湖大材料工程基础课件第二章-材料的液态成型.ppt
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- 材料 工程 基础 课件 第二 液态 成型
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1、材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形2材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形3材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形4材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形5材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形6材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形7材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形8早在5000多年前的夏商初期,能冶炼红铜
2、和青铜制品,浇出了形状简单的铜制器。材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形9材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形10 材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形11材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形12材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形13衡量方法衡量方法材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形14一般规律是在合金状态图上对应一般规律是在合金状态图上对应
3、于于纯金属、共晶成分和金属间化合物纯金属、共晶成分和金属间化合物的地方的地方流动性出现最大值,而有结晶温度范围的地流动性出现最大值,而有结晶温度范围的地方流动性下降,且在最大结晶温度范围附近方流动性下降,且在最大结晶温度范围附近出现最小值。出现最小值。合金中杂质元素对流动性也有影响:凡是能形合金中杂质元素对流动性也有影响:凡是能形成低熔点化合物,降低液相线温度并能使合成低熔点化合物,降低液相线温度并能使合金液粘度和表面张力减小的元素,均能提高金液粘度和表面张力减小的元素,均能提高合金的流动性。相反,会降低台金流动性。合金的流动性。相反,会降低台金流动性。合金成分合金成分材料科学与工程学院材料科
4、学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形15 合金的物理性质合金的物理性质:合金的物理性质主要是比热、:合金的物理性质主要是比热、密度、导热系数、结晶潜热和粘度等。密度、导热系数、结晶潜热和粘度等。比热和密度较大比热和密度较大,合金本身含有较多热量,在相同合金本身含有较多热量,在相同过过热度下,保持液态时间长、流动性好。热度下,保持液态时间长、流动性好。导热系数小导热系数小,共晶合金不仅热量散失慢,保持流动时共晶合金不仅热量散失慢,保持流动时间长,而且在凝固期间液固共存的两相区窄,流动阻力间长,而且在凝固期间液固共存的两相区窄,流动阻力小,故流动性好。小,故流动性好。加入合金元素
5、后,一般都使导热系数明显降低。但加入合金元素后,一般都使导热系数明显降低。但有时加入合金元素,会改变合金的结晶特性,使流动性有时加入合金元素,会改变合金的结晶特性,使流动性降低。如,在降低。如,在A1合金中加入少量的合金中加入少量的Fe或或Ni,初晶变为发,初晶变为发达的树枝晶,并出现针状达的树枝晶,并出现针状FeAl3使流动性显著降低,在使流动性显著降低,在A1合金中加合金中加Cu,结晶温度范围扩大,也降低流动性,结晶温度范围扩大,也降低流动性。材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形16 材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础
6、材料的液态成形17材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形18铸型中水分和煤粉含量对低硅铸铁充型能力的影响铸型中水分和煤粉含量对低硅铸铁充型能力的影响材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形19材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形20 如果铸件的体积相同,在相同的浇注条件下,折算厚如果铸件的体积相同,在相同的浇注条件下,折算厚度小的铸件,由于它与铸型的接触表面积相对较大,度小的铸件,由于它与铸型的接触表面积相对较大,热量散失快,充型能力差。在铸件壁厚相同时,直壁热量散失快,充型
7、能力差。在铸件壁厚相同时,直壁比水平壁容易充满。比水平壁容易充满。铸件结构越复杂,厚薄部分铸件结构越复杂,厚薄部分过渡面越多,将会增加型腔结构的复杂程度,从而增过渡面越多,将会增加型腔结构的复杂程度,从而增大流动阻力,故充型困难。大流动阻力,故充型困难。材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形21材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形22材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形23材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形24材料科学与工程学院
8、材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形25:外壳部等轴晶外壳部等轴晶+中间柱状晶中间柱状晶+中心等轴晶中心等轴晶 因为在凝固过程中,微小的晶粒在模(冷的)顶部形因为在凝固过程中,微小的晶粒在模(冷的)顶部形成并向底部下陷,成为晶体进一步生长的核心。这样成并向底部下陷,成为晶体进一步生长的核心。这样的晶核总是或多或少地均匀分布,所以使凝固组织包的晶核总是或多或少地均匀分布,所以使凝固组织包含有等轴晶。含有等轴晶。材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形26材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形27
9、材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形28材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形29VV球球柱柱rr33342球球柱柱323柱柱球球rrSkVt2/SVSVtt22球球球球柱柱柱柱球球柱柱 SS22柱柱球球)4()4(222222rrr柱柱球rr4494柱柱球球)23(94340.76材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形30 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
10、收缩体积收缩线收缩线收缩材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形31是指单位体积的收缩量(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)。其中其中 V0,L0表示铸件在高温表示铸件在高温T0时的体积和一维方时的体积和一维方向的长度;向的长度;V1,L1表示铸件在高温表示铸件在高温T1时的体积和一维方时的体积和一维方向的长度。向的长度。%100110 VVVV%100110 LLLL 材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形32缩孔缩松材料科学与工
11、程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形33材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形34(a)(a)液态收缩液态收缩(b)(b)浇口冻结表层凝壳浇口冻结表层凝壳(c)(c)凝固收缩液面下降凝固收缩液面下降(d)(d)形成缩孔铸件凝固形成缩孔铸件凝固(e)(e)固态收缩固态收缩材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形35缩松:缩松:形成的基本原因也是金属的液态收缩和凝形成的基本原因也是金属的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩。固收缩大于固态收缩。但形成缩松的基本条件是金属的结晶温度范围较但形成缩松的
12、基本条件是金属的结晶温度范围较宽,呈体积凝固方式宽,呈体积凝固方式(糊状凝固糊状凝固)。(a)(a)(b)(b)凝壳内液固共存凝壳内液固共存(c)(c)内部糊状内部糊状(d)(d)内部凝固内部凝固(e)(e)形成缩松形成缩松(f)(f)固态收缩固态收缩材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形36材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形37 铸件在凝固后的冷却过程中继续发生固态收铸件在凝固后的冷却过程中继续发生固态收缩,有些合金在固态下还要发生相变而伴有收缩缩,有些合金在固态下还要发生相变而伴有收缩或膨胀,从而引起铸件的
13、体积和尺寸的变化。此或膨胀,从而引起铸件的体积和尺寸的变化。此时,如果这种变化受到阻碍,铸件内将产生内应时,如果这种变化受到阻碍,铸件内将产生内应力,称为力,称为铸造应力铸造应力。材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形38材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形39材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形40材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形41材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形42材料科学与
14、工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形43材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形44 同时凝固同时凝固:热裂、应力、变形小。:热裂、应力、变形小。材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形45材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形46(a a)晶粒相碰)晶粒相碰 (b b)晶粒平行生长)晶粒平行生长晶界偏析的形成晶界偏析的形成材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形47材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022
15、-8-4材料工程基础材料的液态成形48材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形49材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形50材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形51 鼓鼓 泡泡 渗渗 漏漏 冷冷 隔隔 未未 注注 满满材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形52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
16、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材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形53材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形54材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形55 砂型铸造砂型铸造是指用砂粒制
17、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。法。砂型铸造概略图砂型铸造概略图材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形56q 铸模设计:铸模设计:浇注位置:浇注位置:指浇注时铸件再铸型中所处的位置。指浇注时铸件再铸型中所处的位置。分型面:分型面:指铸型的分割或装配面。指铸型的分割或装配面。正确设置浇注位置和分型面是完成造型、取模、设置正确设置浇注位置和分型面是完成造型、取模、设置浇冒系统和安装砂芯的需要。浇冒系统和安装砂芯的需要。正确选择收缩量、正确选择收缩量、机械加工余量和拔模机械加工余量和拔模斜度等。斜度等。拔模斜度拔模斜度材料科学与
18、工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形57材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形58材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形59材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形60机器造型机器造型(芯芯)材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形61材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形62材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形63浇注系统的基
19、本结构浇注系统的基本结构 1浇口杯;浇口杯;2直浇道;直浇道;3横浇道;横浇道;4内浇道内浇道材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形64材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形65明冒口(明冒口(1)和暗冒口()和暗冒口(2)材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形66材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形67材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形68材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-
20、4材料工程基础材料的液态成形69材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形70材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形71材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形72材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形73材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形74材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形75材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成
21、形76材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形77a)a)合型,合型,b)b)压铸,压铸,c)c)开型开型 1-1-压射冲头,压射冲头,2-2-压室,压室,3-3-液态金属,液态金属,4-4-定定型,型,5-5-动型,动型,6-6-型腔,型腔,7-7-浇道,浇道,8-8-预料预料材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形781-1-压射冲头,压射冲头,2-2-压室,压室,3-3-液态金属,液态金属,4-4-定型,定型,5-5-动型,动型,6-6-喷嘴,喷嘴,7-7-型腔,型腔,8-8-反料冲头,反料冲头,9-9-预料预料
22、材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形79材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形801-1-液态金属,液态金属,2-2-坩埚,坩埚,3-3-压射冲头,压射冲头,4-4-压室压室5-5-进口,进口,6-6-通道,通道,7-7-喷嘴,喷嘴,8-8-压铸型压铸型材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形81材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形82材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形83材料科学与工程学院
23、材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形84材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形85材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形86材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形87材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形88材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形89材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022-8-4材料工程基础材料的液态成形90材料科学与工程学院材料科学与工程学院2022
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