材料加工技术2铸造.ppt
第二章 铸造成型,2.1概述一铸造：把金属加热熔化后注入铸型的型腔中，待金属液冷却后获得铸件的一种生产工艺方法。,二特点：优点：1适应范围广。材料广；尺寸几乎不限（壁厚 可从0.3mm到1m）；批量不限。2成本低。形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、床身、气缸体等。在金属切削机床中，铸件占机床总重量75%以上，而生产成本仅占1530%。缺点：组织疏松，晶粒粗大，缺陷多；力学性能差；工序多，难以精确控制。,2.2金属液态成型理论一 铸件的凝固：合金从液态转变为固态的过程。经历填充、凝固、收缩、吸气、偏析和形成非金属夹杂的过程，又称结晶，经历形核和长大的过程。1 铸件的温度场：合金液充满型腔后，在凝固和冷却的某瞬间，铸件横截面上的温度分布曲线。,图.圆柱体铸件某瞬间横断面上的温度场,2铸件的凝固方式：a逐层凝固:纯金属或共晶合金。没有凝固区，TL=TS。b糊状凝固：凝固温度范围宽，表面枝晶固体将金属液分割开，充型和补缩能力变差。c中间凝固：1-逐层凝固+糊状凝固+液相 2-逐层凝固+糊状凝固。,2铸件的凝固方式：a逐层凝固:纯金属或共晶合金。没有凝固区，TL=TS 易产生缩孔,b糊状凝固：凝固温度TLTS 宽，表面枝晶固体将金属液分割开，充型和补缩能力变差。易缩松。（表层散热快凝固结壳，内部较宽的液、固共存的凝固区，枝晶易粗化成等轴晶组织。其相互连接成固体以后(约70)，将液态金属分割为许多小的封闭区，其收缩时得不到补充，形成小而分散的孔洞。）,二 液态金属充型能力：液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。（充不到、冷隔、砂眼、气孔等-充型不利）影响因素：1）合金流动性金属液流动的最大长 度表示。2）浇铸温度高，流动性好。三铸件的收缩：合金液浇铸到型腔，在液态、凝固态、固态冷却中体积减少的现象。1）缩孔：逐层凝固固液温度相同。2）缩松：糊状凝固结晶温度范围宽。,消除缩孔：1）实现顺序凝固。2）实现同时凝固。,四 合金铸造性能：合金易于液态成形而获得优质铸件的能力。包括：流动性、凝固温度范围、吸气性等。,2.3砂型铸造一 砂型铸造工艺路线：制造模型、准备型砂、制作砂型、烘干砂型、合箱、熔炼金属、浇铸、铸件清砂、检验。,二铸件结构工艺性1 合理均匀的壁厚：厚流动性好，太厚易缩孔、缩松；2 壁连接应平缓、圆滑：尖角定向结晶应力大；3 连接处避免交叉和锐角：交叉金属多易缩孔、缩松。交叉用交错或环状接头代替；锐角用圆滑+直角过渡。4 轮形铸件辐条形式：直辐条用弯曲辐条代替，避免应力大。5 少用型芯和模块：活块改加厚结构。6 减少分型面。7 垂直于分型面的壁上应设计结构斜度。,2.4特种铸造,定 义：除砂型铸造外的铸造方法一、熔模铸造：用易熔材料刷模，表面包覆若干层耐火涂料，刷成型壳，熔出易熔料，高温焙烧即可浇注的铸造方法。1.熔模铸造工艺过程：熔模组的制造：蜡基50%的石蜡+50%的硬脂酸熔模材料：树脂基松香,制造熔模方法：用压力将模料压入压型型腔，凝固后取出按一定分布方式熔焊在浇口棒熔模上，组成模组。,图1 熔模制备,图2 熔模模组制备,型壳制造：耐火涂料石英粉水玻璃涂于熔模组表面，撒上一层细石英沙，然后自然硬化，多次重复涂料，撒上石英砂和硬化，得到砂粒逐渐增大有59层砂壳组成的型壳。,图三 造型,脱模型壳熔烧：用热水法或高压蒸汽法脱出腊模，型壳8001000焙烧，净化内腔提高硬度。浇铸、落砂、切割浇口、打磨铸。,2.熔模铸造特点优点:精度高：尺寸公差达CT46,Ra=3.5 12.5。发动机叶片，无机加余量要求。适于各种合金铸造。无分型面：热壳浇注，金属充型性好，最小孔直径0.5mm最小壁厚0.3mm。,缺点：工艺复杂，生产周期长。热壳铸，组织粗大，力学性能差。受型壳强度限制，不能制造大铸 件（小于25kg）。,二、金属型铸造（永久型铸造）：在重力作用下，将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。1.金属型材料：一般用铸铁，也可以用碳素钢或合金钢。2.金属型铸点工艺：预热：金属导热好，金属液充型能力 差所以要预热。（大于150）喷涂料：耐火涂料0.30.4mm保护表 面耐金属冲蚀。浇注、开型、取铸件、清理。,3.金属型铸造特点：优点：铸件冷却快，组织致密，力学性 能高。尺寸精度高，公差等级CT7CT9 粗糙度Ra3.212.5mm。生产率高，易于机械化、自动化。缺点：不透气，无退让性，工艺设计难度大 适于轴瓦、轴套、活塞、简单缸体的 生产。,三、压力铸造：熔融金属在高压下高速充型，并 在压力下凝固的铸造方法。压 力：几几十兆帕 充填速度：0.550m/s 时 间：0.010.25s1.压铸工艺：在压铸机上，预热金属铸型，喷涂料、合型、压射金属、凝固、开铸型，顶出铸件。,2.铸造特点：优点：尺寸精度高CT4CT7表面质量好，Ra1.612.5mm 铸件强度高，可生产复杂薄壁铸件（小于1mm)。效率高缺点：充型快，气体来不及排出，有气孔，不能加工和热处理。设备投资大，生产准备周期长。,思考题：1 砂型铸造结构工艺性主要包括哪些方面？2 简述熔模铸造、金属型铸造、压力铸造工艺过程。,
