1-JZX-精密铸造培训-铸造的基础技术知识ppt课件.ppt
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1、1第一节第一节 概述概述 第二节第二节 铸造的工艺基础铸造的工艺基础第三节第三节 砂型铸造砂型铸造第四节第四节 特种铸造特种铸造铸铸 造造2 金属的成形方法可分为金属的成形方法可分为铸造、塑性成形(或称压力加铸造、塑性成形(或称压力加工)、切削加工、焊接和粉末冶金工)、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。五大类。 铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一,与其铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一,与其它工艺方法相比,它具有成本低,工艺灵活性大,适合生它工艺方法相比,它具有成本低,工艺灵活性大,适合生产不同材料、形状和重量的铸件,并适合于批量生产。产不同材料、形状和重量的铸件,并适合于批量生产。
2、 第一节第一节 概概 述述 但它的缺点是公差较大,易产生但它的缺点是公差较大,易产生内部缺陷。内部缺陷。3砂型铸造是主要方法,占整个铸件生产的70%80%。绿色铸造的关键:“绿色砂型铸造”。41、铸造工艺方法概述:、铸造工艺方法概述:第一节第一节 概概 述述567低压铸造铸造成形特种铸造自硬砂型粘土砂型、CP法离心铸造石膏型铸造半固态铸造8910 第二节第二节 铸造的工艺基础铸造的工艺基础q 定义:定义:铸造是指将熔融态的金属(或合金)浇注于铸造是指将熔融态的金属(或合金)浇注于特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。q 铸造的基本过程:铸造的基
3、本过程:11q 实质:实质:液态金属(或合金)充填铸型型腔并在其中液态金属(或合金)充填铸型型腔并在其中 凝固和冷却。凝固和冷却。砂型铸造概略图砂型铸造概略图12q 主要影响因素主要影响因素 铸造的主要影响因素主要体现在二个方面:一是影响铸造的主要影响因素主要体现在二个方面:一是影响充型的主要因素和影响凝固收缩的主要因素。充型的主要因素和影响凝固收缩的主要因素。13 改善金属改善金属的流动性的流动性加快凝固中液体的补缩加快凝固中液体的补缩排除内部夹杂物和气体排除内部夹杂物和气体形成薄壁复杂的铸件形成薄壁复杂的铸件有利于有利于 实验如右图所示:实验如右图所示:14 T浇注浇注t凝固凝固流动性流动
4、性粘度粘度充填路径充填路径充型能力充型能力15 P充型充型V流动流动充型能力充型能力 16 在铸件凝固过程中,对铸件质量影响较大的主要在铸件凝固过程中,对铸件质量影响较大的主要是固液两相并存的凝固区的宽窄。是固液两相并存的凝固区的宽窄。 纯金属和共晶成分的合纯金属和共晶成分的合金在凝固中因为不存在固液金在凝固中因为不存在固液两相并存的凝固区,所以固两相并存的凝固区,所以固体与液体分界面清晰可见,体与液体分界面清晰可见,一直向铸件中心移动。一直向铸件中心移动。17 铸件在结晶过程中,当结铸件在结晶过程中,当结晶温度范围很宽,且铸件截面晶温度范围很宽,且铸件截面上的温度梯度较小,则不存在上的温度梯
5、度较小,则不存在固相层,固液两相共存的凝固固相层,固液两相共存的凝固区贯穿整个区域。区贯穿整个区域。 大多数合金的凝固是介于逐大多数合金的凝固是介于逐层凝固和糊状凝固之间,称为中层凝固和糊状凝固之间,称为中间凝固。间凝固。18 一般认为:铸模的冷却能力越大,越有利于在结晶一般认为:铸模的冷却能力越大,越有利于在结晶过程中保持较大的温度梯度,从而利于柱状晶区的发展。过程中保持较大的温度梯度,从而利于柱状晶区的发展。 柱状晶择优取向,晶界往往容易富集第二相,特别是柱状晶择优取向,晶界往往容易富集第二相,特别是在两种位向交叉面是受力的薄弱环节,轧制时容易开裂。在两种位向交叉面是受力的薄弱环节,轧制时
6、容易开裂。 因此,钢铁或镍合金(塑形较差)应避免柱状晶的出因此,钢铁或镍合金(塑形较差)应避免柱状晶的出现;而有色金属,有时要求获得柱状晶。现;而有色金属,有时要求获得柱状晶。19 收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过程中,其体积或尺寸缩减的现象。程中,其体积或尺寸缩减的现象。分为三类,液态收缩、凝固收缩和固态收缩。分为三类,液态收缩、凝固收缩和固态收缩。铸件温度降低铸件温度降低浇注温度浇注温度室温室温凝固终止温度凝固终止温度开始凝固温度开始凝固温度液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收缩固态收缩固态收缩 体积收缩体积收缩线收缩线收缩20是指单位体积的收缩量
7、(体积收缩率)。是指单位体积的收缩量(体积收缩率)。是指单位长度上的收缩量(线收缩率)。是指单位长度上的收缩量(线收缩率)。 %100110VVVV%100110LLLL 其中其中 V V0 0,L L0 0表示铸件在高温表示铸件在高温T T0 0时的体积和一维方向的长度;时的体积和一维方向的长度; V V1 1,L L1 1表示铸件在高温表示铸件在高温T T1 1时的体积和一维方向的长度。时的体积和一维方向的长度。 21在铸模尺寸设计时必须考虑铸件的收缩因素。即利在铸模尺寸设计时必须考虑铸件的收缩因素。即利用每种材料特定的收缩率和实际铸件的尺寸,来换算成铸用每种材料特定的收缩率和实际铸件的尺
8、寸,来换算成铸模型腔的尺寸。模型腔的尺寸。 合金的收缩给铸模的设计和铸件的精密成形等带来较合金的收缩给铸模的设计和铸件的精密成形等带来较大困难,是多数铸造缺陷产生的根源。大困难,是多数铸造缺陷产生的根源。 ) 表表2-1 2-1 典型合金的收缩率典型合金的收缩率V V22 q 铸造缺陷铸造缺陷缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时,在铸件缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时,在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。先先凝固区域堵住液凝固区域堵住液体流动的通道,体流动的通道,后凝固区域收缩后凝固区域收缩所缩减的容积得所缩减的容积得不到补充。
9、不到补充。23 疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时,在铸件疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时,在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温度梯度较小时,凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存度梯度较小时,凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存的区域。随着树枝晶长大,该区域被分割成许多孤立的小的区域。随着树枝晶长大,该区域被分割成许多孤立的小熔池,各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充,最熔池,各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充,最后形成了形状不一的分散性孔洞后形成了
10、形状不一的分散性孔洞即缩松即缩松。 另外,疏松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无另外,疏松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无法排除所致。不过,疏松内表面应该是光滑,近似球状。法排除所致。不过,疏松内表面应该是光滑,近似球状。24显著降低铸件的机械性能,造成铸件渗漏等。显著降低铸件的机械性能,造成铸件渗漏等。采取顺序凝固的办法避免缩孔、疏松的出现。采取顺序凝固的办法避免缩孔、疏松的出现。顺序凝固示意图顺序凝固示意图安装冒口或放置冷铁等工安装冒口或放置冷铁等工艺措施,使铸件上远离冒艺措施,使铸件上远离冒口的部位先凝固口的部位先凝固(图中(图中),尔后在靠近冒口的,尔后在靠近冒口的部位凝固部位凝
11、固(图中(图中、),最后是冒口本身凝固。最后是冒口本身凝固。是指通过在铸件上可能出现疏松的后大部位是指通过在铸件上可能出现疏松的后大部位25内置冷铁法内置冷铁法外置冷铁法外置冷铁法26 设置冒口法设置冒口法 冒口、冷铁共用法冒口、冷铁共用法27 在铸件的固态收缩阶段会引起铸造应力。在铸件的固态收缩阶段会引起铸造应力。铸造应力铸造应力相变应力相变应力热应力热应力机械应力机械应力28 铸件特殊位置的裂纹示意图铸件特殊位置的裂纹示意图29以有利于释放铸造应力为原则;以有利于释放铸造应力为原则;1 1、采用正确的铸造工艺(、采用正确的铸造工艺(正确设计浇注系统、补缩系统等);正确设计浇注系统、补缩系统
12、等);2 2、铸件形状设计要求简单、对称和厚薄均匀;、铸件形状设计要求简单、对称和厚薄均匀;3 3、对铸件进行热处理。、对铸件进行热处理。 鼓鼓 泡泡 渗渗 漏漏30 冷冷 隔隔 未未 注注 满满31第三节第三节 砂型铸造砂型铸造 砂型铸造砂型铸造是指用砂粒制备铸型来生产铸件的铸造方是指用砂粒制备铸型来生产铸件的铸造方法。可追溯到公元前法。可追溯到公元前30004000年,用石头和金属型做年,用石头和金属型做出铜器。出铜器。砂型铸造概略图砂型铸造概略图32砂型铸造过程砂型铸造过程33a. 粘土砂铸造粘土砂铸造典型铸造方法典型铸造方法34b. 自硬砂(树脂砂、水玻璃砂)自硬砂(树脂砂、水玻璃砂)
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