工程材料與熱處理 課件 4鑄造及鑄造性探究

鑄造及鑄造性探究目錄鑄造概述01鑄造種類02鑄造特點03鑄造性能04匯報展示準備0501鑄造概述鑄造概念鑄造定義根據(jù)《GB/T5611-2017鑄造術(shù)語》定義，鑄造是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毛坯的成形方法。毛坯成形方式01毛坯類型選擇在設(shè)計零件時，選擇合適的毛坯類型至關(guān)重要。型材因其經(jīng)濟性而常被優(yōu)先考慮，而整體成形則更側(cè)重于結(jié)構(gòu)功能的需求。02鑄造與鍛造對比當形狀復(fù)雜且力學性能允許時，鑄造成為首選；若對力學性能有更高要求，則應(yīng)優(yōu)先考慮鍛造方式來制造毛坯。03連接成形的應(yīng)用對于無法直接通過整體或局部成形達到所需尺寸和形狀的情況，采用焊接等連接成形技術(shù)可以有效解決這一問題。02鑄造種類鑄造工藝分類砂型鑄造砂型鑄造是利用砂作為鑄模材料，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型3類。砂鑄好處是成本較低，型砂可重復(fù)使用；缺點是鑄模制作耗時，鑄型本身不能被重復(fù)使用。特種鑄造特種鑄造按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、殼型鑄造、陶瓷型鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、離心鑄造等）。砂型鑄造砂型鑄造的定義與分類砂型鑄造是利用砂作為鑄模材料的一種鑄造方法，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型三種類型。這種方法成本較低，但鑄模制作耗時且不能重復(fù)使用。砂型鑄造的優(yōu)缺點砂型鑄造的優(yōu)點在于成本低廉和可重復(fù)使用型砂，但其缺點是鑄模制作耗時且鑄型本身不能被重復(fù)使用，需要破壞后才能取得成品。砂型鑄造的應(yīng)用范圍砂型鑄造適用于制造形狀復(fù)雜的整體零件，鑄件的重量和尺寸可以在很大范圍內(nèi)變化，最小壁厚可達0.2mm最大壁厚為1m;最小長度為數(shù)mm，最大長度為十幾米;重量為數(shù)克至數(shù)百噸。特種鑄造010302熔模鑄造工藝熔模鑄造，又稱失蠟鑄造，是一種精密鑄造方法。它使用易熔材料如蠟料制成模樣，在模樣上包覆耐火涂料形成型殼，經(jīng)高溫焙燒后澆注金屬液，適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精確的鑄件。特種鑄造的應(yīng)用范圍特種鑄造廣泛應(yīng)用于尺寸及質(zhì)量較小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件制造中，如儀器和儀表殼體、輕型減速機殼體等，這些場合要求鑄件具有高精度和良好的表面質(zhì)量。特種鑄造的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)特種鑄造能夠生產(chǎn)出形狀復(fù)雜且尺寸精確的鑄件，但同時也面臨著成本較高、工藝復(fù)雜等挑戰(zhàn)，需要通過技術(shù)創(chuàng)新來提高生產(chǎn)效率和降低成本。03鑄造特點適應(yīng)范圍廣010302金屬種類多樣鑄造技術(shù)能夠使用包括鑄鐵、鑄鋼、鋁、鎂、銅、鋅等在內(nèi)的多種金屬材料，甚至鈦、鎳、鈷等基礎(chǔ)合金，以及非金屬陶瓷類零件，展現(xiàn)了其廣泛的材料適應(yīng)性。形狀復(fù)雜整體制造鑄造技術(shù)特別適合于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的整體零件，無論是細小的壁厚還是巨大的尺寸，都能通過液態(tài)成形的方式精確實現(xiàn)，滿足多樣化的設(shè)計需求。重量與尺寸范圍廣鑄件的重量可以從幾克到數(shù)百噸不等，尺寸也可以從數(shù)毫米到十幾米變化，這種極大的靈活性使得鑄造技術(shù)在各種規(guī)模的生產(chǎn)中都能找到應(yīng)用。復(fù)合鑄件經(jīng)濟性復(fù)合鑄件的定義與優(yōu)勢復(fù)合鑄件是指通過鑄造方法生產(chǎn)的，由不同材質(zhì)構(gòu)成的零件。這種方法能夠充分利用各種材料的特性，提高零件的性能和使用壽命，同時降低生產(chǎn)成本。復(fù)合鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)合鑄件廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、機械制造等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，復(fù)合鑄件能夠滿足高強度、高耐磨性、高耐腐蝕性等要求，提高產(chǎn)品的性能和可靠性。復(fù)合鑄件的經(jīng)濟性分析復(fù)合鑄件具有較低的生產(chǎn)成本和較高的生產(chǎn)效率。通過合理選擇材料和工藝，可以降低零件的重量和成本，提高產(chǎn)品的競爭力。生產(chǎn)類型適應(yīng)性強01單件生產(chǎn)與批量生產(chǎn)的靈活性鑄造技術(shù)能夠適應(yīng)從單件到大批量生產(chǎn)的需求，無論是定制的藝術(shù)品還是標準化的工業(yè)零件，鑄造都能提供高效的解決方案。02復(fù)雜形狀的整體成形能力鑄造允許制造復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)，無需焊接或組裝，這在航空航天和汽車工業(yè)中尤為重要，因為它減少了部件數(shù)量并提高了結(jié)構(gòu)強度。03材料多樣性與成本效益鑄造不僅適用于多種金屬材料，包括鐵、鋼、鋁等，還能處理一些難以機械加工的材料，同時保持較低的生產(chǎn)成本，特別是在大批量生產(chǎn)時。加工余量小鑄件與零件形狀尺寸接近鑄造工藝使得鑄件在成形后，其形狀和尺寸與最終零件非常接近，這大大減少了后續(xù)加工的需求，從而節(jié)約了材料和加工成本。減少機械加工工時由于鑄件的初步形狀已經(jīng)非常接近最終產(chǎn)品，因此在機械加工過程中所需的時間和勞動力顯著減少，提高了生產(chǎn)效率。提高材料利用率鑄件與零件形狀尺寸的接近性意味著在生產(chǎn)過程中可以更有效地利用原材料，減少廢料產(chǎn)生，從而提高整體的材料利用率。成本低廉010203鑄件重量占比高在一般機器中，鑄件的重量通常占到整機的40%至80%，這一比例凸顯了鑄造工藝在機械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用和重要性。成本效益顯著盡管鑄件在機械設(shè)備中占據(jù)較大比重，但其生產(chǎn)成本僅占總成本的25%至30%，顯示出鑄造工藝在成本控制方面的優(yōu)勢。材料與工時節(jié)約由于鑄件與零件的形狀、尺寸接近，加工余量小，這不僅節(jié)省了金屬材料，還減少了機械加工所需的時間和勞動力成本。04鑄造性能流動性010302金屬流動性的定義金屬的流動性是指金屬液本身的流動能力，它決定了金屬液充填鑄型的能力。流動性好的金屬液能更容易得到輪廓清晰、壁薄而形狀復(fù)雜的鑄件。影響金屬流動性的因素影響金屬流動性的主要因素包括化學成分和澆注條件，如澆注溫度、充型壓力、澆注結(jié)構(gòu)、鑄型和鑄件結(jié)構(gòu)等。這些因素都會對金屬液的流動性產(chǎn)生影響。金屬流動性的重要性金屬的流動性對于鑄件的設(shè)計和鑄造工藝的制定至關(guān)重要。良好的流動性有助于金屬液中的氣體、渣、砂等雜物的上浮和排除，易于對金屬液在凝固過程中所產(chǎn)生的收縮進行補充。收縮性010203液態(tài)收縮液態(tài)收縮發(fā)生在金屬從澆注溫度冷卻到凝固開始溫度的過程中，這一階段主要表現(xiàn)為合金體積的縮小，是鑄造過程中產(chǎn)生縮孔和縮松的主要原因之一。凝固收縮凝固收縮是指金屬從凝固開始溫度冷卻到凝固終止溫度發(fā)生的收縮，這個階段的收縮同樣表現(xiàn)為合金體積的縮小，對鑄件的最終尺寸和形狀有重要影響。固態(tài)收縮固態(tài)收縮發(fā)生在金屬從凝固終止溫度冷卻到室溫的過程中，主要表現(xiàn)為鑄件尺寸的縮小，常用線收縮率來表示，是導致鑄件內(nèi)應(yīng)力、變形和開裂的主要原因。偏析現(xiàn)象晶內(nèi)偏析區(qū)域偏析指的是鑄件截面上不同區(qū)域的化學成分存在差異。這種偏析現(xiàn)象會影響鑄件的整體性能和使用壽命，需要通過控制冷卻速度來預(yù)防。區(qū)域偏析重力偏析