铸造第一节080828

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,假期你们是否如此,I Hope So!,C,hangchun,U,niversity of,S,cience and,T,echnology,长春理工大学,成绩考核与评定,考核方式,考核方式,考核比例,平时考核,出勤（,10,次以上点名）,10%,作业（课后习题）,10%,期末考核,闭卷考试,80%,任课教师：黄根哲 教授,(,机电楼,114,室,),genzhecn,13610700242,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,铸造性能,重点,流动性,偏析性,收缩性,吸气性,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,第七章铸件成形理论基础,一、基本概念：,1,铸造：,将熔融的具有一定化学成分的合金浇入事先造好的铸型型腔内，待其冷却凝固后获得一定形状和性能铸件的工艺过程。,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,2,铸造的特点：,（,1,）,液态成形,锻造、焊接固态成形,（,2,）,能制造出外形和内腔很复杂的零件,-,各种箱体,-,机架,-,机床床身,-,发动机机体、缸盖,（,3,）,适应性广,-,它适用于各种合金,-,铸件重量可以从几克到数百吨,-,壁厚从几毫米到几米,假牙,(Fe-Ni,合金,),铸造、汽轮机叶片,很多高级跑车打孔,一方面是散热好,一方面是由于打孔可以减轻重量 车轮上减轻,1KG,等于在车重上减轻,4KG,所以 车轮还是尽量轻些 才能跑的快,(,打孔不是要增加摩擦力,),但是同时 耐久度和刹车度就要相对做些牺牲,(,打了孔 会在一定程度上减小摩擦力,),所以 打孔的刹车盘多为复合材料高性能刹车盘 才能保障刹车力度,可以看看赛车界 没有车辆刹车盘是打孔的 因为毕竟打孔的刹车盘没有纯刹车盘的刹车距离和力度大,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,（,4,）,原材料来源广泛，价格低,-,机床中，铸件重量约占,75,，而成本仅占,15,30,。,（,5,）,铸件内部常有缺陷,-,缩孔、缩松及气孔,（,e.g.),（,6,）,铸件表面较粗糙，尺寸精度不高,（,7,）,劳动强度大，条件差，环境污染严重,（,e.g.),3.,铸造性能：,获得合格铸件的难易程度,-,流动性,-,收缩性,-,吸气性,-,偏析性,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,二、合金的流动性：,1,合金的流动性：,是指熔融合金的流动能力。,2,影响流动性的因素：,(1),合金的种类：,铸铁,流动性好，,铸,钢,流动性差。,（,e.g.),(2),化学成分：,纯金属及共晶成分,的合金是在恒温下结晶流动,性好。而其他成分合金的结晶是在一定温度范围内进行，凝,固层内初生的树枝晶使其内表面参差不齐，阻碍合金液流动,，故流动性差。,(back),(3),浇注温度：,提高浇注温度可降低合金液粘度，流动性提高。,但浇注温度过高，合金液收缩增加，吸气增多，氧化严重，,流动性甚至下降。,(Fig.),(4),铸型特点：,铸型材料导热性不同,流动性不同,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,螺旋形试样示意图,工作輥,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Fig. 6. Solidification of steel plates:,(a) - Progressive solidification.,(b) - Directional solidification.,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,三、合金的收缩性：,1,、概念：,（,1,）,收缩：,合金从液态冷却到室温的过程中，,体积,和,尺寸,缩小现象,（,2,）,收缩三阶段：,(a),液态收缩 （,）,:,体积收缩缩孔、缩松,(b),凝固收缩 （,）,:,体积收缩缩孔、缩松,(c),固态收缩 （,）,:,尺寸收缩,变形、开裂,（,e.g.-video),Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,（,3,）,缩孔与缩松,:,在凝固结束后，铸件最后凝固的部位会出现由于补缩不良而产生的孔洞,-,大而集中的孔洞,:,缩孔,-,小而分散的孔洞,:,缩松,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Typical micro-pores of about 10,m,diameter found on the polished surface of specimens;,(b) a scanning electron microscope image of near-surface micro-pores, approximately 200,m in diameter on the fracture surface,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Figure: Porosity in an Al-10%Cu alloy.,Figure: SCN-acetone dendrites growing around an artificially introduced bubble. Picture taken by,Ahmet,Guner,.,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,2.,缩孔与缩松的防止,：,控制铸件凝固顺序,使其定向凝固是防止铸件产生缩孔有效方法,冒口或冷铁,(1),冒口,-,铸型内储存供补缩铸件用金属液的空腔及充填的金属,-,明冒口：,是指高度方向贯通上型的顶冒口或侧冒口。,-,暗冒口：,是指高度方向不伸出铸型顶面，全部冒口被,型砂覆盖的顶冒口或侧冒口。,（,Fig.and,e.g.),(2),冷铁,-,为增加铸件局部冷却速度，在砂型、砂芯表面或型腔,中安放的金属物（铸铁或铸钢）,-,外冷铁,:,是造型时放置在模样表面而埋入砂型中的冷铁,-,内冷铁,:,放置在型腔内能与铸件熔合为一体的冷铁。,（,e.g.),Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Fig. 4. Solidification of cube casting with improperly designed riser and riser connection. Shrinkage will occur,in the dark red zone.,Fig. 5. Shrinkage porosity plot of the same cube casting with a well designed riser system. Notice, the shrinkage is only in the riser,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,3,变形与开裂,(,固态收缩引起,),：,(1),铸造应力：,铸件的固态收缩受到阻碍而产生的应力,-,收缩应力,-,指铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、,浇冒口等外力的阻碍而产生的应力。,这种应力是,暂时的,-,铸件经落砂后机械阻碍消除，应力随即消失。,-,热 应力,-,指铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不,均衡的收缩而引起的应力。,这种应力是,永久的,（残余应力）,。,（,back),Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,法兰收缩受机械阻碍,Inner hole up or down?,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,(2),铸件的变形,:,当铸件内存在的应力超过合金的屈服极限,时，铸件会通过不同程度的变形来减缓其,应力。,（,e.g.-rail),(3),铸件的裂纹,：,当铸造应力超过合金的强度极限时，铸件,便产生裂纹。,-,热裂,:,热裂是在凝固后期高温下形成的。,(ban),-,冷裂,:,冷裂是在较低温度下产生的。,(Water melon),Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Figure 6. Hot tears, which often result from the casting design, occur late in solidification,when an unfed area in the casting is subject to tensile stresses.,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,四、合金的吸气性：,1,合金的吸气性：,合金在熔炼和浇注时吸收气体的性能。,-,合金液所吸收的气体如不能逸出而停留,在合金液内，则使铸件产生气孔缺陷。,2,分类：,（,1,）,侵入气孔：,侵入气孔是由于砂型或砂芯受热而产生的,气体侵入金属液内部而形成的。,（,e.g.),形成原因：,砂型（芯）的水分,有机附加物含量过多,(,燃,),型（芯）砂的透气性差,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,（,2,）,析出气孔：,-,合金在熔炼和浇注过程中,H,2,、,O,2,、,N,2,等气体溶解在其中,-,当合金液冷凝时，气体在合金中溶解度下降以气泡形式析出,-,气泡如不能及时上浮逸出，便会在铸件中形成析出气孔。,(,气体在金属液中的溶解度随温度的升高而增加）,形成原因：,-,炉料含水、氧化物和油污,-,熔炼时间长,（,3,）,反应气孔：,-,合金液与型砂中的水分发生化学反应产生气体而形成的气孔,形成原因：,含锈、油污等。,（,e.g.),（,e.g.: prevent from the radiation and bombs),Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,五合金的偏析性：,1,概念：,铸件或铸锭的各部分化学成分、金相组织不一致的现象。,-,晶内偏析,(,枝晶偏析,):,(back pictures),晶粒内各部分化学成分不均匀的现象,-,多发生在结晶温度范围较宽的合金中,-,消除措施：可采用扩散退火的方法消除,-,区域偏析,(,宏观,偏析）：,铸件内各部分化学成分不均匀的现象,-,常发生在由密度相差较大的元素组成的合金中,-,防止措施：应在浇注时充分搅拌或加大合金液的冷却速度,（离心浇注时,VC,的向内偏析、,NbC,的向外偏析）,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Segregation in Directional Solidification of Super alloys,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Home Work:,7.2,何谓合金的铸造性能？铸造性能的好坏如何,衡量？铸造性能不好会引起哪些铸造缺陷？,7.11,合金收缩由哪三个阶段组成？各会产生哪些,缺陷？,7.14,铸件的气孔有哪几种？下列情况容易产生哪,些气孔；熔化钢时油污过多；起模时刷水过,多；,舂,砂过紧；芯撑有锈。,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,原始人,就是这种吃法？,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,这种吃法如何？,太累了,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,No Pain,No Gain,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,从目前美军航母“华盛顿号”的行踪看，美国很可能会不顾中国的强烈反对，执意在未来一两周派航母参加在黄海的美韩联合军演。如果美国真这么做，中国将无力阻止，因为从法理上看，那是公海，美国的做法不触犯国际法。但谁都知道，美国这样做，对中国的安全构成了挑战，它在中国社会激起的愤慨将是巨大的。那么美国、包括韩国都不可能不因此付出相应的代价。,这种代价是潜移默化的。中国没有与美国进行战略对撞的愿望，也不大会因此而采取什么激烈的军事对抗措施。但这绝不意味着美国这样做与不这样做会是一样的。,据环球网调查，近,92%,的网民认为，美国派航母到黄海，是对中国的巨大威胁。而这样的看法也与一些外媒的分析相同。美联社就将这次军演形容为对中国是“极具挑衅性的举动”。,这件事已经使中国人意识到，这个国家仍然有可能随时受军事强权的欺负，中国国内将出现增加军备、特别是加强海军力量的强大呼声。因为如此威胁中国的行径就在距京津几百公里的黄海上发生。,中国社会的这种情绪对美国、包括对韩国大概都不是福音。反复加强中国人受到美国威胁的感受，这是美国政府想要的吗,?,如果是这样，美国每年为培育中国人对美国的好感，耗费大量财力人力，还有必要吗,?,说到底，华盛顿要搞清楚，中美友谊、特别是中美民间的相互友好认知，不是仅对中国一方有利。一个民意对美国更善意的中国，比一个充满愤怒甚至敌意的中国，更符合美国的利益。,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Figure 2. A comparison of experimental and simulated porosity distributions,in plate castings made of low-alloy steel; porosity in castings is controlled,by the riser system design.2,3 (a) A top-view radiograph of one of the 15,plates, showing centerline shrinkage porosity; (b) a map showing average,experimental porosity distribution for all 15 plates; (c) the top-view and (d),sideview,cross-sectional simulated porosity results for the plate shown in (a).,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,硅电池焊接工艺,张剑琴,2011/08/06,概述,焊接是为了将电池片连接起来成为组件。由正面焊接和反面焊接两个工序组成。正面焊接是为了将硅电池片与互连条连接在一起，为下一步的反面焊接（即焊串）做准备。,焊接完成后，测试发现会有隐裂产生，影响电池组件寿命。于是成立了隐裂小组，希望能够降低电池焊接后的隐裂率。,经过实验跟踪发现，电池片隐裂产生在反面焊接，正面焊接后不产生隐裂。,研究问题,希望通过对反面焊接方法进行改善来提高电池片反面焊接质量，降低隐裂。,焊接参数,硅电池片规格：,125S,（单晶 边长,125,厚度,180190m,）,焊接温度：正面：,3155,背面：,3355,加热垫：,555 ,（焊接时垫于电池片下方，用于预热电池片）,图片示例,电池片正面（焊串完成）,电池片背面（正面焊接完成后）,电池片背面（反面焊接）,背电极,焊串后的硅电池背面,互连条,注意事项,1.,互连条材料主要是铜，外面包着银,2.,背电极为银浆,3.,焊接时注意：焊头与焊接表面充分接触,谢谢,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,张剑琴你好：,这么长时间没回短信，不好意思，中间有一些无法推拖的事，所以耽误了，正式向你道歉！,你的问题我思考了，首先，我认为这个问题不是发短信、看资料所能解决的，我现在向你提一个建议，作为参考。,1),企业内存在的技术问题分两种，一个是纯技术上的问题，即未得到解决或未找到解决问题的措施。另一个是管理问题，即技术上已解决，但由于操作者未按技术操作标准要求操作，导致部分工序下的中间产品不合乎下一部的操作要求，导致最终产品不合格或未达标。这种管理问题会反反复复，是叫人头疼的事。,2,）,电池片焊接隐裂问题,可能是众多引发原因中的一个或几个问题综合作用结果，我认为你应该从两方面入手，采用排查法找出问题的症结。,首先，找出材料原因。过去焊接时所选用的材料是否满足不了新工艺下的焊接要求，如强度不足导致变形或开裂。,其次，找出新工艺与旧工艺的区别及对焊接的要求。为什么在旧工艺时不发生的问题会出现在新工艺下。,3,）应该想到所有可能引发问题的原因，如,焊接温度、焊台的功率大小、烙铁头的功率大小、各种材料的熱膨脹系数的差别？等等,企业技术开发和管理问题会伴随企业的自始至终，希望你走向成功！,黄根哲,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,Changchun University of Science and Technology,长春理工大学,铸造,第七章,