鑄造工藝基礎(chǔ)大全PPT

1、關(guān)于鑄造工藝基礎(chǔ)大全1第一張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2第二節(jié) 鑄造第一 鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造-將液態(tài)合金澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法稱為鑄造。影響鑄件質(zhì)量的因素很多，其中合金的鑄造工藝性就是主要因素之一。 第二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3鑄造生產(chǎn)過程第三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月41 液態(tài)合金的充型充型-液態(tài)合金填充鑄型的過程。充型能力-液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。影響充型能力的主要因素有： 一 .合金的流動(dòng)性流動(dòng)性-液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。第四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)

2、作于2022年6月5在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測(cè)出其實(shí)際螺旋線長(zhǎng)度。澆出的試樣愈長(zhǎng)，合金的流動(dòng)性愈好！第五張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6第六張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7鑄鋼的流動(dòng)性鑄鐵的流動(dòng)性第七張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8由以上圖表可見： 合金的充型能力是由合金的流動(dòng)性決定，同時(shí)又受外界條件的影響。如鑄型、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu).結(jié)論：合金流動(dòng)性越強(qiáng)，充型能力越高。設(shè)計(jì)零件時(shí)，尤其是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚薄的鑄件，一定要選流動(dòng)性好的合金。第八張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月9合金流動(dòng)性的決定因素- 具有共晶成分的 合金、純金屬流動(dòng)

3、性好。 鑄鐵類-含碳量在4.3%C 附近的鐵合金、 多數(shù)QT的（不含鉻）流動(dòng)性較好。 有色金屬類-硅黃銅、硅鋁明（鋁硅系鑄造鋁合金）的流動(dòng)性好一般。 鑄鋼-流動(dòng)性很差。第九張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月10 二 .澆注條件 在“鑄造工藝學(xué)”中，引用了熱力學(xué)和流體力學(xué)的理論來(lái)研究液態(tài)金屬的充型能力。 設(shè)：液態(tài)合金進(jìn)入水平澆道后，經(jīng)過時(shí)間T停止流動(dòng)，其流程L為：V-在液態(tài)金屬的靜壓頭H（直澆道的高度）平均流速。因此可以認(rèn)為：影響液態(tài)合金充型能力的外部 條件是通過兩個(gè)途徑發(fā)生作用的：1）流動(dòng)時(shí)間T-T=T澆 - T凝 ，即液態(tài)金屬在鑄型中的熱交換條件決定流動(dòng)時(shí)間T。第十張，PPT共四十七

4、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月11 流動(dòng)性與澆注溫度的關(guān)系流動(dòng)性澆注溫度T熔合金溫度高，液態(tài)時(shí)間長(zhǎng)、粘度低.澆注溫度對(duì)流動(dòng)性的影響第十一張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月122）平均流速V-它與液態(tài)金屬的流體性質(zhì)有關(guān)如：粘度、表面張力等有關(guān)。還與流體壓力H、以及流動(dòng)阻力（澆注系統(tǒng)、型腔截面積）有關(guān)。 第十二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月13從澆注條件及填充條件來(lái)看，影響充型能力的主要因素有：1. 澆注溫度 （T）2.充型壓力（HV）3. 鑄型的蓄熱能力4.鑄型溫度（熱交換延長(zhǎng)T）5 . 鑄型中氣體（阻力V）第十三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月142鑄件的凝固與收縮凝固

5、金屬?gòu)囊簯B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程。這個(gè)轉(zhuǎn)變期稱為凝固期。一 .鑄件的凝固方式實(shí)驗(yàn)：做幾個(gè)直徑相同的球鑄型，一次同時(shí)澆注經(jīng)過不同時(shí)間，先后拔掉泥芯。倒出液態(tài)金屬，測(cè)量硬殼厚度，畫出 凝固厚度時(shí)間曲線。 泥芯第十四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月151-7521253260時(shí)間厚度123第十五張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月16如圖：沿鑄件邊緣向中心布置測(cè)溫點(diǎn)，按時(shí)間順序記錄各點(diǎn)溫度。時(shí)間溫度液相線固相線測(cè)溫儀熱電偶工件中心第十六張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月17圖示 ：鑄件的凝固動(dòng)態(tài)曲線。X/R-鑄件表面向中心的距離比。時(shí)間X/R液相線固相線10第十七張，PPT共四十七

6、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月18三種含碳量的鑄鐵的凝固方式第十八張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月19結(jié)論：合金在凝固過程中，一般存在三個(gè)區(qū)域，即固相區(qū)、凝固區(qū)、液相區(qū)。 按凝固區(qū)的寬窄，劃分為： 1. 逐層凝固-凝固區(qū)不明顯。 2 .糊狀凝固-凝固區(qū)很寬。 3 . 中間凝固-凝固區(qū)介于1、2之間。大多數(shù)合金的凝固方式屬于這種凝固方式。第十九張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月20鑄件凝固方式對(duì)鑄件質(zhì)量的影響：凝固過程實(shí)質(zhì)是金屬的結(jié)晶過程，它從兩方面影響鑄件的性能： 1）形成的金相組織-晶粒的大小、形狀及晶粒的內(nèi)部缺陷等影響合金的機(jī)械性能； 2）金屬的致密度-液態(tài)金屬結(jié)晶為固態(tài)，引起

7、的體積收縮所形成的孔洞，若得不到液態(tài)金屬的補(bǔ)縮，將產(chǎn)生鑄造缺陷，影響合金的致密性及強(qiáng)度。 第二十張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月21對(duì)于凝固區(qū)寬的合金，結(jié)晶是在液-固兩相區(qū)進(jìn)行的，從晶粒的形成-晶枝的長(zhǎng)大過程中，晶體連成骨架，存在于骨架內(nèi)的金屬形成互相分隔的小“溶池”，繼續(xù)結(jié)晶后，收縮的體積得不到補(bǔ)縮，形成微小的孔洞-縮松。 第二十一張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月22縮孔形成過程第二十二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23結(jié)論如下： 1）逐層凝固和窄凝固范圍的合金，在凝固過程中的體積收縮能得到補(bǔ)縮，傾向于最后形成大的孔洞-縮孔。 合金的致密性好“熱裂”傾向小。

8、這類合金包括：共晶合金、純金屬。 2）凝固范圍越寬，形成縮松及熱裂的傾向越大。 這類金屬包括：遠(yuǎn)離共晶點(diǎn)成分的合金。 第二十三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月24防止縮孔和縮松的措施 1. 選擇合適的合金成分。 2 . 工藝措施；順序凝固原則-合理設(shè)置冒口。同時(shí)凝固原則-合理設(shè)置冷鐵。第二十四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月25通過控制凝固順序，使縮孔產(chǎn)生在冒口中！第二十五張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月263鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋一 . 內(nèi)應(yīng)力的形成鑄造內(nèi)應(yīng)力-鑄件在凝固收縮時(shí)，受到阻礙內(nèi)部形成的應(yīng)力。 內(nèi)應(yīng)力發(fā)生在鑄件凝固以后的繼續(xù)冷卻過程中，一般認(rèn)為由下列三

9、種情形產(chǎn)生： 1）二次結(jié)晶時(shí)，新相與舊相體積不同，膨脹與收縮將產(chǎn)生-相變應(yīng)力。 2）溫度分布不同，各處收縮量不同時(shí)，內(nèi)部互相制約，產(chǎn)生-熱應(yīng)力。3）收縮時(shí)受到鑄型、型芯的阻礙，產(chǎn)生-收縮應(yīng)力。 第二十六張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月27應(yīng)力狀態(tài)-拉應(yīng)力和壓應(yīng)力、剪應(yīng)力。應(yīng)力性質(zhì)-分為臨時(shí)應(yīng)力和殘余應(yīng)力。 1 .熱應(yīng)力-由于鑄件的壁厚不均勻、各部分的冷卻速度不同，使得在同一時(shí)期內(nèi)鑄件各部分收縮不一致而引起的應(yīng)力。第二十七張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月28再結(jié)晶溫度以上時(shí)，金屬處于塑性狀態(tài)，不產(chǎn)生應(yīng)力。再結(jié)晶溫度以下時(shí)，金屬處于彈性狀態(tài)，將產(chǎn)生彈性變形從而形成應(yīng)力。第二十八

10、張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月29結(jié)論： 1）鑄件的各部分截面積差越大，產(chǎn)生的應(yīng)力 差越大。 2）當(dāng)厚大部分進(jìn)入彈性狀態(tài)時(shí)，厚薄部分溫差越大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大。 3）冷卻慢的部分，殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力；冷卻快的部分，殘余熱應(yīng)力為壓應(yīng)力。第二十九張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月302 .機(jī)械應(yīng)力（收縮應(yīng)力） 由于收縮受阻，產(chǎn)生的都是拉應(yīng)力或剪應(yīng)力。因?yàn)槭钱a(chǎn)生在彈性狀態(tài)下，落砂后隨著產(chǎn)生彈性變形而消失，為臨時(shí)應(yīng)力。（但產(chǎn)生彈性變形的應(yīng)力仍然留在彈性體內(nèi)）鑄造應(yīng)力對(duì)鑄件性能的影響： 當(dāng)鑄造應(yīng)力形成時(shí)，若超過合金的屈服極限，則產(chǎn)生塑性變形；若超過合金的強(qiáng)度極限，則產(chǎn)生裂紋冷裂；（冷裂

11、形成機(jī)理）若低于彈性極限，則以殘余應(yīng)力的形式存在。 有殘余應(yīng)力的鑄件，經(jīng)機(jī)械加工，一段時(shí)間后，將產(chǎn)生變形，影響零件精度。第三十張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月31 二 .鑄件的變形與防止 由鑄造應(yīng)力的形成過程可知，鑄件的變形發(fā)生在鑄造應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)。因此防止鑄件產(chǎn)生變形的根本措施是消除鑄造應(yīng)力。 此外還可以從工藝上采取措施 1）反變形-制造模型時(shí)采取反變形。 2）改變鑄件結(jié)構(gòu)-如改用彎輪輻代替直輪輻 3）設(shè)置拉筋-在鑄造應(yīng)力集中的部位設(shè)置拉筋，熱處理后去除 4）控制打箱時(shí)間。第三十一張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月32 三. 鑄件的裂紋與防止鑄件裂紋分為：熱裂紋和

12、冷裂紋。 1.熱裂紋 裂紋斷口形態(tài)：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、 呈氧化色。 形成機(jī)理：在凝固后期的固相線附近的溫度范圍內(nèi)（該區(qū)稱為脆性區(qū)），合金的收縮系數(shù)急劇改變，若收縮受阻，將產(chǎn)生應(yīng)力。而此時(shí)合金尚未完全凝固（殘余液體約10%），強(qiáng)度極低，若應(yīng)力超過其強(qiáng)度則形成裂紋。 如圖第三十二張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月33第三十三張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月34 Al-Si 合金的高溫強(qiáng)度T固相線500第三十四張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月35影響熱裂形成的因素 （1）合金性質(zhì)合金結(jié)晶溫度范圍越寬，熱裂傾向性越大。 T熱裂傾向線收縮開始溫度固相線第三十五張，PP

13、T共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月36此外，合金中的一些其它元素對(duì)其熱裂傾向也有一定的影響。如：碳素鋼中的S、P、Si, Mn 四種因素對(duì)熱裂性的影響。SpSiMn%第三十六張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月37 （2）鑄型阻力 鑄型的退讓性越大，合金熱裂傾向越小。 2 .冷裂-形成冷裂的機(jī)理見“機(jī)械收縮”。 第三十七張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月384 鑄件中的氣孔氣孔是鑄件中最常見的缺陷。 它對(duì)鑄件質(zhì)量的影響是： 破壞金屬的連續(xù)性、減少承載的有效面積、有應(yīng)力集中現(xiàn)象等；顯著降低零件的機(jī)械性能，特別是疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性；降低鑄件的氣密性。第三十八張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作

14、于2022年6月39氣孔的形成： 進(jìn)入鑄型的液態(tài)金屬，在凝固過程中，由于在熔煉及澆注過程中對(duì)多種氣體有一定的溶解度而溶入氣體和鑄型受熱產(chǎn)生的侵入氣體，若在凝固過程中不能逸出，則成為鑄件中的氣孔缺陷。各種氣體在液態(tài)合金中存在的形態(tài)及其對(duì)鑄件質(zhì)量的影響如鑄件的常見缺陷表所示第三十九張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月40 5 鑄件的質(zhì)量控制 由于影響鑄件質(zhì)量的因素很多，并且錯(cuò)綜復(fù)雜，難以綜合控制，生產(chǎn)中一般控制主要或重點(diǎn)要素，具體為下列幾方面： （1）合理選定鑄造合金和鑄件結(jié)構(gòu)； （2）合理制訂鑄件的技術(shù)要求； （3）模型質(zhì)量檢驗(yàn)； （4）鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)； （5）鑄件熱處理第四十張，PPT共四十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月41形狀類缺陷第四十一張