第9章 铸造.ppt

教学内容
铸造理论基础
砂型铸造方法
特种铸造方法
铸造工艺设计
铸件结构工艺性
铸造成形新发展
铸造:将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固后,获得一定形状的毛坯或零件的方法。铸造是生产机器零件毛坯的主要方法之一,其实质是液态金属逐步冷却凝固成形。
第2章铸造概述
铸造工艺
铸造过程
铸造的优点:
1)可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯;
2)工艺灵活性大。几乎各种合金,各种尺寸、形状、重量和数量的铸件都能生产;
3)成本较低。原材料来源广泛,价格低廉。
第2章铸造概述
铸造的缺点:
1)铸造组织疏松、晶粒粗大,内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。
2)铸件的机械性能较低。
3)铸造工序多,难以精确控制,使铸件质量不够稳定。
4)劳动条件较差,劳动强度较大。
第2章铸造概述
国内外铸造生产技术水平的比较见下表。
第2章铸造概述
比较项目
国外
国内
尺寸精度
气缸体和汽缸盖:一般为CT8~CT9
CT10,与国外差2~4级
表面粗糙度
气缸体和汽缸盖:<25μm
>50 μm
使用寿命
气缸套为6000~10000h
3000~6000 h
铸件废品率
美、英、法、日约为2%
8~15%
耗能/吨铸件
360~370 kg标准煤(合格铸件)
650 kg标准煤
劳动生产率
65 t/人年
8 t/人年
熔炼技术
富氧送风,铁水温度>1500 ℃
1400 ℃
造型工艺
广泛采用流水线,采用高压造型、射压造型、和气冲造型
汽车等行业采用半自动、自动化流水线
铸造工艺装备
造型机精度和精度保持能力很高。造型线精度可保持1~2年,设备综合开工率>80%,装备全部标准化、系列化、商品化
精度低,精度保持能力差(<半年)。装备标准化、系列化、商品化程度尚低
第1节铸造理论基础
金属的凝固
金属与合金的铸造性能
铸造性能对铸件质量的影响
金属的凝固
1. 液态金属的结构与性质
1)液态金属的结构:固态金属经加热变为熔融状态即得液态金属,是由呈有序排列的游动原子集团组成,其结构与原有固体结构相似,但热运动剧烈,温度越高,热运动越剧烈,原子集团越小,游动越快。
2)液态金属的性质:具有粘度和表面张力。
2. 液态金属的凝固
液态金属由液态转变为固态的过程,包括形核和长大两个过程。得到的凝固组织(铸态晶粒形态、大小、分布、缺陷等)取决于成分、冷却速度、形核条件等。
3. 铸件的凝固方式
在铸件凝固过程中,铸件断面上存在三个区域,即固相区、凝固区和液相区。其中凝固区对铸件质量有较大影响。铸件的凝固方式也可根据凝固区的宽窄来划分,如图2-2。
a)逐层凝固
b)中间凝固
c)糊状凝固
图2-2 铸件的凝固方式
1)逐层凝固:纯金属或共晶成分的合金的凝固,如图2-2a;
2)糊状凝固:结晶温度范围很宽的合金的凝固,如图2-2c;
3)中间凝固:介于逐层凝固和糊状凝固之间,大多数合金为此凝固方式,如图2-2b所示。
金属的凝固
铸件质量与凝固方式有关,逐层凝固时,合金充型能力强(流动性好),便于防止缩孔、缩松。而糊状凝固时,充型能力差,易产生缩松。
4. 影响铸件凝固方式的因素
1)合金的结晶温度范围: 结晶温度范围越小,凝固区域越窄,越倾向于逐层凝固。低碳钢,近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固,高碳钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固。
金属的凝固
缩孔形成过程
缩松形成过程
2)铸件的温度梯度:在合金的结晶温度范围已定时,若铸件的温度梯度由小变大,则凝固区由宽变窄,倾向于逐层凝固。如图2-2所示。
图2-3温度梯度对凝固区域的影响
铸件温度梯度主要取决于:
a)合金的性质合金的凝固温度越低、热导率越高、结晶潜热越大,温度梯度越小,如多数铝合金。
b) 铸型的蓄热能力越强,激冷能力越强,温度梯度越大,如金属型铸造易得致密组织。
c) 浇注温度越高,温度梯度减小。
金属的凝固