第二章合金鑄造性能金屬工藝學(xué)課件

熱加工工藝基礎(chǔ)

機(jī)械制造基礎(chǔ)-Ⅱ第二章合金的鑄造性能

第二章合金的鑄造性能液態(tài)合金的充型能力鑄造合金的凝固與收縮鑄件中常見的缺陷及防止第一節(jié)液態(tài)合金的充型能力一.合金的流動性1.定義:液態(tài)金屬本身的流動能力。流動性好的合金可以澆鑄出尺寸精確、輪廓清晰完整的鑄件。流動性差的合金會引起鑄件產(chǎn)生許多鑄造缺陷。2.螺旋形試樣示意圖常用合金流動性舉例合金造型材料澆注溫度螺旋線長度灰鑄鐵C+Si=5.2%C+Si=4.2%砂型砂型1300℃1300℃1000mm600mm鑄鋼(0.4%)砂型1600℃100mm錫青銅(9%～11%Sn2%～4%Zn)砂型1040℃420mm硅黃銅(1.5～4.5%)砂型1100℃1000mm鋁合金(硅鋁明)金屬型(300℃)680～720℃700～800mm常用合金流動性舉例合金造型材料澆注溫度螺旋線長度灰鑄鐵C+Si=5.2%C+Si=4.2%砂型砂型1300℃1300℃1000mm600mm鑄鋼(0.4%)砂型1600℃100mm錫青銅(9%～11%Sn2%～4%Zn)砂型1040℃420mm硅黃銅(1.5～4.5%)砂型1100℃1000mm鋁合金(硅鋁明)金屬型(300℃)680～720℃700～800mm二.影響合金流動性的因素化學(xué)成分澆注條件鑄型填充條件1.化學(xué)成分:1)碳:碳、硅、錳、磷、硫。1.化學(xué)成分:1)碳:碳、硅、錳、磷、硫。1.化學(xué)成分:1)碳:碳、硅、錳、磷、硫。1.化學(xué)成分:1)碳:碳、硅、錳、磷、硫。相同過熱度時鑄鐵

含碳量與流動性的關(guān)系2)硅:硅是石墨化元素,其作用與碳相似,隨著硅量的增加,合金的液相線溫度下降,使流動性提高。3)錳:錳本身對合金的流動性影響不大,但隨著MnS夾雜物的增加,合金的流動性下降。4)硫:合金中含硫量越高,越易形成氧化膜,增加鐵水的粘度,致使鐵水流動性降低。5)磷:合金中隨著含磷量的增加,液相線溫度和固相線溫度下降,鐵水的粘度下降,因此,提高了合金的流動性。2.澆注條件澆注溫度:澆注溫度越高,流動性越好。充型壓力:充型壓力越大,流動性越好。3.鑄型結(jié)構(gòu)及填充條件鑄型的蓄熱能力:鑄型的蓄熱能力強(qiáng),充型能力差。鑄型溫度:鑄型溫度高,有利于液體金屬充型。鑄型中氣體:鑄型中氣體愈多,充型的阻力愈大。鑄型結(jié)構(gòu):鑄型結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜,充型能力愈差。第二節(jié)鑄造合金的

凝固與收縮鑄造合金的凝固方式鑄造合金的收縮一.鑄造合金的凝固鑄造合金的凝固方式影響凝固方式的因素1.鑄造合金的凝固方式逐層凝固糊狀凝固中間凝固2.影響凝固方式的因素:合金的結(jié)晶溫度范圍鑄件的溫度梯度溫度梯度對凝固區(qū)域的影響二.鑄造合金的收縮收縮階段影響收縮的因素1.收縮階段1.收縮階段Ⅰ-液態(tài)收縮Ⅱ-凝固收縮Ⅲ-固態(tài)收縮Ⅰ+Ⅱ-體收縮Ⅲ-線收縮S–n1.收縮階段1.收縮階段t澆2.影響收縮的因素:

化學(xué)成分合金種類含碳量(%)澆注溫度(℃)總收縮量(%)碳素鑄鋼0.35161012.46白口鑄鐵3.0140012～12.9灰口鑄鐵3.514006.9～7.8球墨鑄鐵4.014000.8～1.0鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件越復(fù)雜,收縮受阻越嚴(yán)重,其總收縮量增加。澆注溫度合金的澆注溫度越高,液態(tài)收縮量越大,其總收縮量增加。第三節(jié)鑄件中常見的

缺陷及防止鑄件中的縮孔與縮松鑄造應(yīng)力鑄件的變形鑄件的裂紋鑄造偏析鑄件中的氣孔一.鑄件中的縮孔與縮松

縮孔的形成縮松的形成影響縮孔、縮松形成的因素縮孔和縮松的防止方法1.縮孔的形成1.縮孔的形成1.縮孔的形成1.縮孔的形成1.縮孔的形成1.縮孔的形成1)定義:液態(tài)金屬在鑄型內(nèi)凝固過程中,由于液態(tài)收縮和凝固收縮,使體積縮小,若其收縮得不到補(bǔ)充,就在鑄件最后凝固處形成大而集中的孔洞稱為縮孔。2)形成的條件:鑄件呈逐層凝固方式凝固。3)易形成縮孔的金屬:純金屬或共晶成分的合金。2.縮松的形成2.縮松的形成2.縮松的形成2.縮松的形成2.縮松的形成2.縮松的形成1)定義:液態(tài)金屬在鑄型內(nèi)凝固過程中,由于液態(tài)收縮和凝固收縮,使體積縮小,若其收縮得不到補(bǔ)充,就在鑄件最后凝固處形成細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松。2)形成的條件:鑄件呈糊狀凝固方式凝固。3)易形成縮松的金屬:非共晶成分或有較寬結(jié)晶溫度范圍的合金。3.影響縮孔、縮松形成的因素化學(xué)成分澆注溫度鑄型材料鑄件結(jié)構(gòu)1)化學(xué)成分2)澆注溫度:隨著澆注溫度的提高,使得合金的總收縮量增大,縮孔傾向增加。3)鑄型材料:鑄型材料的冷卻能力強(qiáng),縮松傾向減少。4)鑄件結(jié)構(gòu):鑄件結(jié)構(gòu)對縮孔、縮松的形成影響很大。熱節(jié)4.縮孔和縮松的防止方法控制鑄件的凝固過程合理應(yīng)用冒口、冷鐵等工藝措施1)控制鑄件的凝固過程順序凝固原則同時凝固原則順序凝固原則示意圖同時凝固原則示意圖2)合理應(yīng)用冒口、冷鐵等

工藝措施澆口冷鐵熱節(jié)明冒口暗冒口討論題1.用非共晶成分的合金材料生產(chǎn)組織致密鑄件,請問如何生產(chǎn)?

用順序凝固工藝來生產(chǎn)。2.用共晶成分的合金材料生產(chǎn)只要求外形完整的鑄件,請問如何生產(chǎn)?

用同時凝固工藝來生產(chǎn)。二.鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力的形成減小和消除鑄造應(yīng)力的方法1.鑄造應(yīng)力的形成鑄造應(yīng)力的種類熱應(yīng)力:由于鑄件壁厚不均勻,各部分的冷卻速度也不相同,以致在同一時間內(nèi),鑄件各部分的收縮不一致而造成鑄件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力:鑄件冷卻到彈性狀態(tài)以后,由于收縮受到機(jī)械阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。熱應(yīng)力形成過程示意圖機(jī)械應(yīng)力示意圖2.減小和消除鑄造應(yīng)力的方法使鑄件的凝固過程符合同時凝固原則。提高型、芯砂的退讓性。鑄件結(jié)構(gòu)上,盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu),使鑄件各部分能自由收縮。去應(yīng)力退火。三.鑄件的變形車床床身導(dǎo)軌面的撓曲變形圓柱體鑄件變形示意圖減小和消除鑄件變形的方法使鑄件的凝固過程符合同時凝固原則。提高型、芯砂的退讓性。鑄件結(jié)構(gòu)上,盡量避免牽制收縮的結(jié)構(gòu),使鑄件各部分能自由收縮。去應(yīng)力退火。四.鑄件的裂紋鑄件裂紋的種類熱裂:鑄件在凝固末期高溫下形成的裂紋。冷裂:鑄件處于彈性狀態(tài)即在低溫時形成的裂紋。1.熱裂2.冷裂3.防止裂紋產(chǎn)生的方法

盡量減小鑄造應(yīng)力。改善鑄型和型芯的退讓性。實