《铸造成型》幻灯片PPT.ppt
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1、铸造成型幻灯片PPT合金在液态成型过程中表现出的工艺性能称为合金在液态成型过程中表现出的工艺性能称为铸造性能。它包括液态合金的充型能力,合金铸造性能。它包括液态合金的充型能力,合金的凝固与收缩,铸造应力与裂纹,吸气与偏析的凝固与收缩,铸造应力与裂纹,吸气与偏析等。等。液态合金填充铸型型腔的过程称为充型。液态合金填充铸型型腔的过程称为充型。充型能力是使液态金属充满型腔并使铸件形状充型能力是使液态金属充满型腔并使铸件形状完整、轮廓清晰的能力。它首先与合金本身的完整、轮廓清晰的能力。它首先与合金本身的流动性有关,同时浇注条件、铸型填充条件、流动性有关,同时浇注条件、铸型填充条件、铸件构造等对充型能力
2、也有影响。铸件构造等对充型能力也有影响。1概念:概念:指液态金属的流指液态金属的流动能力,在铸造过程中即表现动能力,在铸造过程中即表现为液态金属充填铸型的能力。为液态金属充填铸型的能力。合金流动性的大小,通常以螺合金流动性的大小,通常以螺旋形试样的长度来衡量。旋形试样的长度来衡量。合金的流动性愈好,充型能力愈强,流动性良合金的流动性愈好,充型能力愈强,流动性良好时,不仅易于铸造出轮廓清晰、薄而复杂的好时,不仅易于铸造出轮廓清晰、薄而复杂的铸铸件,而且有助于合金在铸型中收缩时得到补充,件,而且有助于合金在铸型中收缩时得到补充,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体的上有利于液态金属中的非金属夹杂物
3、和气体的上浮浮与排除。假设流动性缺乏,那么铸件易产生浇与排除。假设流动性缺乏,那么铸件易产生浇缺乏、缺乏、冷隔、缩孔、气孔、夹渣等缺陷。冷隔、缩孔、气孔、夹渣等缺陷。合金的种类合金的种类 不同合金,其浇注温度和不同合金,其浇注温度和凝固温度范围均不一样。凝固温度范围均不一样。如:如:铸铁铸铁 导热性差,不易散导热性差,不易散热,凝固慢,流动性好;热,凝固慢,流动性好;铸钢铸钢 熔点高,散热快,熔点高,散热快,凝固快,流动性差;凝固快,流动性差;铝合金铝合金 导热性好,散热快,导热性好,散热快,流动性差;流动性差;等等。等等。合金的成分合金的成分 不同成分的铸造合金主要是由于其结晶特点的不同不同
4、成分的铸造合金主要是由于其结晶特点的不同而影响其流动性的。而影响其流动性的。纯金属及共晶合金在恒温下结晶,结晶时液态金属纯金属及共晶合金在恒温下结晶,结晶时液态金属从表层逐层向中心凝固,对金属液的流动阻力小,流动从表层逐层向中心凝固,对金属液的流动阻力小,流动性好。性好。其它合金的结晶是在一定温度范围内凝固,固态的其它合金的结晶是在一定温度范围内凝固,固态的树枝状晶体对金属液的流动阻力大,流动性差。树枝状晶体对金属液的流动阻力大,流动性差。1浇注温度浇注温度 浇注温度愈高,合金的粘度下降,金属液的流浇注温度愈高,合金的粘度下降,金属液的流动阻动阻力减小;且因过热度高,金属液的流动时间长,力减小
5、;且因过热度高,金属液的流动时间长,所以流所以流动性好。动性好。但浇注温度过高,铸件易产生缩孔、缩松、粘但浇注温度过高,铸件易产生缩孔、缩松、粘砂、砂、气孔等缺陷。因此在保证足够流动性的前提下,气孔等缺陷。因此在保证足够流动性的前提下,浇注温浇注温度不易过高。通常遵循度不易过高。通常遵循“高温出炉,低温浇注高温出炉,低温浇注的原那么。的原那么。通常灰铸铁的浇注温度为通常灰铸铁的浇注温度为12001380;铸钢的浇注温度为铸钢的浇注温度为15201620;铝合金的浇注温度为铝合金的浇注温度为680780;形状复杂或薄壁件取上限。形状复杂或薄壁件取上限。液态合金在流动方向上所受到的压力越大,液态合
6、金在流动方向上所受到的压力越大,充型能力愈好。充型能力愈好。3.铸型特点铸型特点1铸型蓄热能力铸型从熔融合金中吸收和传铸型蓄热能力铸型从熔融合金中吸收和传递热量的能力递热量的能力2铸型温度铸型温度3铸型构造铸型构造4铸型中的气体铸型中的气体 总之,铸型中凡能增加金属流动阻力、降低总之,铸型中凡能增加金属流动阻力、降低流速、加快冷却速度的因素,均能降低合金的流流速、加快冷却速度的因素,均能降低合金的流动性;反之,那么可提高合金的流动性。动性;反之,那么可提高合金的流动性。二二.合金的凝固合金的凝固逐层凝固:纯金属或共晶成分的合金是恒温凝固,逐层凝固:纯金属或共晶成分的合金是恒温凝固,凝固区宽度几
7、乎为零,凝固前沿清楚地将液、固凝固区宽度几乎为零,凝固前沿清楚地将液、固相分开,由表层逐层向中心凝固。相分开,由表层逐层向中心凝固。糊状凝固:合金的结晶温度范围很宽,且铸件的糊状凝固:合金的结晶温度范围很宽,且铸件的温度分布较为平坦,凝固时,铸件外表并不存在温度分布较为平坦,凝固时,铸件外表并不存在固体层,而液、固并存的凝固区贯穿整个断面,固体层,而液、固并存的凝固区贯穿整个断面,先呈糊化而后再固化。先呈糊化而后再固化。中间凝固:多数合金的凝固介于两者之间,为中中间凝固:多数合金的凝固介于两者之间,为中间凝固方式。间凝固方式。铸件质量与其凝固方式密切相关。一般,逐层凝铸件质量与其凝固方式密切相
8、关。一般,逐层凝固时,合金的充型能力强,便于防止缩孔和缩松;糊固时,合金的充型能力强,便于防止缩孔和缩松;糊状凝固,那么难以获得结晶严密的铸件。状凝固,那么难以获得结晶严密的铸件。1.合金收缩的概念合金收缩的概念 液态合金在液态、凝液态合金在液态、凝固态和固态过程中所发生固态和固态过程中所发生的体积和尺寸减小的现象的体积和尺寸减小的现象叫做收缩。叫做收缩。收缩是铸件中许多缺收缩是铸件中许多缺陷如:缩孔、缩松、热陷如:缩孔、缩松、热裂、应力、变形和裂纹裂、应力、变形和裂纹等产生的根本原因。等产生的根本原因。液态收缩液态收缩 凝固收缩凝固收缩 固态收缩固态收缩金属液温度下降,液面降低,液态金金属液
9、温度下降,液面降低,液态金属体积减小。与浇注温度有关属体积减小。与浇注温度有关液态金属凝固,体积显著减小。与液态金属凝固,体积显著减小。与合金结晶的温度范围有关合金结晶的温度范围有关固态金属继续冷却,体积减小。一般固态金属继续冷却,体积减小。一般直接表现为铸件外型尺寸的变小。直接表现为铸件外型尺寸的变小。合金的总收缩为上述三种收缩的总和。其中合金的总收缩为上述三种收缩的总和。其中液态收缩液态收缩和和凝固收缩凝固收缩形成铸件的形成铸件的缩孔和缩松缩孔和缩松,固,固态收缩使铸件产生态收缩使铸件产生内应力、变形和裂纹内应力、变形和裂纹。液态收缩时,合金从液态收缩时,合金从浇注温度冷却到液相浇注温度冷
10、却到液相线温度。体收缩线温度。体收缩 凝固收缩时,合金从凝固收缩时,合金从液相线温度冷却到固液相线温度冷却到固相线温度。体收缩相线温度。体收缩 固态收缩时,合金从固态收缩时,合金从固相线温度冷却到室固相线温度冷却到室温。温。线收缩线收缩合金的收缩量可用体收缩率和线收缩率来表示。合金的收缩量可用体收缩率和线收缩率来表示。体收缩率体收缩率:单位体积的变化量。:单位体积的变化量。线收缩率线收缩率:单位长度的变化量。:单位长度的变化量。1化学成分化学成分 不同种类的合金,收缩率不同;同类合金,不同种类的合金,收缩率不同;同类合金,化学成分不同,收缩率也不同。化学成分不同,收缩率也不同。C、Si:强烈促
11、进铸铁石墨化,铸铁体收缩减:强烈促进铸铁石墨化,铸铁体收缩减 小一般每析出小一般每析出1%的石墨,铸铁体积的石墨,铸铁体积 约增加约增加2%;S:对铸铁石墨化有一点阻碍,铸铁收缩增大:对铸铁石墨化有一点阻碍,铸铁收缩增大;Mn:可抵消对:可抵消对S 石墨化的阻碍作用,适量的石墨化的阻碍作用,适量的 Mn 可使铸铁收缩减小。可使铸铁收缩减小。合金的浇铸温度越高,过热度越大,液态收合金的浇铸温度越高,过热度越大,液态收缩也越大,总收缩也越大。因此在满足足够流动缩也越大,总收缩也越大。因此在满足足够流动性的前提下,尽量采用低的浇注温度。遵循性的前提下,尽量采用低的浇注温度。遵循“高高温出炉,低温浇铸
12、温出炉,低温浇铸 的原那么。的原那么。3铸件构造与铸型条件铸件构造与铸型条件 由于铸件各局部冷速不同,铸型和型芯对铸由于铸件各局部冷速不同,铸型和型芯对铸件收缩的阻力,因此铸件的实际线收缩率比合金件收缩的阻力,因此铸件的实际线收缩率比合金自由收缩率小。自由收缩率小。缩孔与缩松缩孔与缩松1 缩孔与缩松的形成缩孔与缩松的形成 浇入铸型的液态合金在凝固过程中,假设浇入铸型的液态合金在凝固过程中,假设液液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充,态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充,在铸件最后凝固的部位会形成空洞,容积大而在铸件最后凝固的部位会形成空洞,容积大而集中的是缩孔,容积小而分散的是缩松。集中
13、的是缩孔,容积小而分散的是缩松。2 缩孔与缩松的防止缩孔与缩松的防止控制铸件的凝固过程控制铸件的凝固过程 采用采用“顺序凝固顺序凝固 的措施,使铸件按规定方向的措施,使铸件按规定方向从一局部到另一局部逐渐凝固,在铸件最后凝固从一局部到另一局部逐渐凝固,在铸件最后凝固地方,设置冒口来补缩。地方,设置冒口来补缩。采用采用“同时凝固的措施,在铸件较厚部位放同时凝固的措施,在铸件较厚部位放置冷铁,使其各部位之间的温差尽可能小,冷却置冷铁,使其各部位之间的温差尽可能小,冷却速度尽量一致,以使整个铸件尽量一起凝固。速度尽量一致,以使整个铸件尽量一起凝固。顺序凝固原那么适用于收缩大或壁厚差异较大,顺序凝固原
14、那么适用于收缩大或壁厚差异较大,易产生缩孔的铸件。其缺点是:铸件各局部温差易产生缩孔的铸件。其缺点是:铸件各局部温差大,会引起较大的热应力,此外,由于要设置冒大,会引起较大的热应力,此外,由于要设置冒口,增大了金属的消耗及切除毛口的工作量。口,增大了金属的消耗及切除毛口的工作量。同时凝固原那么适用于收缩小或壁厚均匀的薄壁同时凝固原那么适用于收缩小或壁厚均匀的薄壁铸件,采用同时凝固原那么,铸件热应力小,但铸件,采用同时凝固原那么,铸件热应力小,但在铸件中心往往产生缩松。在铸件中心往往产生缩松。对构造复杂的铸件,既要防止产生缩孔和缩松对构造复杂的铸件,既要防止产生缩孔和缩松,又要减小热应力,防止变
15、形和裂纹,这两种凝固又要减小热应力,防止变形和裂纹,这两种凝固原那么可同时采用。原那么可同时采用。合理应用冒口、冷铁等工合理应用冒口、冷铁等工艺措施艺措施 冒口一般设置在铸件冒口一般设置在铸件厚厚壁和热节部位,尺寸应保壁和热节部位,尺寸应保证证比补缩部位晚凝固,并有比补缩部位晚凝固,并有足足够的金属液供给,形状多够的金属液供给,形状多为为圆柱形。圆柱形。冷铁通常是用铸铁、冷铁通常是用铸铁、钢钢和铜等金属材料制成的激和铜等金属材料制成的激冷冷物,与冒口配合,可扩大物,与冒口配合,可扩大冒冒口的有效补缩距离。口的有效补缩距离。1铸造应力:铸造应力分为热应力和机械应力铸造应力:铸造应力分为热应力和机
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