材料成型工藝復(fù)習

1、1.流動性（flowability）定義： 液態(tài)合金充滿型腔，形成輪廓清晰，形狀和尺寸符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件的能力(css, configuration, shape and size)。流動性不好流動性不好：不能充滿型腔，不能形成符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件。不能充滿型腔，不能形成符合要求的優(yōu)質(zhì)鑄件。流動性好流動性好：易于充滿型腔，有利于氣體和非金屬夾雜物上浮和易于充滿型腔，有利于氣體和非金屬夾雜物上浮和對鑄件進行補縮。說明不同的合金具有不同的流動性特點。在對鑄件進行補縮。說明不同的合金具有不同的流動性特點。在進行鑄件設(shè)計和鑄造工藝制定時，必須考慮合金流動性。那么，進行鑄件設(shè)計和鑄造工藝制定時，必須考慮合

2、金流動性。那么，我們怎樣衡量合金的流動性呢？我們怎樣衡量合金的流動性呢？影響合金流動性的因素一、金屬的流動性合金的流動性主要取決于它本身的化學成分。純金屬和共晶成分的合金，由于是在恒溫下進行結(jié)晶，液態(tài)合金從表層逐漸向中心凝固，固液界面比較光滑，對液態(tài)合金的流動阻力較小，同時，共晶成分合金的凝固溫度最低，可獲得較大的過熱度，推遲了合金的凝固，故流動性最好；其它成分的合金是在一定溫度范圍內(nèi)結(jié)晶的，由于初生樹枝狀晶體與液體金屬兩相共存，粗糙的固液界面使合金的流動阻力加大，合金的流動性大大下降，合金的結(jié)晶溫度區(qū)間越寬，流動性越差 。a）在恒溫下凝固b）在一定溫度范圍內(nèi)凝固pbsb20406080204

3、060800流動性（cm）100200300溫度（）0影響熔融合金充型的主要因素二、澆注二、澆注pouring條件條件（1 1）澆注溫度）澆注溫度 一般t澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強。n澆注溫度澆注溫度指的是澆注時熔融合金的溫度，一般要求比它的液相線溫度高，即存在過熱度，推遲它的凝固時間，以保持良好的流動性。但是也不能太高，否則造成氧化，吸氣，過收縮，粘砂，脹砂等不良后果。所以，每種合金有自己的合理澆注溫度范圍。澆注溫度：鑄鋼15201620；鑄鐵12301450；鋁合金680780（2 2）充型壓力）充型壓力 液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力越大，充型能力越強。（3 3）澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)）澆

4、注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動阻力越大，充型能力越差。 lvh影響熔融合金充型的主要因素三、鑄型充填條件三、鑄型充填條件（1 1）鑄型的蓄熱系數(shù)）鑄型的蓄熱系數(shù) 鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從其中的 金屬吸取熱量并儲存在本身的能力。（2 2）鑄型溫度）鑄型溫度 鑄型溫度越高，液態(tài)金屬與鑄型的溫差 越小，充型能力越強。（3 3）鑄型中的氣體）鑄型中的氣體（1 1）折算厚度）折算厚度 折算厚度也叫當量厚度或模數(shù)，為鑄件體 積與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就 好。鑄件壁厚相同時，垂直壁比水平壁更容易充填。四、鑄件結(jié)構(gòu)四、鑄件結(jié)構(gòu)（2 2）鑄件復(fù)雜程度）鑄件復(fù)雜程度 鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜

5、，流動阻力大，鑄型的充填就困難。 下述情況能提高充型能力下述情況能提高充型能力1.4 液態(tài)金屬的凝固 一、一、凝固過程凝固過程：在鑄件的凝固過程中，其截面一般在鑄件的凝固過程中，其截面一般存在三個區(qū)域，即存在三個區(qū)域，即液相區(qū)液相區(qū)、凝固區(qū)凝固區(qū)、固相區(qū)固相區(qū)。對鑄件。對鑄件質(zhì)量影響較大的主要是質(zhì)量影響較大的主要是液相和固相并存液相和固相并存的凝固區(qū)的寬的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的凝固方式就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分的。窄。鑄件的凝固方式就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分的。 二、凝固方式：二、凝固方式：逐層凝固逐層凝固中間凝固中間凝固 糊狀凝固糊狀凝固 鑄錠的宏觀組織鑄錠的宏觀組織鑄錠的宏觀組鑄錠的宏觀組織

6、一般分為三織一般分為三個區(qū)域：個區(qū)域：表層表層細晶區(qū)（激冷細晶區(qū)（激冷層）層）、中間柱中間柱狀晶區(qū)狀晶區(qū)、中心中心等軸晶區(qū)等軸晶區(qū)。1.5 液態(tài)金屬凝固工程中的收縮合金的收縮經(jīng)歷如下三個階段：（1 1）液態(tài)收縮）液態(tài)收縮 t澆 - t液 金屬在液態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。（3 3）固態(tài)收縮）固態(tài)收縮 t固 - t室金屬在固態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮。固態(tài)收縮對鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等缺陷產(chǎn)生的基本原因。（2 2）凝固收縮）凝固收縮 t液 -t固 熔融金屬在凝固階段的體積收縮。凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因。收縮收縮shrinkageshrin

7、kage ： 是在凝固和冷卻過程中，體積和尺寸減小的現(xiàn)象。 合金收縮率是三個合金收縮率是三個階段收縮率之和。階段收縮率之和。線收縮線收縮 體積收縮體積收縮 收縮率3.34.20.13.614003.50灰口鑄鐵5.46.34.22.414003.00白口鑄鐵7.863.01.616100.35碳鋼固態(tài)收縮（）凝固收縮（）液態(tài)收縮（）澆注溫度（ ）碳含量（） 合 金 種 類 表表1-1 1-1 典型合金的收縮率典型合金的收縮率v v體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。 %100 鑄鑄件件鑄鑄件件鑄鑄型型llll 體收縮率體收縮率：線收縮率線收縮率：線收縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因

8、。%100 鑄件鑄件鑄件鑄件鑄型鑄型vvvv 鑄件中的縮孔縮孔是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄縮孔是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容積較大的孔洞。件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容積較大的孔洞。先凝固區(qū)域堵住液體流動的通道，后凝固先凝固區(qū)域堵住液體流動的通道，后凝固區(qū)域收縮所縮減的容積得不到補充。區(qū)域收縮所縮減的容積得不到補充?？s孔形成過程示意圖縮孔形成過程示意圖鑄件中的縮松是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件的厚大部位及是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。當合金

9、的結(jié)晶溫度范圍很寬當合金的結(jié)晶溫度范圍很寬或鑄件斷面溫度梯度較小時，凝固過程中有較或鑄件斷面溫度梯度較小時，凝固過程中有較寬的糊狀凝固兩相并存的區(qū)域。隨著樹枝晶長寬的糊狀凝固兩相并存的區(qū)域。隨著樹枝晶長大，該區(qū)域被分割成許多孤立的小熔池，各部大，該區(qū)域被分割成許多孤立的小熔池，各部分熔池內(nèi)剩余液態(tài)合金的收縮得不到補充，最分熔池內(nèi)剩余液態(tài)合金的收縮得不到補充，最后形成了形狀不一的分散性孔洞即后形成了形狀不一的分散性孔洞即縮松縮松。另外，。另外，縮松還可能由凝固時被截留在鑄件內(nèi)的氣體無縮松還可能由凝固時被截留在鑄件內(nèi)的氣體無法排除所致。不過，縮松內(nèi)表面應(yīng)該是光滑，法排除所致。不過，縮松內(nèi)表面應(yīng)該是

10、光滑，近似球狀。近似球狀。 縮孔縮松的防止顯著降低鑄件的機械性能，造成鑄件滲漏等。顯著降低鑄件的機械性能，造成鑄件滲漏等。采取定向凝固的辦法避免縮孔、疏松的出現(xiàn)。采取定向凝固的辦法避免縮孔、疏松的出現(xiàn)。定向凝固示意圖定向凝固示意圖安裝冒口或放置冷鐵等工藝安裝冒口或放置冷鐵等工藝措施，使鑄件上遠離冒口的措施，使鑄件上遠離冒口的部位先凝固部位先凝固（圖中（圖中），爾，爾后在靠近冒口的部位凝固后在靠近冒口的部位凝固（圖中（圖中、），最后是冒，最后是冒口本身凝固?？诒旧砟?。是指通過在鑄件上可能出現(xiàn)疏松的后大部位是指通過在鑄件上可能出現(xiàn)疏松的后大部位冒口的作用冒口的作用 (1) 補償鑄件凝固時的收縮。

11、即將冒口設(shè)置在鑄件最后凝固的部位，由冒口中的合金液補償其體收縮，使收縮形成的孔洞移入冒口，防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。 (2) 調(diào)整鑄件凝固時的溫度分布，控制鑄件的凝固順序。 (3) 排氣、集渣。 (4) 利用明冒口觀察型腔內(nèi)金屬液的充型情況。對冒口的要求對冒口的要求1 1）、冒口的凝固時間應(yīng)大于或等于鑄件的凝）、冒口的凝固時間應(yīng)大于或等于鑄件的凝固時間。固時間。2 2）、冒口應(yīng)有足夠大的體積，保證有足夠的）、冒口應(yīng)有足夠大的體積，保證有足夠的金屬液補充鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮。金屬液補充鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮。3 3）、在鑄件凝固過程中，冒口與被補縮部位）、在鑄件凝固過程中，冒口與被補縮部

12、位之間的補縮通道應(yīng)該暢通。之間的補縮通道應(yīng)該暢通。3.2 冒口的補縮原理冒口的補縮原理基本條件基本條件 設(shè)計的通用冒口應(yīng)遵守設(shè)計的通用冒口應(yīng)遵守順序凝固順序凝固的基本條件的基本條件 (1) 冒口的凝固時間應(yīng)冒口的凝固時間應(yīng)大于或等于大于或等于鑄件（被補縮部分）的凝固時鑄件（被補縮部分）的凝固時間。間。 (2) 冒口應(yīng)有冒口應(yīng)有足夠大的體積足夠大的體積，以保證有足夠的金屬液補充鑄件的，以保證有足夠的金屬液補充鑄件的液態(tài)收縮和疑固收縮，補償澆注后型腔擴大的體積。液態(tài)收縮和疑固收縮，補償澆注后型腔擴大的體積。 (3) 在鑄件整個凝固的過程中，在鑄件整個凝固的過程中，冒口與被補縮部位之間的補縮通冒口與

13、被補縮部位之間的補縮通道應(yīng)該暢通道應(yīng)該暢通，即使擴張角始終向著冒口。，即使擴張角始終向著冒口。 (4)還需要注意將冒口與澆注系統(tǒng)、冷鐵、工藝補貼等配合使用，還需要注意將冒口與澆注系統(tǒng)、冷鐵、工藝補貼等配合使用，使鑄件在較大的溫度梯度下，使鑄件在較大的溫度梯度下，自遠離冒口的末端區(qū)逐漸向著冒口方自遠離冒口的末端區(qū)逐漸向著冒口方向?qū)崿F(xiàn)明顯的順序凝固向?qū)崿F(xiàn)明顯的順序凝固。 選擇冒口形狀的選擇冒口形狀的原則原則1 1）、冒口的補縮效果、冒口的補縮效果用冒口模數(shù)用冒口模數(shù)m m的大小平定冒口的補縮效果的大小平定冒口的補縮效果 m冒口體積冒口體積/冒口散熱面積冒口散熱面積在冒口體積相同的情況下：在冒口體積

14、相同的情況下： 球形冒口的球形冒口的散熱面積最小，散熱面積最小， 模數(shù)最大，凝固時間最長，補縮效果最好模數(shù)最大，凝固時間最長，補縮效果最好2 2）、鑄件被補縮部位的結(jié)構(gòu)情況）、鑄件被補縮部位的結(jié)構(gòu)情況 選擇冒口形狀要考慮被補縮部位形狀和造型：選擇冒口形狀要考慮被補縮部位形狀和造型： 球形冒口好，但造型起模困難。球形冒口好，但造型起模困難。圓柱形明冒口：圓柱形明冒口： 補縮效果好，造型起模方便，廣泛應(yīng)用。補縮效果好，造型起模方便，廣泛應(yīng)用。模數(shù)的概念模數(shù)的概念 m=v/a （cm）式中，m為模數(shù)，v為體積，a為面積。 注意注意：不管鑄件的形狀如何，只要它們的模數(shù)相等，其凝固時間就相等或相近。 鑄

15、件的模數(shù)和凝固時間之間的關(guān)系遵守平方根定律： =(m/k)2 k為凝固系數(shù)，與鑄件金屬、鑄型的熱物理性能、鑄件形狀、澆注溫度等有關(guān)。 對碳鋼和低合金鋼而言，k=(0.91.26) 10-3m/s1/2。工藝補貼的應(yīng)用工藝補貼的應(yīng)用 1）什么是補貼？）什么是補貼？ 為為實現(xiàn)順序凝固實現(xiàn)順序凝固和和增強補縮效果增強補縮效果，在，在靠近冒口的鑄件靠近冒口的鑄件壁厚上壁厚上補加的補加的傾斜傾斜的的金屬塊金屬塊稱為稱為補貼補貼，也稱襯補、增肉。，也稱襯補、增肉。 2）補貼的作用 冒口附近有熱節(jié)或鑄件尺寸冒口附近有熱節(jié)或鑄件尺寸超出超出冒口補縮距離，利用冒口補縮距離，利用補貼可造成向冒口的補縮通道，實現(xiàn)補

16、縮，消除鑄件熱節(jié)補貼可造成向冒口的補縮通道，實現(xiàn)補縮，消除鑄件熱節(jié)下的縮孔，延長補縮距離，減少冒口的數(shù)量。下的縮孔，延長補縮距離，減少冒口的數(shù)量。4.1 冷鐵的作用冷鐵的作用把這種起激冷作用的金屬塊稱為冷鐵。把這種起激冷作用的金屬塊稱為冷鐵。為什么鑄造生產(chǎn)中為什么鑄造生產(chǎn)中要放冷鐵？要放冷鐵？冷鐵、澆注系統(tǒng)和冷鐵、澆注系統(tǒng)和冒口配合使用，控冒口配合使用，控制鑄件的凝固過程，制鑄件的凝固過程，獲得合格鑄件。獲得合格鑄件。冷鐵1 小結(jié)12345金屬液態(tài)成型（鑄造）的發(fā)展歷史金屬液態(tài)成型（鑄造）的發(fā)展歷史熔融合金的流動性及充型熔融合金的流動性及充型影響合金充型因素：一 澆注條件（澆注溫度；充型壓力；

17、澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ）二、鑄型充填條件（鑄型的蓄熱系數(shù)；鑄型溫度；氣體）三、鑄件結(jié)構(gòu)（折算厚度 ；鑄件復(fù)雜程度 ）鑄造的定義，優(yōu)缺點鑄造的定義，優(yōu)缺點優(yōu)點：適應(yīng)性廣，工藝靈活性大；可復(fù)雜成形；成本較低。缺點： 組織缺陷多，廢品率高,力學性能偏低，質(zhì)量不穩(wěn)定；污 染環(huán)境，工作環(huán)境較差。鑄件常見的缺陷鑄件常見的缺陷1.縮孔 2.縮松 3.鑄造應(yīng)力及變形 4.裂 紋 5 冷隔、澆不足、粘砂、夾砂、砂眼、氣孔和脹砂等液態(tài)合金的收縮及影響液態(tài)合金的收縮及影響液態(tài)成形件的質(zhì)量與控制名名稱稱 特特 征征名稱名稱 特特 征征氣氣 孔孔主要為梨形、圓形、橢圓形的孔洞，表面較光滑，主要為梨形、圓形、橢圓形的孔洞，表面

18、較光滑，一般不在鑄件表面露出，大孔獨立存在，小孔則一般不在鑄件表面露出，大孔獨立存在，小孔則成群出現(xiàn)。成群出現(xiàn)。 縮孔縮孔縮松縮松 1 1縮孔：形狀為不規(guī)則的封閉或敞露的空洞，孔壁粗糙縮孔：形狀為不規(guī)則的封閉或敞露的空洞，孔壁粗糙并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。 2 2所松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細小的縮孔。所松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細小的縮孔。 粘粘 砂砂鑄件的部分或整個表面粘附著一層金屬和砂粒的鑄件的部分或整個表面粘附著一層金屬和砂粒的機械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié)處。機械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié)處。 裂紋裂紋 1 1熱裂：斷面嚴

19、重氧化，無金屬光澤，斷口沿晶界產(chǎn)生熱裂：斷面嚴重氧化，無金屬光澤，斷口沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。 2 2冷裂：穿過晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬光澤或冷裂：穿過晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬光澤或有輕微氧化色。有輕微氧化色。 夾夾 砂砂 鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗糙，邊鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗糙，邊角銳利，有小部分與鑄件本體相連。角銳利，有小部分與鑄件本體相連。 化學化學成分成分及力及力學性學性能不能不合格合格 鑄件的化學成分和硬度、強度、伸長率、沖擊韌度、耐熱、鑄件的化學成分和硬度、強度、伸長率、沖擊韌度、耐熱、耐蝕及耐磨

20、等性能不符合技術(shù)條件要求。耐蝕及耐磨等性能不符合技術(shù)條件要求。 白白 口口灰鑄鐵件斷面全部或表面出現(xiàn)亮白色組織，常在灰鑄鐵件斷面全部或表面出現(xiàn)亮白色組織，常在鑄件薄的斷面，棱角及邊緣部分。鑄件薄的斷面，棱角及邊緣部分。 震實造型震實造型 工藝流程：填砂震擊緊砂輔助壓實起模工藝特點: 機器造型工藝是采用模底板進行兩箱造型。模底板是將模樣、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板聯(lián)結(jié)成一個整體的專用模具。造型后，底板形成分型面，模樣形成鑄型空腔。1.3 造型方法的選用原則在選擇造型方法時應(yīng)充分考慮鑄件的尺寸、質(zhì)量和結(jié)構(gòu)形式，除此之外，還應(yīng)參照如下選擇原則： (1)造型方法應(yīng)和生產(chǎn)批量相適應(yīng)。機器造型的生產(chǎn)效率較高，

21、對環(huán)境的污染小，所生產(chǎn)的鑄件的尺寸精度較高，但設(shè)備和技術(shù)裝備的費用高，生產(chǎn)準備時間長，因而適用于中，小型鑄件成批或大量生產(chǎn)；單件小批生產(chǎn)的重型鑄件，手工造型仍是重要的方法。 (2)濕型造型是應(yīng)用廣泛的造型方法。砂型鑄造時優(yōu)先選用濕砂型。當濕砂型不能滿足要求時，再考慮選樣表面烘干型、干型或自硬砂型。 (3)造型方法應(yīng)適合工廠的實際生產(chǎn)條件，兼顧鑄件的技術(shù)要求和成本等因素。1.1 特種鑄造工藝與特點特種鑄造：鑄型用砂較少或不用砂、采用特殊工藝裝備進行鑄造的方法兩類特點：1.充型力變更2.型模革新金屬型鑄造熔模鑄造實型鑄造連續(xù)鑄造離心鑄造低壓鑄造壓力鑄造特種鑄造的特點特點：特種鑄造具有鑄件精度和表面

22、質(zhì)量高、鑄件內(nèi)在性能好、原材料消耗低、工作環(huán)境好等優(yōu)點。但鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、重量、材料種類往往受到一定限制。2.3 2.3 壓力鑄造壓力鑄造 壓力鑄造是將熔融合金在高壓作用下，以高速充填鑄型型腔，并在高壓下結(jié)晶凝固而獲得鑄件的特種鑄造工藝。兩個特點高壓：比壓30-70mpa高速：充型時間0.01-0.2秒壓鑄特點 精度高（it11-14級；3.2-0.8m）、組織致密； 適應(yīng)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁深腔鑄件；可組合壓鑄或鑲嵌壓鑄； 生產(chǎn)率高、材料利用率提高60-70%、實現(xiàn)少切削和零切削，經(jīng)濟效益好。低壓鑄造特點低壓鑄造特點 澆注壓力和速度可調(diào)，適應(yīng)各種鑄型、合金和鑄件大?。?底注式平穩(wěn)

23、充型，無飛濺、氣體卷入和型壁沖刷等弊病，鑄件合格率提高； 壓力下結(jié)晶，組織致密，輪廓清晰，表面光潔，少切削或零切削，機械性能高，對薄壁件鑄造尤其有利； 節(jié)省補縮冒口，金屬利用率高達90-98%； 勞動強度低，勞動條件好，容易數(shù)控自動化。1.1 鑄造工藝設(shè)計內(nèi)容與步驟 鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容主要決定于批量大小、生產(chǎn)要求和生產(chǎn)條件。一般包括：鑄造工藝過程圖、鑄件圖、鑄型裝配圖、工藝過程卡、操作技術(shù)規(guī)程。廣義地講，凡鑄造技術(shù)裝備的設(shè)計內(nèi)容，諸如模樣圖、模板圖、芯盒圖、砂箱圖、壓鐵圖、專用檢具圖、專用量具圖及組芯夾具圖等，均屬于鑄造工藝過程設(shè)計的內(nèi)容。鑄造工藝過程設(shè)計的步驟鑄造工

24、藝方案的內(nèi)容鑄造工藝方案的內(nèi)容2.工藝方案的確定1.鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析4 .型芯設(shè)計3.工藝參數(shù)確定6.出氣冒口補縮冒口5.澆注系統(tǒng)設(shè)計8.繪制鑄件圖7.繪制鑄造工藝圖壁間連接應(yīng)避免交叉和銳角1.3.2 澆注位置選擇原則澆注位置：澆注位置： 指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。分型面：分型面： 砂型的分割面或裝配面。砂型的分割面或裝配面。(1) 鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài): 砂眼、氣孔、砂眼、氣孔、夾渣、組織不致密會出現(xiàn)在朝上的表面；夾渣、組織不致密會出現(xiàn)在朝上的表面；對朝上的表面采對朝上的表面采取加大加工余量的辦法。取加大

25、加工余量的辦法。朝下垂直澆注朝下垂直澆注 (2) 鑄件的大平面應(yīng)朝下鑄件的大平面應(yīng)朝下 ：避免夾砂結(jié)疤類缺陷避免夾砂結(jié)疤類缺陷(3) 鑄件薄壁部分應(yīng)置于鑄型鑄件薄壁部分應(yīng)置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜下部或使其處于垂直或傾斜位置：位置：澆不足、冷隔澆不足、冷隔 (4) 厚的部分放在鑄型的上部厚的部分放在鑄型的上部或側(cè)面或側(cè)面, 以便在鑄件厚壁處以便在鑄件厚壁處直接安置冒口：直接安置冒口：縮孔縮孔 1.3.3 分型面的選擇原則選擇原則選擇原則應(yīng)保證模樣能順利的從鑄型中取出；應(yīng)保證模樣能順利的從鑄型中取出；應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量；應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量；應(yīng)盡量使分型面是一個平直的面；應(yīng)盡量使分型

26、面是一個平直的面； 應(yīng)使鑄件的全部或大部分置入同一砂箱；應(yīng)使鑄件的全部或大部分置入同一砂箱； 應(yīng)使鑄件的全部或大部分置入下箱；應(yīng)使鑄件的全部或大部分置入下箱；應(yīng)盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少。應(yīng)盡量使型芯和活塊的數(shù)量減少。 影響金屬塑性變形的能力的因素影響金屬塑性變形的能力的因素： 內(nèi)在因素、加工條件、應(yīng)力狀態(tài)等。 內(nèi)在因素：內(nèi)在因素： 化學成分鋼的含碳量越大，塑性成形性越好；鋼的合金元素含量越高，塑性成形性能越差。 金屬組織單相固溶體的塑性成形性優(yōu)于多相組織；常溫下，均勻細晶的塑性成形性優(yōu)于粗晶組織，鋼中存在網(wǎng)狀二次滲碳體時塑性成形性下降。加工條件加工條件： 變形溫度 溫度越高，塑性指標增加，變

27、形抗力降低，可鍛性提高。變形速度 一方面變形速度增大硬化速度隨之增大，塑性指標下降，變形抗力增大，可鍛性變壞； 另一方面變形速度越大，熱效應(yīng)越明顯，使塑性指標提高、變形抗力下降，可鍛性變好。一般生產(chǎn)條件下采用較小變形速度。一般生產(chǎn)條件下采用較小變形速度。 應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)：三個方向中的壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好，變形抗力增大；拉應(yīng)力數(shù)目多，則金屬的塑性就差，變形抗力降低。塑性變形基本規(guī)律塑性變形基本規(guī)律體積不變規(guī)律體積不變規(guī)律 金屬固態(tài)成形加工中金屬變形后的體積等于變形前的體積（又叫質(zhì)量恒定定理）最小阻力定律最小阻力定律 金屬在塑性變形過程中，其質(zhì)點都將沿著阻力最小的方向移動。（3）加工硬化及卸

28、載彈性恢復(fù)規(guī)律）加工硬化及卸載彈性恢復(fù)規(guī)律 金屬在常溫下隨變形量的增加，變形抗力增大，塑性和韌度下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。 變形抗力隨變形 程度增大的曲線稱為 硬化曲線?？慑懶钥慑懶院饬恐笜耍航饘俚乃苄院妥冃慰沽饘俚乃苄院妥冃慰沽τ绊懣慑懶缘囊蛩兀河绊懣慑懶缘囊蛩兀? 1金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì)化學成分化學成分 純金屬的可鍛性比合金好。而鋼的可鍛性隨碳和合金元素的質(zhì)量分數(shù)的增加而變差。組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu) 固溶體（如奧氏體）的可鍛性好，而化合物（如滲碳體）差。金屬在單相狀態(tài)下的可鍛性比在多相狀態(tài)下的好。細晶粒金屬的塑性較粗晶粒的好，可鍛性較好。（但變形抗力較大） 2 2壓力加工條件壓力加工條件 1）變

29、形溫度變形溫度 隨著溫度的升高，鋼的強度下降，塑性上升，即鋼的可鍛性變好。因此，壓力加工都力爭在高溫下進行，即采用熱變形。即確定鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍。2 2）變形速度）變形速度1、隨變形速度的增大，加工硬化嚴重，可鍛性變壞。2、另一方面，在變形過程中，產(chǎn)生熱效應(yīng)現(xiàn)象。熱效應(yīng)現(xiàn)象使金屬的塑性提高，變形抗力減小，可鍛性變好。但是，除了高速錘以外，在普通鍛壓設(shè)備上都不可能超過臨界變形速度臨界變形速度。所以，一般塑性較差的金屬，應(yīng)以較小的變形速度，在壓力機上進行鍛造。3 3）應(yīng)力狀態(tài)）應(yīng)力狀態(tài)三個方向中壓應(yīng)力的數(shù)目越多，則金屬的塑性越好。拉應(yīng)三個方向中壓應(yīng)力的數(shù)目越多，則金屬的塑性越好。拉應(yīng)力的數(shù)

30、目越多，則金屬的塑性越差力的數(shù)目越多，則金屬的塑性越差。1)壓應(yīng)力使各種缺陷受到抑制，不易擴展，故可提高金屬的塑性。2)在拉應(yīng)力作用下，極易擴展，甚至破壞，使金屬失去塑性。同向應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力大于異向應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力。綜上所述，金屬的可鍛性既取決于金屬的本質(zhì)，又取決于加工條件。在壓力加工過程中，要力求創(chuàng)造最有利的加工條件，提高塑性，降低變形抗力。2.2 毛坯加熱與鍛件冷卻毛坯加熱與鍛件冷卻按所采用的熱源不同，可分為按所采用的熱源不同，可分為火焰加熱和電加熱火焰加熱和電加熱兩大類。兩大類。1火焰加熱火焰加熱利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能對金屬坯料進行加利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能對金屬坯料進行加熱。燃

31、料有煤，焦炭，柴油，煤氣，天然氣。熱。燃料有煤，焦炭，柴油，煤氣，天然氣?；鹧婕訜岬膬?yōu)點是：火焰加熱的優(yōu)點是：燃料來源方便，爐子修造簡單，加熱燃料來源方便，爐子修造簡單，加熱費用較低，對坯料的適用范圍廣等。費用較低，對坯料的適用范圍廣等。缺點是：缺點是：勞動條件差，加熱速度慢，加熱質(zhì)量難以控制等勞動條件差，加熱速度慢，加熱質(zhì)量難以控制等。3.1 3.1 自由鍛造工藝概論自由鍛造工藝概論自由鍛造自由鍛造-自由鍛造是利用沖擊力或壓力使金屬材料在上下兩個砧鐵之間或錘頭與砧鐵之間產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀、尺寸和力學性能的鍛件成形過程。自由鍛造：手工自由鍛造和機械自由鍛造（自由鍛）自由鍛造和機械自由鍛

32、造（自由鍛）鍛錘自由鍛鍛錘自由鍛產(chǎn)生沖擊力使金屬坯料變形（中小型）水壓機自由鍛水壓機自由鍛靠壓力使坯料變形（大型）自由鍛優(yōu)點自由鍛缺點自由鍛缺點典型鍛造設(shè)備及選典型鍛造設(shè)備及選取取自由鍛成形過程自由鍛成形過程零件圖 - 繪制鍛件圖 - 計算坯料質(zhì)量和尺寸-下料-確定工序-加熱溫度-設(shè)備等-加熱坯料、鍛打-檢驗-鍛件3.2 3.2 自由鍛工序分類自由鍛工序分類自由鍛工序：基本工序、輔助工序和修整工序基本工序基本工序 指能夠大幅度地改變坯料形狀和尺寸的工序，是主要變形工序。如鐓粗、拔長、沖孔、芯軸拔長、彎曲、錯移、扭轉(zhuǎn)、切割、芯軸擴孔等。 輔助工序輔助工序 指在坯料進入基本工序前預(yù)先變形的工序。

33、如鋼錠倒棱和縮頸倒棱、預(yù)壓鉗把、階梯軸分段壓痕等。修整工序修整工序 即后續(xù)工序。指用來精整鍛件尺寸和形狀使完全達到鍛件圖要求的工序。一般是在某一基本工序完成后進行。 如鐓粗后的鼓形滾圓和截面滾圓，凸起、凹下及不平和有壓痕面的平整，拔長后的彎曲校直和鍛斜后的校正等。自由鍛件的成形都是這三類工序的組合自由鍛件的成形都是這三類工序的組合輔助工序輔助工序修整工序修整工序 自由鍛工序特點自由鍛工序特點一、一、鐓粗鐓粗: :在外力作用下，使坯料高度減小，橫截在外力作用下，使坯料高度減小，橫截面增大的鍛造工序。面增大的鍛造工序。鐓粗的作用：鐓粗的作用： 獲得橫截面較大而高度較小的鍛件（餅塊件）。 用作沖孔前

34、的準備工序(增大坯料的橫截面積以便于沖孔)。 “反復(fù)鐓拔法”，鐓粗與拔長相結(jié)合，可提高鍛造比，同時擊碎合金工具鋼中的塊狀碳化物，并使其分布均勻以提高鍛件的使用性能。 提高鍛件的橫向力學性能以減小力學性能的異向性。變形流動特點變形流動特點坯料上下端面及其表層金屬因受摩擦力影響成為難變形區(qū)（）；區(qū)域（）為大變形區(qū); 區(qū)域（）為小變形區(qū)。因此，鐓粗結(jié)果，坯料由圓柱形變?yōu)楣男?。另外，?）區(qū)與工具接觸，溫度降低快，也是難變形的原因之一。hriiiiiiiiiiii鐓粗時由于坯料兩端面與工具存在摩擦力而導(dǎo)致金屬變形不均勻。減少缺陷可采取的減少缺陷可采取的措施措施 a a 采用潤滑，預(yù)熱工具采用潤滑，預(yù)熱

35、工具 b b 用側(cè)凹形毛坯鐓粗用側(cè)凹形毛坯鐓粗c c 使用軟金屬墊鐓粗使用軟金屬墊鐓粗 軟金屬墊鐓粗軟金屬墊鐓粗 d d 疊料鐓粗疊料鐓粗 疊料鐓粗疊料鐓粗f 反復(fù)鐓粗拔長工藝反復(fù)鐓粗拔長工藝單墊環(huán)鐓粗局部鐓粗局部鐓粗3.3 3.3 自由鍛件的分類及變形方案的確定自由鍛件的分類及變形方案的確定為了便于制訂工藝規(guī)程，自由鍛件可分為以下幾類：為了便于制訂工藝規(guī)程，自由鍛件可分為以下幾類：1軸桿類鍛件：軸向尺寸遠大于橫截面尺寸?；竟ば蜉S桿類鍛件：軸向尺寸遠大于橫截面尺寸?；竟ば驗椋喊伍L或鐓粗拔長為：拔長或鐓粗拔長2矩形斷面鍛件：可歸為軸桿類矩形斷面鍛件：可歸為軸桿類3曲軸類鍛件：不僅沿軸線有截面

36、形狀和面積變化，而曲軸類鍛件：不僅沿軸線有截面形狀和面積變化，而且軸線有多方向彎曲。且軸線有多方向彎曲。基本工序為：基本工序為：拔長、錯移、扭轉(zhuǎn)拔長、錯移、扭轉(zhuǎn)4盤形類（餅塊類）鍛件：橫向尺寸大于高度尺寸?；颈P形類（餅塊類）鍛件：橫向尺寸大于高度尺寸。基本工工序為：鐓粗序為：鐓粗 5空心類鍛件：有中心通孔?？招念愬懠河兄行耐住；竟ば驗椋虹叴?、沖孔、擴孔、或芯軸拔長等基本工序為：鐓粗、沖孔、擴孔、或芯軸拔長等6彎曲類鍛件：具有彎曲的軸線，彎曲可以是對稱的，也可彎曲類鍛件：具有彎曲的軸線，彎曲可以是對稱的，也可是不對稱的。是不對稱的?；竟ば驗椋喊伍L、彎曲基本工序為：拔長、彎曲 7復(fù)雜形狀

37、鍛件復(fù)雜形狀鍛件 不同工序的組合。不同工序的組合。自由鍛典型過程舉例自由鍛典型過程舉例 軸類、盤類、環(huán)類、筒類、彎曲類等軸類件自由鍛工軸類件自由鍛工序序盤類件自由鍛工序環(huán)類件自由鍛工序環(huán)類件自由鍛工序 3.4 自由鍛工藝規(guī)程的制定自由鍛工藝規(guī)程的制定 自由鍛工藝規(guī)程自由鍛工藝規(guī)程的內(nèi)容：的內(nèi)容： 根據(jù)零件圖繪制鍛件圖； 確定坯料的質(zhì)量和尺寸； 制訂變形工藝及選用工具； 選擇設(shè)備噸位； 確定鍛造溫度范圍，制訂坯料加熱和鍛件冷卻規(guī)范； 制訂鍛件熱處理規(guī)范； 提出鍛件的技術(shù)條件和檢驗要求； 填寫工藝規(guī)程卡片等。自由鍛成形過程 1）繪制鍛件圖 繪制鍛件圖時要考慮繪制鍛件圖時要考慮: 敷料 加工余量 鍛

38、件公差 自由鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征自由鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征自由鍛件上應(yīng)避免錐體、曲線或曲線交接以及橢圓形、工字形截面等結(jié)構(gòu)。自由鍛件上應(yīng)避免加強筋、凸臺等結(jié)構(gòu)。 當鍛件的橫截面有急劇變化或形狀較復(fù)雜時，可將其設(shè)計成幾個簡單件構(gòu)成的組合件，用焊接或機械連接方法連成整體件。閉式模鍛閉式模鍛又稱又稱無飛邊模鍛。無飛邊模鍛。開式模鍛開式模鍛可以可以認為是有飛邊認為是有飛邊的模鍛。的模鍛。分模面 確定分模面位置原則：要保證模鍛件易于從模膛中取出，故通常分模面選擇在模鍛件最大截面上。所選定的分模面應(yīng)能使模膛的深度最淺，有利于金屬充滿模膛，便于鍛件的取出和鍛模的制造。選定的分模面應(yīng)能使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，

39、在安裝鍛模和生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)錯模現(xiàn)象時，便于及時調(diào)整鍛模位置。分模面最好是平面，且上下鍛模的模膛深度盡可能一致，便于鍛模制造。所選分模面盡可能使鍛件上所加的敷料最少，這樣既可提高材料的利用率，又減少了切削加工的工作量。第2種孔不能鍛。沖沖壓壓工工序序分離工序成形工序落料沖孔、剪切等彎曲、拉深、翻孔脹行、縮口等沖裁過程分析沖裁過程分析 1）金屬板料沖裁成形過程 有3個階段間隙大小對沖裁件斷面質(zhì)量的影響間隙大小對沖裁件斷面質(zhì)量的影響 當沖裁件斷面品質(zhì)要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值。 沖裁件斷面品質(zhì)無嚴格要求時，應(yīng)盡可能加大間隙，以利于提高沖模壽命。 合理間隙的數(shù)值按經(jīng)驗公式計算： = m t 其中：t材

40、料厚度； m與材質(zhì)及厚度有關(guān)的系數(shù)。1.1.彎曲變形程度彎曲變形程度 ：常用板料的相對彎曲半徑r/t來表示板料彎曲變形程度的大小 。2.2.最小彎曲半徑：最小彎曲半徑：通常將不致使材料彎曲時發(fā)生開裂的最小彎曲半徑的極限值，稱為該材料的最小彎曲半徑。 3.2 3.2 彎曲件質(zhì)量分析彎曲件質(zhì)量分析 及彎曲工藝計算及彎曲工藝計算彎曲變形程度與最小彎曲半徑彎曲變形程度與最小彎曲半徑 不變薄拉深：不變薄拉深： 把毛坯拉壓成空心體，或者把空心體拉壓成外形更小而板厚沒有明顯變化的空心體的沖壓工序。變薄拉深：變薄拉深：是指凸、凹模之間間隙小于空心毛坯壁厚，把空心毛坯加工成側(cè)壁厚度小于毛坯壁厚的薄壁制件的沖壓工

41、序。 它是沖壓基本工序之一?？梢约庸ばD(zhuǎn)體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復(fù)雜的薄壁零件。拉深不變薄拉深不變薄拉深變薄拉深變薄拉深拉深模特點特點：結(jié)構(gòu)相對較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。 拉深模：拉深模：是指拉深工序所使用的模具。拉深使用設(shè)備：拉深使用設(shè)備：單雙三動壓力機或液壓機1.1 焊接的實質(zhì)與分類焊接的實質(zhì)與分類焊接的實質(zhì)用加熱或加壓等手段，借助于金屬原子擴金屬原子擴散實現(xiàn)原子間的結(jié)合散實現(xiàn)原子間的結(jié)合，使分離的金屬材料牢固地連接起來。焊接 是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。釬焊釬焊熔化焊熔化焊壓力焊壓力焊從冶金從冶金學角度學角度1）液相焊接2）固相焊接3）固-液焊接熔化焊：將工件局部加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池，冷卻結(jié)晶形成熔池，冷卻結(jié)晶后形成焊縫，被焊工件結(jié)合成不可分離的整體。常見有氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子焊、電子束焊、激光焊等。壓焊：無論加熱與否，均需要加壓的焊接方法論加熱與否，均需要加壓的焊接方法。常見的有電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、擴散焊和爆炸焊等。釬焊：采用熔點低于被焊金屬熔點低于被焊金屬的釬料熔化以后，填充接頭間隙，并與被焊金屬相互