【正文】 第 2章 鑄造 ? 鑄造基礎(chǔ) ? 鑄造方法 ? 鑄造工藝設(shè)計(jì) ? 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性 ? 鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢 ? 本章小結(jié) 鑄造實(shí)習(xí) 鑄造 定義 定義 :制造鑄型 、 熔煉金屬 并將熔融金屬 澆入鑄型 凝固 后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的金 屬 零件或毛坯 的成形方法。 砂型鑄造： 占 90%以上 特種鑄造： 金屬型、壓力、低壓、離心、熔模 …… 鑄造 鑄件： 機(jī)床 70%~90%、農(nóng)業(yè)機(jī)械 40%~70%...... 優(yōu)點(diǎn) **工藝適應(yīng)性強(qiáng)，鑄件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 幾乎不受限制； **常用的合金都能鑄造； **原材料來源廣泛； **價(jià)格低廉； **設(shè)備投資較少。 優(yōu)點(diǎn) 不銹鋼鑄件 燃汽灶銅頭 汽車鑄件 加工中心車床鑄件 鈦合金鑄件 HT300鑄件 電機(jī)鑄件 儀器儀表鋁鑄件 鑄件展示 ? 缺點(diǎn) 工藝因素影響較大，鑄件易出現(xiàn) 澆不到、冷隔、縮孔、氣孔、裂紋等缺陷，組織疏松，晶粒粗大。 ? 應(yīng)用 形狀復(fù)雜 、特別是 內(nèi)腔形狀復(fù)雜 的零件或毛坯，尤其是要求 承壓、抗振或耐磨 的零件。 質(zhì)量不穩(wěn)定，鑄件的力學(xué)性能一般遠(yuǎn)不及塑性成形件 。 缺點(diǎn) 返回第 2章 鑄造 第 2章 鑄造 ? 鑄造基礎(chǔ) ? 鑄造方法 ? 鑄造工藝設(shè)計(jì) ? 零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性 ? 鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢 ? 本章小結(jié) ? 鑄造基礎(chǔ) ? 金屬液的充型能力 金屬液充滿鑄型型腔，獲得 輪廓清晰 、 形狀 準(zhǔn)確的鑄件 的能力。 決定鑄件的質(zhì)量 。 1．金屬的流動(dòng)性： 金屬液 本身的流動(dòng)能力 ? 衡量方法 ： 螺旋型流動(dòng)試樣長度 流動(dòng)性好 * * 充型能力強(qiáng)； * * 易于獲得輪廓清晰、壁薄 而形狀復(fù)雜的鑄件； * * 易于防止各類鑄造缺陷 。 鑄鋼 ： 200mm ； 灰鑄鐵 ： 1500mm 鑄造基礎(chǔ) 金屬液的充型能力 1．金屬的流動(dòng)性 流動(dòng)性不好，易產(chǎn)生澆不到、冷隔 流動(dòng)性不好，易產(chǎn)生澆不到、冷隔 錄像 （ 1）合金成分 決定： 結(jié)晶方式 粘度 相同溫度下的 過熱度 已結(jié)晶表面光滑程度 共晶成分 和 純金屬 流動(dòng)性最好 （ 2）合金的質(zhì)量熱容、密度和 熱導(dǎo)率 質(zhì)量熱容和密度大 ，含熱量大，保溫時(shí)間長， 流動(dòng)性好 ； 熱導(dǎo)率小 ，散熱慢，流動(dòng)性好； 影響合金流動(dòng)性的因素 影響合金流動(dòng)性的因素 （ 1）合金成分（ 2）合金的質(zhì)量熱容、密度和 熱導(dǎo)率 逐層 凝固 中間凝固 糊狀凝固 2．鑄型條件 ⑴ 鑄型的蓄熱系數(shù) ： 蓄熱系數(shù) 越大，激冷能力越強(qiáng)， 充型能力越低。 例： 用蓄熱系數(shù)小的造型材料 ； 型腔壁噴涂料 ⑵ 鑄型溫度 ： 溫度 ↑→ 冷卻速度 ↓ ，保持液態(tài)時(shí)間 ↑ 例： 金屬型預(yù)熱 150~400186。C ⑶ 鑄型中的氣體 ： 氣體 ↑→ 充型阻力 ↑ 應(yīng)：水少、排氣孔 3．澆注條件 ⑴ 澆注溫度 ： 澆注溫度 ↑→→粘度低 ↓ 保持液態(tài)時(shí)間 ↑ 過高 →→縮孔 ↑氣孔 ↑ 粘砂 ↑ ⑵ 充型壓力 ： 壓力 ↑→→流動(dòng)性 ↑ 過大 →→金屬飛濺 ↑氧化 ↑ →→氣體來不及排出 →→氣孔、澆不到 鑄件的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、壁厚過小等，也使金屬液充型困難 2．鑄型條件 3．澆注條件 ? 金屬的收縮特性 鑄造合金從 液態(tài)凝固和冷卻至室溫 過程中產(chǎn)生的體積和尺寸的縮減 。 收縮較大的合金易產(chǎn)生 縮孔 、 縮松 缺陷 ， 以及因鑄造應(yīng)力的出現(xiàn)而易產(chǎn)生 變形 、 裂紋 等鑄造缺陷 。 1．金屬收縮的階段 液態(tài) 收縮 凝固 收縮 固態(tài) 收縮： 體積收縮、 形狀變化、尺寸減??；形成縮孔、縮松 線尺寸的縮??；產(chǎn)生鑄造應(yīng)力并引起變形、裂紋 金屬的收縮特性 2．影響收縮的因素 (1)金屬的化學(xué)成分 灰鑄鐵收縮小 原因： 碳 大部分 以石墨 形態(tài) 析出 ，石墨比容大， 抵消部分體積收縮。 ⑵ 澆注溫度 澆注溫度 ↑ → 液態(tài)收縮 ↑ → 總體積收縮 ↑ ⑶ 鑄型條件 各部分冷卻速度不同 → 收縮相互制約鑄型、型芯等阻礙 → 不能自由收縮。 阻礙越大，收縮越小 合金種類 體收縮率（ %） 線收縮率（ %） 鑄造碳鋼 白口鑄鐵 灰鑄鐵 10～ 12～ 14 5～ 8 ～ ～ ～ 2．影響收縮的因素 3．縮孔與縮松 (1)縮孔： 補(bǔ)縮不良 產(chǎn)生的孔洞 特征： 形狀極不規(guī)則 （多為 倒錐形 ）、 孔壁粗糙 并 帶有枝狀晶 ，常出現(xiàn)在 鑄件最后凝固的部位 。 ? 純金屬、共晶合金 和 凝固溫度范圍窄的合金 凝固時(shí)呈 逐層凝固 方式 ， 易產(chǎn)生 縮孔 缺陷 3．縮孔與縮松 縮孔 （ 1） 鑄件在凝固過程中，由于 補(bǔ)縮不良 產(chǎn)生的孔洞 外層凝固 完全凝固 凝固層增厚 (2) 縮松： 分散而細(xì)小的縮孔 。 借助高倍放大鏡才能發(fā)現(xiàn)的縮松稱為 顯微縮松 。 鑄件有縮松缺陷的部位，在氣密性試驗(yàn)時(shí) 易滲漏 。 特征： 軸線附近 和 熱節(jié)部位 （即 鑄件中厚度較大，冷速較慢的金屬積聚處） ? 凝固溫度范圍越寬，糊狀凝固越明顯，鑄件 越易產(chǎn)生縮松缺陷 (2) 縮松： 鑄件斷面上出現(xiàn)的 分散而細(xì)小的縮孔 。 (3) 縮孔和縮松的防止： 縮孔和縮松均使鑄件的 力學(xué)性能下降 ，甚至因產(chǎn)生 滲漏而報(bào)廢 ，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┯枰苑乐埂? 1） 采用 順序凝固 原則 定義：使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分依次凝固的原則。 ? 實(shí)施方法： 內(nèi)澆道 +冒口 +冷鐵 “熱節(jié)”，“冒口”，“冷鐵”，“內(nèi)切圓法” (3) 縮孔和縮松的防止： 1） 采用 順序凝固 原則 ?目的： 實(shí)現(xiàn)自薄部向著冒口方向順序凝固、依次補(bǔ)縮，最終將 縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中 。 特點(diǎn)： 可 獲得致密 的鑄件，使鑄件各部分的 溫差加大 ，易產(chǎn)生 內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋 ，增加了鑄件 成本 。 應(yīng)用 ： 收縮較大、凝固溫度范圍較小的合金， 如鑄鋼、碳硅含量低的灰鑄鐵、鋁、青銅等合金以及壁厚差別較大的鑄件。 2）加壓補(bǔ)縮 鑄型置于 壓力罐 中，澆注后使鑄件在 壓力下凝固 可顯著減少顯微縮松。 3）選擇合適的合金 不同成分的合金，凝固方式不同，總體積收縮量不同； 共晶成分的鐵碳合金凝固區(qū)間最小，收縮量最小。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)使 碳、硅含量在 ％ 附近。 2）加壓補(bǔ)縮 3）選擇合適的合金 4．鑄造應(yīng)力 鑄件由于 受阻收縮 、 熱作用 和 相變 等因素引起的內(nèi)應(yīng)力。 (1)收縮應(yīng)力 固態(tài)收縮時(shí)，因 鑄型、型芯、澆冒口及鑄件本身結(jié)構(gòu) 阻礙收縮而引起的鑄造應(yīng)力。 收縮應(yīng)力是 暫時(shí)存在 的應(yīng)力，會(huì) 自行消失 。但在高溫下，若某瞬間鑄件上某部位的 收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力之和 超過其 抗拉強(qiáng)度 時(shí)，就可能 產(chǎn)生裂紋 。 ?減小措施： 提高型（芯）砂的退讓性，合理設(shè)置澆注系統(tǒng)和及時(shí)開箱落砂等措施，可有效地減小收縮應(yīng)力 4．鑄造應(yīng)力（ 1） 收縮應(yīng)力 (2) 熱應(yīng)力 凝固和冷卻過程中，不同部位 溫差造成不均勻收縮并互相牽制 。 鑄件凝固冷卻后， 熱應(yīng)力 將殘留在鑄件內(nèi)部。 1）熱應(yīng)力的形成過程 熱應(yīng)力的分布： 厚部（后冷），受拉； 薄部（先冷處），受壓 0~τ1 ： 兩桿塑性變形使力消失 τ 1~τ 2 ： 2桿塑性變形使力消失 τ2~τ 室 ： t1 t室 t2 t室 1桿收縮量 2桿收縮量 1桿受