【精品课件】凝固成形工艺.pptx

材料成形技术基础第五章 凝固成形工艺主要内容： 凝固成形概述 凝固成形用金属材料 液态金属的获得 凝固成形方法 凝固成形件的结构设计 计算机在凝固成形中的应用第一节 凝固成形概述 凝固成形－－俗称铸造，将金属熔化成液态后浇注入与拟成形的零件形状及尺寸相适应的模型空腔中，带液态金属冷却凝固后将铸型打开（或破坏）取出所形成的铸件毛坯。 具有极高的随意性和综合经济性，在机械产品中所占比例极大。第二节 凝固成形用金属材料 凝固成形金属材料称为铸造合金： 铸铁 铸钢 铸造有色合金铸铁(c%2.11%):1.按碳的存在形式分： 白口铸铁：碳以Fe3C形式存在，断口银白色，有大量共晶Ld； 灰口铸铁：碳多以石墨形式存在，断口灰色，应用最广，分四类(石墨形态不同）： 普通灰铸 铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁； 麻口铸铁：碳部分为石墨，部分为Fe3C，断口黑白相间的麻点。2-1铸铁分类2.按化学成分分：普通铸铁、合金铸铁2-2 灰口铸铁 一. 普通灰铸铁 组织：金属基体(F或P)＋片状石墨 性能：抗拉强度、弹性模量低于钢，塑性几为零，脆性材料；不可锻和冲压、焊接成形性能差，优良的铸造及机加工性能； 减震性是钢的10倍左右；的减磨性能； 缺口敏感性远低于钢； 牌号：HT－××× ，三位数字为最低抗拉强度。二.球墨铸铁 (球铁) 组织：金属基体＋球状石墨 性能：力学性能优于普通灰铸铁，可承受不大的冲击载荷，良好的铸 造性、减磨性和缺口敏感性。 牌号：QT×××－××； 例如： QT400-18 ，最低抗拉强度为400MPa，最低伸长率18％。三.蠕墨铸铁 组织：石墨为短片状，类似蠕虫。 性能：力学性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间， 导热性、抗高温生长及抗氧 化性比其它铸铁好。 牌号：RuT×××，三位数字表示最低抗拉强度。四.可锻铸铁 组织：石墨呈团絮状 性能：强度和韧性较灰铸铁高，伸长率最高可达12％ 牌号：KTH×××－××：黑心可锻铸铁 KTZ ×××－××：珠光体可锻铸铁 KTB ×××－××：白心可锻铸铁（三种铸铁退火方法不同） 前三位数字为最低抗拉强度（MPa）；后二位数字为最低伸长率（％）2-3 铸钢及有色合金一.铸钢 按化学成分分：铸造碳钢、铸造合金钢 性能：综合力学性能好于各类铸铁，强度高、优良的塑性和韧性； 良好的焊接性能，铸造性能差于铸铁，必须进行热处理。 牌号：ZG×××－×××；前组数字为屈服强度，后组为抗拉强度二.有色合金 常用的有铝合金、铜合金、镁合金、锌合金 1.铝合金：密度小，强度高，浇注温度低、熔化潜热大、流动性好 牌号：ZL××× 2.铜合金：良好耐磨性及好的导热性、导电性、耐蚀性好第三节 液态金属的获得 合格、高质量液态金属的三要求： 具有所需要的温度 杂质含量低 具有所要求的化学成分一. 铸铁合金的熔炼 常用设备有：冲天炉、反射炉、电弧炉、工频炉等 冲天炉熔炼：通过焦炭的燃烧放热使固体金属炉料熔化并过热后成为液态金属 二. 铸钢合金的熔炼 常用平炉、电弧炉、感应电炉熔炼 三. 有色合金的熔炼 对设备要求： －有利于金属炉料的快速熔化和升温，熔炼时间短，合金纯净； －电能消耗率低，热效率高，减少污染； －操作简单，炉温便于调节控制。 常用“坩埚”加热、及感应电炉。第四节 凝固成形方法 将液态金属充填道与形状和尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得所需形状的零件毛坯 常用方法： 砂型铸造 金属铸造 压力铸造 低压铸造 离心铸造 熔模铸造4－1 砂型铸造 一种最基本的铸造方法，其工艺过程有制造模型和芯合、混砂、造型和造芯、烘干合箱、熔化几个步骤。 一、工艺设计： 确定铸造工艺方案： 首要考虑：浇注位置的选择、铸型分型面的的选择 还应注意：机械加工余量、拔模斜度、铸件收缩率、冒口位置及尺寸等等 绘制铸造工艺图：(例如图) 砂型铸造工艺流程二. 造型和制芯准备 型砂和芯砂由原砂、粘结剂、水及其它附加物混制 分为：粘土砂、水玻璃砂、树脂砂 二氧化碳硬化法硬化水玻璃三. 砂型铸造的特点 1. 适用面最广，几乎使用所有零部件 2. 分为手工铸造、和机器铸造，后者精度高、质量好、可批量生产 3.铸件组织晶粒粗大，易成分偏析 4.表面粗糙度较高4－2 金属型铸造 将金属液浇注到金属铸型中，待其冷却后获得铸件的方法叫金属型铸造。由于金属型能反复使用很多次，又叫永久型铸造。 特点： 1.一型多铸，提高生产率，易于实现自动化 2.铸件尺寸精度高，表面光洁 3.改善劳动条件，节省造型材料 4.成本高、周期长、且不适宜于复杂铸件和薄铸件主要用于：铝、铜、镁等有色金属铸件4－3 压力铸造 压力铸造是在专用设备—压铸机上进行的一种铸造。即在高速、高压下将熔融的金属液压入金属铸型，使它在压力下凝固获得铸件的方法