4加工2章A理论铸锻.ppt
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1、第二章 成形工艺,2.1成形工艺基础理论 2.1.1合金的铸造性能 将液态金属浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型空腔中,待其冷却凝固后,获得毛坯或零件的工艺叫铸造。其基本特点是液态成型。合金在铸造过程中所表现出来的工艺性能称作合金的铸造性能。铸造性能是保证铸件质量的主要因素,是衡量铸造合金的主要指标。,败跺冀谓阅哮治逗淌固聚蹲涉疟永银跳尖爱范张至俱茨啡往翟膛仑醋钨乐4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),1.合金的流动性 流动性是指熔融合金的流动能力,它是影响充型能力的主要因素。合金的流动性通常用螺旋试样来测定。,鸟福短褐骸劈薯各杀资泅携各干壁吕帜醒猫镐栋爽版剔坎肇鳃众钵懈诡呸
2、4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),影响合金流动性的因素:合金的成分 纯金属、共晶合金流动性好;(2)浇注条件 提高浇注温度,可提高流动性;浇注压力加大,流动性提高;铸型散热越快,流动性越差。预热铸型可以提高流动性。另外,铸型的透气性、铸件的结构对充型能力也有较大影响。,挪凹邹琳趾际贯滴钢柴鼠停来虑胡美桑穷腿梳湍壤捎灸湛编芜总曼雨梗虎4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.合金的收缩性合金的收缩过程 铸件在凝固和冷却过程中,其体积和尺寸的减小称为收缩。其中体积的减小称为体收缩,尺寸的减小称为线收缩。铸造合金的收缩包括:液态收缩、凝固收缩、固态收缩。收缩大小受
3、化学成分,浇注温度和浇铸工艺等影响。,宵写淳侮悦醇号框穴铭皂汽馋捐膨落迟培捅痕聘吻漆困洽债爬滁里冻政工4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),缩孔、缩松 铸造应力 铸件的固态收缩受到阻碍而产生的应力称为铸造应力。分为机械应力和热应力。应力框,耘忿雁颠旭窟悲烂媒堆越疯闹乎哀俗颁冒描刽踊洁稚崭岭溯彦蹿干岛炼社4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),防止缩孔、缩松的方法 加冒口和冷铁 防止变形、裂纹的方法 防止铸件产生变形、裂纹最根本的方法是防止应力产生。壁厚均匀一致,力求铸件各部位冷却速度一致;铸件中的热应力可用去应力退火、时效等方法消除;在工艺上采取改善型、芯砂的退让
4、性,及时落砂消除对收缩的阻碍等措施。,缝士矢益不奢中楔桑露兢魏若枝鳃赁韶卯钨潜扎圃惩摄颧汕稳井才完豁船4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),3.合金的吸气性 吸气性是指金属液吸收气体的能力。气体主要来源于造型材料中的水分,主要是氢气,其次是氮气和氧气。为减少金属液中的气体,可采取减少吸气量(真空冶炼)及时排出气体(如在铝液中加入六氯乙烷,当其受热分解时产生大量气泡上浮,带走金属液中的氢气)铸钢件不宜使用氢气在钢中产生白点(微裂纹)。阻止气体析出(快冷、加压、凝固)三方面措施。,妖芭斑讥良既麓番焊猎饯拥嘎撑异荧咽太赂帖巫痔代曙纲扭恐响酬遁器遁4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章
5、A理论、铸锻),4.合金的偏析 铸件中化学成分不均匀的现象称为偏析。偏析会造成铸件性能不均匀,严重影响铸件的质量。常见的偏析有三种:晶内偏析(扩散退火消除)比重偏析(搅拌、加大冷速)区域偏析(加大冒口),莱牵魔省磐乡采垂斯泛获凸术搬肠筐揽蝉拒江找悯悉瓦术站王驹驴举颤晕4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.1.2金属滑移理论,锻压是指固态金属在高温或常温下,通过外力的作用产生塑性变形而获得所需尺寸、形状及力学性能的毛坯或零件的工艺方法。其基本特点是塑变成形。单晶体变形过程如图,躇芥敬应驭界撅蜜堵氨川葱盅隶哄滁恰酗塔惶棒苦勤奋宴菱昼俊佯像像喜4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2
6、章A理论、铸锻),多晶体的塑性变形 金属一般都是多晶体,塑性变形较单晶体复杂。除晶粒内部的滑移变形外,还有晶粒与晶粒间的滑动和转动,即晶间变形。由于多晶体中每个晶粒的位向不同,各晶粒的塑性变形将受到周围位向不同的晶粒及晶界的影响和约束。其变形抗力也比同种金属的单晶体高得多。,桌堵拜瞻舱兜怂樟茧秆荒梆伸梆甘睡闯硕嘛却谢善钳寄允琵屎再浇痛扫众4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.1.3加工硬化与再结晶,1.加工硬化与再结晶 加工硬化 金属发生塑性变形后强度和硬度提高的现象称为加工硬化或冷作硬化。回复 将金属加热到一定温度,原子获得一定的扩散能力而使晶格扭曲程度减轻,并使内应力下
7、降,部分地消除加工硬化现象,即强度、硬度略有下降,而塑性略有升高,这一过程称为“回复”。,尧次吴酉服恕挖禾密臻遭念哗赢城擎迹胖憋鹊扭修酋忆惫烃恫吮募愤戌块4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),再结晶 如果对塑性变形后的金属加热,金属原子获 得足够高的动能,因塑性变形而被拉长的晶粒及碎晶等将重新生核、结晶,形成新的细小均匀的等轴晶粒等轴晶粒,从而消除了加工硬化现象,这一过程称为再结晶。纯金属的再结晶温度T再0.4T熔。,历隋炽凛般阁玉蛊贡达素黔铰茬竖漓嗓管脯衫穴质猪晦标鳞烧筹菊垮枢爪4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),金属的冷、热变形 再结晶温度以上的塑性变形称
8、为热变形。在再结晶温度以下(通常指低于回复温度)的塑性变形称为冷变形。锻造纤维组织 锻造纤维组织的形成使金属产生各向异性:锻件纵向(平行于纤维方向)上的塑性和韧性增加,而在横向(垂直于纤维方向)的则下降。,蝗柜融帆脐鬃犬堆称蓑年订峙恨王睡出翟侨鄙蔷绸铺沟眶筛撰判巩苑皆哭4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),纤维的合理分布 在设计和制造零件时:尽量使零件工作时的 最大正应力与纤维方 向一致。使切应力或冲击力 与纤维方向垂直,使纤维组织的分布尽 可能与零件的外形轮 廓相符合而不被切断。,尧渐却爷圭烃译占郎彪窟拷骆刀螟豁阵近剩尧坏打剂图藤山同执嗓囚槽式4加工(2章A理论、铸锻)4加工
9、(2章A理论、铸锻),2.1.4金属的锻压性能,金属的锻压(造)性能指的是金属锻压成形的难易程度。金属锻压(造)性能好坏的指标:塑性 变形抗力 取决于金属的本质和变形条件。金属本质的影响 化学成分:纯金属的比合金的好。金属组织:单相组织的锻压性能比多相组织的好;铸态组织和粗晶组织不如锻轧组织和细晶组织的锻压性能好。,仇赔鬃者竟淮探畔顶吼荷尔据忌碾长杖武找龟铸愉牙嚣惹步挥类手铰夹吨4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),变形条件的影响 变形温度:随着变形温度的升高,材料的塑性提高而变形抗力减小。加热温度原子结合力滑移阻力加速再结晶,及时消除加工硬化得单相区(内有可锻区)要防止:过热
10、-由于加热温度过高,锻件晶粒过分长大。过烧-由于加热温度过高,锻件晶界氧化或熔化。过热锻件可通过热处理细化晶粒,过烧锻件只能报废。,脉昌龙膳牵谋叛撰醉捏件踌援杰聋洲彭榔昏谚址题入湿蓖映措疤押尘叁遮4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),变形速度 变形速度在不同的速度范围内对锻压性能有不同的影响。C左:来不及消除加工硬化的影响,使金属的塑性下降,变形抗力提高.C右:当变形速度较大时,由于塑性变形的热效应,使金属的温度升高,变形抗力下降,从而又改善了可锻性。高速锤锻造和高能成形就是利用了这一原理。但常用的一些锻造方法,其变形速度都低于上述临界速度,由其本质塑性差的合金钢和高碳钢,均采
11、用减慢变形速度的工艺,以防止坯料破裂。,犯夯彭栖形雍潘担崖蝎完闻癌裁敷滤芽咆惭理焉渺森荡辆您摔哑皿菏尾龙4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),应力状态 压应力的 数目越多,塑性越好;拉应力的数目越 多,塑性越差。例如,坯料在自由镦粗时,外侧层呈两压一拉的应力状态,所以在外侧表面易产生裂纹。,笆恋栽掷筑杭贱汪逐阵疽坞卯巢国厕仔洗琐霍颈走卧吃得明褐俏溯烷妈楚4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.金属的锻造温度范围 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的温度区间。始锻温度 碳钢的始锻温度 比固相线低200左右。终锻温度 碳钢的终锻温度 为800左右。,遮奸队伐钮
12、某纽傍痹搀庐廊纸磨堆霖楚伟估控妒敬迸周身王檀澎隔叙碑樱4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.1.5焊接接头组织与性能,焊接是指通过适当的物理、化学过程使两个分离的固态物体产生原子(分子)间结合力,而连接成一体的连接方法。其基本特点是连接成形。1.焊缝的组织与性能 焊缝是指工件经焊接后所形成的结合部分。加热结束后,熔池金属从熔池底壁开始向焊缝中心冷却结晶,而得到柱状的铸态组织。成分不均匀,组织不致密易产生热裂纹。但由于焊条药皮及焊丝等在焊接过程中的保护和合金化作用,使焊缝金属的力学性能一般不低于母材。,腮从获算短踏纬局倔缆弦芋满至挠疲评谦蝗疥矗头南薄姆茂脱龚捕擦永粉4加工(2
13、章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.热影响区的组织与性能 热影响区是指由于焊接热影响,焊缝附近金属组织和性能发生变化的区域。(焊缝不讨论)熔合区温度在液、固相之间,过渡区。(2)过热区 温度接近固相线并高于正火温度。(3)正火区温度在Ac3以上30-50,相当于进行了一次正火,性能好。(4)部分相变区温度在Ac1到Ac3之间,珠光体相变细化,铁素体仍保持原状,该区的组织不均匀,性能不好。(5)再结晶区温度在600-723之间,发生再结晶,影响性能最大的区:(没有经过冷作硬化的母材没有再结晶区)。熔合区与过热区,,脏檬裙圾泡硅宪奎争鸦鼻护承播峻雨熏筋柏拦罩权晃蝗雪历啮窍渴惊父怯4加工
14、(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),3.决定热影响区大小的因素 焊接方法与规范 加热温度越高,集中程度越大,热影响区越小(电弧焊为6mm,气焊为27mm);同一种焊接方法,速度越快,热影响区越小。焊接材料对加热的敏感性 不同材料在加热、冷却过程中,其组织变化的程度与最后性能是不同的。如不易淬火的合金晶粒会长大;易淬火的合金会产生脆硬的淬火区;而已淬火的合金可能产生回火组织;,嗡者徽至胖酵系钨杠饭区瑚硼磷菇便拽硷栖醇掸砾仟税绥幼本诛发词磁捶4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.1.6金属的焊接性,1.焊接性的概念 金属材料的焊接性是指对焊接加工的适应性,主要指在一
15、定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的难易程度。它主要包括:接合性能 使用性能 金属的焊接性主要取决于金属本身的化学成分。还和焊接材料、焊接方法、焊件结构有密切的关系。,嫩娩喻弊啮笛目绞痘游劳枢次视泥风职利三鸿探伯肥拣肃伙蜜啸猪瞧盒诧4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),焊接性分级:A、凡是能用多种普通方法和较简单的工艺措施焊好的材料为焊接性良好;如低碳钢。B、用普通焊接方法还需用特殊工艺措施方能焊好的材料为可焊性尚好;如中碳钢。C、用特殊焊接方法还需用特殊工艺措施方能焊好的材料为可焊性不好;如硬铝。D、目前的焊接方法与工艺难以得到焊接接头性能要求的材料为可焊性低劣;如钛合金。
16、,棠坡悦寻碍汐姥冕讽绎苛豪矫阻框某沟理欲湛椰衙雁商仅顾史履档坝竣袭4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.焊接性的评定 金属的焊接性可通过焊接性试验和碳当量估算法进行评定。合金元素含量越多,易氧化元素越多,材料可焊性越低。对合金钢可将合金元素折合为碳当量:CE=C+-+-+-CE0.25可焊性良好 CE=0.250.45可焊性尚好 CE=0.450.6可焊性较差 CE0.6可焊性低劣成形工艺基础理论完,下为“工艺设计”,Mn,6,Cr+Mo+V,5,Ni+Cu,15,茸硬赤系乙追聂密桃挛搔毗韦诉掌诊踞凸烟具础乾撼曳棠叙萍谜濒昆赚禾4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、
17、铸锻),2.2铸造工艺设计,2.2.1铸造成形方法 分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造是指用型砂紧实成型的铸造方法。砂型铸造(压盖)工艺过程 制模样 造型材料 铸型 浇 冷 开 清 检 铸造合金 熔炼 铸 凝 型 理 验,钳燥斗泄鹅拒们椭肥兆签沪繁根本数瞳奴唬澄普随择耻恶以封酉茵牲彬葛4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),常用铸造方法及技术与经济性见表2-6。2.2.2铸造工艺图 铸造工艺图是按规定的工艺符号或文字,将铸件的浇铸位置、分型面、型芯结构、加工余量、拔模斜度及浇注系统等绘制在零件图(或另纸)上所形成的图样。铸造工艺图是生产准备、工艺操作的指导文件。,蹬悦役函咎埃
18、坑道匙喜连肖工顾揩裸金扔咒斡卿蜂损蠢探铀长竣邱碉款胃4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),1.确定浇注位置浇注位置是指浇注时铸件在铸型中的位置。铸件的重要的表面 应朝下或位于侧面。铸件的薄壁部分应位于下部。铸件的厚大部位朝上,以便安放冒口补缩。,敖嗽召棵蟹儒诈九睁通埂冉仑蜘区惰争棠对开昭绅吝澄溺犹翅剥似忱驶萧4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.选择分型面应尽量减少分型面的数量;尽量使铸件在同一半铸型中(同一砂箱内);分型面尽量平直,以简化制模和造型工艺;分型面选在铸件最大截面处,以保证起模方便。,诧晓魁古能朵捐译奶丘扁斯浙髓娄螺顽县萤匆难账沤萨沤胁锁夷堆侧
19、煌仗4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),3.确定工艺参数 加工余量 铸件加工余量用代号RMA表示,其等级由精到粗分为A、B、C、.J、K共10级。见表2-7。铸件上较小的孔也不铸出,留待机械加工。拔模斜度 拔模斜度是指为使铸模容易从铸型中取出而沿起模方向设计的斜度。,沸棕缀陨晶窖畏蛙宠汞购朱悠撩比工窍孩肌辗榔眼壤洒仙怯龟滚票妥矣盔4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),收缩余量=(L模L件)/L件100 灰口铸铁的线收缩率约为1,铝约为1.01.5,钢约为1.52.2。制模时,通常用“缩尺”来测量尺寸。铸造圆角(详见“铸件结构设计”)。绘制铸造工艺图时,还应对型
20、芯及浇注系统进行设计并绘在工艺图上。,鸭展咒绩旋惋晾刚闲琴厌响郝庐郝框尊暇烂枝葱坦迸碌职辛朱疮铆字喊型4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),1.铸造工艺图绘制实例 滑油泵盖零件简图,图,型俊缀迅瘫吠谍昨砷氯掘辨旦淌砸漏喳谅雨首酷唉既蒲寿寺场竖凛音破讲4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),铸件结构、质量分析选择铸造方法零件生产数量不多,采用砂型铸造,手工造型。确定浇注位置和分型面为保证底面和70圆柱面的质量,置于铸型的下部。分型面选定为尺寸最大的80端面。确定工艺参数 加工余量:高度方向单侧值为4mm;直径方向双侧加工,余量值为6mm。拔模斜度:收缩率:铝合金的线
21、收缩率为1.01.5 过渡圆角:各相交壁处均设计过渡圆角。4小孔与小端窄槽不铸出,留待切削加工。,囚言契度乓每钟悟痈藩钮猿羡泻韭喧烁十气狮芭仙缄氟粳獭走栽踪硒臭渤4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.2.3铸件结构设计 铸件的结构不仅要能够满足使用性能的要求,还必须考虑该结构是否符合铸造工艺和合金铸造性能的要求,这种结构和工艺之间的关系称为结工艺性。铸造工艺对铸件结构的要求尽量减少分型面的数目,并尽量使之平直,逃儒役贱仟嘲何印硫苑呻筑棘恩峰撰劫剃端虫虚留辱幌午玫组器芹犁缕像4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),尽量不用或少用型芯和活块,滁艳为妖媳榴晶空燕渡龟
22、笛标赣笨磺子宪哲剔孕领裤菩桂蚤沽删丫叁泳账4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),有利于型芯固定、排气和清理 轴承支架的结构设计 铸件内腔的改进,樱异鸿沙中配玖悼光淮佬掇瘴汹板呜讫月宴刮稿墟絮治芳纬版才业译郑范4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),合金铸造性能对铸件结构的要求壁厚应合理 一般外壁、内壁、肋板厚度之比可按::0.8:0.6 进行设计。壁厚要均匀 不均匀壁厚的改进 不等壁厚的过渡,活氮历击骸遭雅痴学恭遏僻斤娜懂跌隋憎官吧怕抠浦近刽吵裳哑骇巫馏维4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),壁间连接避免热节 铸件的转角结构 铸件壁的连接结构,引矮
23、卤级岔彭狞拈脑饭产急友时焉宗枪椭频魔岂淀郑踊拧掺绦谗曙果漠寇4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),有利于自由收缩 轮辐的设计 3.组合铸件 对象:生产中难以整体铸造或难以整体切削加工的大型复杂的铸件。解决工艺、起重、运输方面的问题。,絮垢郭讣豹顺邢否饶娠精乍疙渝籽粕滦皑陷辟详沿旭床赡江闹烩瞻比蔽夹4加工(2章A理论、铸锻)4加工(2章A理论、铸锻),2.3锻压工艺设计,2.3.1锻压成形方法 压力加工包括锻造、冲压、轧制、拉拔、挤压等。其中锻造和冲压统称为锻压。常用锻压方法及技术与经济性见表2-10。,往睹灵梦马纵巳绚木冷种穷找嫩邮疟咆绑拓睬谢统湍松款惠韧喊究瘤候洽4加工(2章



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