材料成型工艺学3.pptVIP

引起的问题：应力时间段为：液态金属充型和凝固阶段。1.工作条件液态金属充满型腔前：热作用、冲击、冲刷液态金属充满型腔后：热作用、压力、物化反应铸件表层结壳：界面产生气隙、阻碍铸件收缩2.界面作用热作用——传热、传质在金属和砂型间有热交换、水分和气体迁移、砂型膨胀铸件产生夹砂结疤2.界面作用机械作用——冲击、冲刷、静压力如果砂型表层强度不够，金属液将冲坏型壁铸件产生表面缺陷如果砂型整体强度不够，型壁在金属液静压力作用下发生移动铸件产生尺寸误差缺陷（胀箱、肥大）2.界面作用化学和物理化学作用——造型材料本身、造型材料与液态金属发生化学和物理化学反应造型材料自身的分解和化学反应，可改变界面气氛和压力铸件产生气孔金属液与造型材料起化学和物化反应铸件产生粘砂、表面成分改变、气孔如果条件不利，就会影响液态金属的充填和凝固，使铸件产生缺陷，影响铸件质量。所以，铸型要具备一定的工艺性能，以适应界面上的各种作用。研究铸件铸型界面作用发生的原理、过程及效果，对于提高铸件质量非常重要。在浇注和凝固过程中铸型处于传热、传质、传力及化学反应的工作条件（环境）下。§3.2液态金属与砂型的物理作用一、传热与传质现象传热——物体间的热量交换传质——物体间的物质交换在砂型铸造中，传热与传质相互影响，其过程比较复杂。1.金属与砂型的传热热流方向：铸件铸型大气传热方式：对流、辐射、导热关键部位：界面关键数值：研究金属与砂型的传热铸件/砂型铸件/砂芯铸件/冷铁铸型/大气材料热物性参数边界条件影响传热的因素：体系温度砂型热物性几何条件合金性能金属液浇注温度砂型初始温度环境温度铸件的形状与壁厚涂料层厚度砂型厚度合金热物性相变与相变潜热2.砂型温度场砂型受热后将发生一系列的变化，这些变化对铸件质量影响很大。所以，人们对砂型温度场进行研究，借助砂型温度场来分析金属对砂型的加热过程及产生伴生缺陷的可能性，合理控制型砂性能和浇注工艺，防止产生铸造缺陷。（1）确定砂型温度场的方法实验法解析计算法数值模拟法（2）砂型温度场的特点近界面处（型壁处）升温快，型外部温度低。砂型内各层初期温度梯度大，随时间增加温度梯度逐渐变小。（3）影响砂型温度场的主要因素金属浇注量和浇注温度砂型热物性值型腔结构3.水分迁移（传质）水分迁移——浇注时砂型在热作用下，界面处表面层的水分向砂型里层迁移的过程。湿型在浇注后开箱时常常会发现：紧贴铸件的一层砂，强度很高，几乎不含水分；但距表面一定距离（2～5mm）的砂层，水分特别多，强度很低。这就是水分迁移造成的结果。（1）砂型的区域划分水分迁移后，根据砂型中各层水分含量将砂型划分成4个区域：名称温度水分强度界面干砂区（烘干区）D100℃极少高Ⅰ-Ⅱ蒸发Ⅱ-Ⅲ凝聚水分饱和凝聚区M约100℃多很低水分未饱和凝聚区U100℃较多较低未受影响区（正常区）G常温适宜正常M区是高湿度、低强度区：抗拉强度低时，使D区脱离砂型抗压强度低时，使D区向里推移（2）水分迁移过程铸型浇注时，铸件/铸型界面处的砂型在热作用下形成温度场：4.热膨胀和热应力热膨胀——材料受热后发生体积膨胀的现象。砂型受热后，造型材料的体积将发生变化。（1）热膨胀石英砂的热膨胀量最大锆英砂的热膨胀量最小所以石英砂铸型易产生膨胀类缺陷。对于粘土砂：体积变化石英砂粘土膨胀（点阵拉长和相变）收缩（失水）砂型膨胀砂多土少膨胀量愈大砂型温度愈高热变化率愈大影响砂型膨胀量的因素：砂型紧实度大原砂粒度大、粒度集中热变化率大膨胀量大热应力——材料由于受热而引起的应力。