往使铸件中心区域出现缩松,组织不致密。
减少和消除应力的措施:
结构—壁厚均匀,圆角连接,结构对称。
工艺—同时凝固,去应力退火。
选材—选用线收缩率小、弹性模量小的合金。
铸型—设法改善铸型、型芯的退让性,合理设置浇冒口。
热处理—对铸件进行时效处理。
自然时效、热时效(去应力退火)和共振时效。
铸件的变形与防