機(jī)械工程材料(已修改)
2025-08-23 12:18 本頁面
【正文】 第八章 鑄 造 概 述 1 第一節(jié) 合金的鑄造性能 2 第二節(jié) 砂型鑄造 3 第三節(jié) 特種鑄造 4 第四節(jié) 鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 何為鑄造？熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法，稱為鑄造。 砂型鑄造 概 述 鑄造的基本過程： 液 態(tài) 金 屬 充 型 鑄 件 凝 固 收 縮 鑄造生產(chǎn)在機(jī)械制造業(yè)中的地位 概 述 砂型鑄造概述 概 述 鑄造產(chǎn)品 概 述 鑄鋁件 球鐵鑄件 鑄 銅 靈山大佛通高 88米，佛體79米，蓮花瓣 9米。 靈山大佛佛體（不含蓮花瓣）由 1560塊 68毫米厚的銅壁板構(gòu)成，焊縫長達(dá) 30余公里。 靈山大佛鑄銅約 700噸，銅板面積達(dá)九千多平方米，約一個(gè)半足球場大小。 由于高科技的運(yùn)用，靈山大佛能抵御 14級臺(tái)風(fēng)和 8級地震的侵襲。 優(yōu)點(diǎn)： 1）可以生產(chǎn)出 形狀復(fù)雜 ，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、床身、機(jī)架等。 2）鑄造生產(chǎn)的 適應(yīng)性廣 ，工藝靈活性大。 工業(yè)上常用的金屬材料均可用來進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸，壁厚可由 1m左右 3）鑄造用原材料大都來源廣泛，價(jià)格低廉，并可直接利用廢機(jī)件，故鑄件 成本較低 。 鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)： 概 述 缺點(diǎn)： 1）鑄造組織疏松、晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種材料的鍛件。 2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。 概 述 二、 鑄件的凝固方式 2 四、鑄造應(yīng)力、變形與裂紋 4 一、 合金的流動(dòng)性及充型能力 3 1三、 鑄造合金的收縮 3 第一節(jié) 合金的鑄造性能 一、 合金的流動(dòng)性及充型能力 (一 )流動(dòng)性 螺旋形標(biāo)準(zhǔn)試樣 流動(dòng)性是熔融金屬的流動(dòng)能力 ， 合金的流動(dòng)性是 以螺旋形流動(dòng)試樣的長度 來衡量 。 試樣越長 ， 流動(dòng)性越好 。 第一節(jié) 合金的鑄造性能 鑄件的主要缺陷及產(chǎn)生原因如圖所示。 第一節(jié) 合金的鑄造性能 第一節(jié) 合金的鑄造性能 常用合金的流動(dòng)性 （砂型，試樣截面 8 8mm） 合金種類 鑄型種類 澆注溫度 （ ℃ ） 螺旋線長度（ mm） 鑄鐵 C+Si=% C+Si=% C+Si=% C+Si=% 砂型 砂型 砂型 砂型 1300 1300 1300 1300 1800 1300 1000 600 鑄鋼 C=% 砂型 砂型 1600 1640 100 200 鋁硅合金（鋁硅明） 鎂合金（含 Al及 Zn） 錫青銅（ Sn=10%,Zn=2%） 硅黃銅（ Si=～ %） 金屬型（ 300℃ ） 砂型 砂型 砂型 680～ 720 700 1040 1100 700～ 800 400～ 600 420 1000 第一節(jié) 合金的鑄造性能 （二）影響合金流動(dòng)性的因素 第一節(jié) 合金的鑄造性能 （二）影響合金流動(dòng)性的因素 鐵碳合金的流動(dòng)性與相圖的關(guān)系 第一節(jié) 合金的鑄造性能 （三）充型能力及其影響因素 充型能力是指液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的合格鑄件的能力 . 1．澆注條件 (1) 澆注溫度。 T澆注 ↑ t凝固 ↑ 流動(dòng)性 ↑ δ粘度 ↓ 充填路徑 ↑ 充型能力 ↑ 第一節(jié) 合金的鑄造性能 (2) 充型壓力。 (3) 澆注系統(tǒng)。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大 2．鑄型條件 蓄熱系數(shù)、溫度以及鑄型中的氣體等均影響流動(dòng)性 P充型 ↑ V流動(dòng) ↑ 充型能力 ↑ 第一節(jié) 合金的鑄造性能 二、鑄件的凝固方式 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具有中間凝固方式。一般將鑄件的凝固方式分為三種類型：逐層凝固方式、體積凝固（或稱糊狀凝固）方式和中間凝固方式。 體積凝固 第一節(jié) 合金的鑄造性能 三、 鑄造合金的收縮 (一 )收縮的概念 把液態(tài)合金在凝固和冷 卻過程中，體積和尺寸 減小的現(xiàn)象稱為 合金的 收縮 。它是鑄造合金本 身的物理性質(zhì)。收縮是 鑄件中許多缺陷如縮 孔、縮松、裂紋、變形 和內(nèi)應(yīng)力等產(chǎn)生的基本 原因。 圖 94 溫度梯度對凝固區(qū)域的影響 合金的收縮經(jīng)歷如下 3個(gè)階段 第一節(jié) 合金的鑄造性能 分類： 分為三類，液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。 鑄件溫度降低 澆注溫度 室溫 凝固終止溫度 開始凝固溫度 液態(tài)收縮 凝固收縮 固態(tài)收縮 體積收縮 線收縮 第一節(jié) 合金的鑄造性能 （二）影響收縮的因素 1. 化學(xué)成分的影響 常用合金中，鑄鋼的收縮率最大，灰鑄鐵最小。碳素鋼隨合碳量的增加凝固收縮率增加，而固態(tài)收縮率略減；灰鑄鐵中碳、硅含量越高，硫含量越低，收縮率越小 。 2．澆注溫度的影響 3．鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件的影響 澆注溫度主要影響液態(tài)收縮。合金的澆注溫度愈高，過熱度愈大，液態(tài)收縮量愈大，則總收縮量相應(yīng)增加。 鑄件的實(shí)際收縮率比自由收縮率小。 第一節(jié) 合金的鑄造性能 （三）鑄件的縮孔和縮松 1．縮孔和縮松的形成 純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金 ， 澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔 . 圖 85 縮孔的形成過程示意圖 第一節(jié) 合金的鑄造性能 1．縮孔和縮松的形成 鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所 致。 (a) 鋸齒形凝固前沿 (b) 形成液體小區(qū) (c) 形成縮松 圖 86 縮松的形成過程 第一節(jié) 合金的鑄造性能 （三）鑄件的縮孔和縮松 一定成分的合金 ， 縮孔 、 縮松的數(shù)量可以相互轉(zhuǎn)化 ， 但 其總?cè)莘e基本一定 ， 如圖所示 。 鐵
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