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n热加工工艺基础课程安排上课:1014 周 920学时;考试：闭卷，时间待定;成绩：80%卷面+20%平时（出軌 作业）;热加工工艺基础材料基础知识热加工工艺金属液态成形V金属塑性成形金属连接成形内容关系液态成形（铸造）塑性成形（压力加工）毛坯型材切削零件i k装配产品连接成形（焊接）知识点:知识点:第一童铸造常用金属材料第一童铸造常用金属材料hi铸钢和铸铁铜及铜合铝及空口厶千口 1=1硬质 厶仝粉末咼速钢铸造将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中, 待其冷却凝固,以获得毛坯或零件的工艺方法.作用：铸造是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料 的不同,金属液态成形可分为砂型铸造和特种铸造（包括 压力铸造、金属型铸造等）其中砂型铸造是最基本的液态 成形方法,所生产的铸件要占铸件总量的80%以上铸造（金属液态成型）1可生产形状任意复杂的制件,特别是内腔形状复杂的制件。如:汽缸体.汽缸盖.蜗轮叶片. 床身件等。2适应性强：(1) 合金种类不受限制；(2) 铸件大小几乎不受限制。3成本低：(1) 材料来源广；(2) 废品可重熔；(3) 设备投资低。4 废品率高、表面质量较低劳动条件差。 缺陷多：组织疏松、晶粒粗大、缩孔和缩松、气孔 力学性能差：知识点:铸造工艺基础合金的铸造性能铸造缺陷分析缩孔和缩松铸件与收缩流动性充型能力1.液态合金曲流动性合金的流动性：熔融金属的流动能力.影响充型能力:充满薄.复杂型腔,轮 上浮和排除液体中气体2 有利于补缩,减少热裂f 合金流动性衡量指标10出气口试样凸台试样铸件A-A8螺旋形试样合金种类0.45%C 铸钢:2004.3%C 铸铁:180000000008060402003 2 16)畳 (E)纯金属和共晶成分合金a）在恒温下凝固亚共晶成分合金结晶b）在一定的温度范围内凝固(3)其他物理性能：热彖、密度、结晶潜热.黏度等。表常用合金的流动性（砂型，试样截面8mm X 8mm）合金种类铸型种类浇注温度 /c螺旋线长度/铸铁 wc+Si=6.2%砂型13001800Wc+si=59 %砂型13001300Wc+si=52 %砂型13001000Wc+si=2 %砂型1300600铸钢 wc=0.4%砂型1600100铝硅合金（硅铝明）砂型1640200镁合金（含A1和Zn）金属型300C680720700800锡青铜(WsFlO%,砂型700400600wzr2%)砂型1040420硅黄铜Wsi=l5%45%)砂型11001000第一节合金的铸造性能充型液态合金填充铸型的过程。充型能力:液体金属充满铸型型腔,获得尺寸精确.轮廓清晰的成形件的能力。充型能力不足时,会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。影响充型能力因素:铸型充填条件.浇注条件.铸件结构铸型充填条件 :阻力和热交换(1)铸型的蓄热系数铸型的热导率和质量热熔越大,对液 体合金的激冷作用越强,合金的温降越大,合金充型能力趣 差(2 )铸型温度 铸型温度越高,液态金属与铸型的温差 越小，充型能力越强。(3 )铸型中的气体在热作用下,型腔中气体膨胀,型砂中 的水分气化,有机物燃烧，增加型腔内的压力。浇注条件(1 )浇注温度一般T浇越高,液态金属的充型能力趣强。(2但是浇注温度过高，乂会使液态合金吸气严重、 收缩增人，反而易使铸件产生其它缺陷，如气1 孔、缩孔、缩松*粘砂和晶粒粗人等。故在保 (3证液态合金流动性足够的前提下，浇注温度应 睡尽可能低。通常灰铸铁浇注温度为12001380gC ；铸钢为15201620QC；铝合金为 680780QCo薄乘复杂件取上限温度值，厚件 则取下限。铸件结构(1)折算厚度折算厚度也叫当量厚度或模数,为铸件体积 与表面积之比。折算厚度大,热量散失慢,充型能力就 好。铸件壁厚相同时,垂直壁比水平壁更容易充填。(2 )铸件复杂程度铸件结构复杂,流动阻力大,铸型的 充填就困难。12合金的凝固与收缩一、铸件的凝固方式固相区。对铸件质量影响较大的主要是液相在铸件的凝固过程中,其截面一般存在三个区域,即液 相区、凝固区、 和固相并存的凝固区的宽窒。铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分的。1 凝固方式：（1）逐层凝固：恒温下结晶的金属或合金糊状凝:合金的凝温度范Bl很宽中间凝-层状凝固：纯金属或共晶成分的合金,凝固时铸件的断面 上不存在液固两相的凝固区,已凝固层与没凝固的液相区 之间界限清晰,随着温度的下降,凝固层不断加厚,液相 区逐渐减少,一直到逐渐完全凝固。0糊状凝固：如果合金的结晶温度范BI很宽,且铸件的断面 温度梯度较小，则在开始凝固的一段时间内,铸件表面不 会形成坚固的凝固层 而是液固两相共存区贯穿铸件的整 个断面。中间凝固：介于层状凝固和糊状凝固之间 凝固过程中铸件断面上存在一定竟度的液固两相共存的凝固区。2 影响凝固的主要因素区域越 :中普通下，凝 温度差。二铸造合金的收缩收缩时合金从液态冷 的体积或尺寸减小到现象 松.应力.变形.裂纹等合金的收绪阶段I一液杰收缩I一凝固收缩一固冻收缩合金的收缩经历如下三个阶段:(1)液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。高于液相线50C150T浇T液(2 )凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。T液T固 共晶相变.液相一固相相变.温度下降(3 )固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩。T T 室体收缩率：体收缩率是铸件产生磁越细根本原因。线收缩率：町/铸型一乙铸件Xi。L铸件线收缩率是铸件产生应力.变形.裏线的根本原因。影响合金收缩的因素化学成分浇注温度铸件结构和铸型条件四.收缩对铸件质量的影响1.缩孔与缩松液态合金在冷凝过程 中f若其液态收缩和凝 固收缩所缩减的容积得 不到补充 则在铸件最 后凝固的部位形成一些 孔洞。大而集中的称 为缩孔 细小而分散的 称为编卑1）缩孔的形成70彫*液态收缩和凝固收缩图繃侈瞬:乙么么么么么么么么么么勺縮孑L必么么么么么么么么购I h Ir=金液分割开的小液体 区难以得到补缩所致o*液态收缩和凝固收缩2 ）缩松的形成： 铸件最后凝固的 收缩未能得到补足， 或者结晶温度范圉宽 的合金呈糊状凝 凝固区域较竟,液.两相共存,树枝晶 发达,枝晶骨架将合3）缩孔和缩松的防止1=1控制铸件的凝固次序,定向凝固（顺序凝固） 口一储存补缩用金属液的空腔。远离冒口的部位先凝固 然后向着冒口方向凝固,最后是合理确定铸件的潇注位置定向凝固原则,便于补缩 开设内浇道 合理的浇注温度和浇注速度3铸件的内应力、变形与裂纹铸造内应力及其防止铸件在凝固以后的继续冷却过程中,其固态收缩受到 阻碍,铸件内部即将产生内应力。1 ）热应力:凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡 的收缩引起的应力。2 ）相变应力:壁厚不均一冷却速度不同收缩量不同_热应力 态相变发生后各部分体积发生不均衡 变化而引起的应力。各部位温度一致一相变同时发生一不产生应力 各部位温度不一致T相变不能同时发生-产生应力 3 ）收缩应力:合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系 统的机械阻碍而形成的内应力。机械应力是暂时应力。渤当进一步冷至更低温度时（tZt3）,两杆均进入了弹性状态， 祁此时由丁两杆的温度不同、冷却速度也不同，所以二者的收 儲缩也不同步，粗杆I的温度较高，还耍进行较大的收缩，细 时杆II的温度较低，收缩已趋于停止，因此粗杆I的收缩必定受：|=1 詁到细杆II的阻碍，使其收缩不彻底，在部产牛拉应力；而杆II刖 今则受到杆I因收缩而施与的压应力（图d） o直到室温,残留热应力一直存在热应力的形成过程演示才3L才=i叶冋J S应1框的冷如曲弱图 J抉:应力的农威+轰年垃应打F 一衣忝圧应力 热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。 热应力可长时间存在。防止变形的方法:1）采用同时凝固的原则；2）提高铸型温度；3）应提高铸型和型芯的退让性,及时开型4）去应力退火I缓缓繆缓冷铁同时凝固一整个铸件几乎同时凝固。2、铸件的变形与防片变形方向的判定：1I先冷部位（薄壁或表层）伸长; 后冷部位（厚壁或心部）缩短。防止变形的方法：1）防止内应力的所有措施;2 ）采用反变形法。反变形法3 ）设置工艺肋；3.铸件的裂纹与防止1 ）热裂形状特征:裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。2 ）冷裂特征:裂纹细小,呈连续直线状,缝内有金属光泽或轻微 氧化京。裂纹的防止:防止内应力的所有措施必须严格控制硫和磷的含量,防止热脆性和 冷脆性。液态收缩 f缩孔:恒温下结晶（液态合金冷却合金收缩Y凝固收缩固态合金冷却f线形收缩f.缩松:两相区结晶血力变形裂纹三影响收缩的因素三.铸造合金的偏析和吸气性1偏析:铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析。铸件的偏析可分为晶内偏析、区域偏析和体积质量偏析三类。晶内偏析(又称枝晶偏析)是指晶粒内各部分化学成分不均匀的现 象,这种偏析出现在具有一定凝固温度范围的合金铸件中。为防止和减 少晶内偏析的产生,在生产中常采取缓慢冷却或孕育处理的方法。(2)区域偏析是指铸件截面的整体上化学成分和组织的不均匀。避免区 域偏析的发生,主要应该采取预防措施，如控制浇注温度不要太高, 采取快速冷却使偏析来不及发生,或采取工艺措施造成铸件断面较低的 温度梯度，使表层和中心部分接近同时凝固。比重偏析铸件上下部分化学成分不均匀的现象称为比重偏析。 为防止比重偏析,在浇注时应充分搅拌金属液或加速合金液的冷却, 使液相和固相来不及分离 凝固即告结束。2铸件中的气孔和合金的吸气(1)侵入性宅孔侵入性气孔是由于铸型表面聚集的宅体侵入金 属液中而形成的孔洞。多位于铸件的上表面附近,尺寸较大， 呈椭圆形或梨形，孑L壁光滑，表面有光泽或有轻微氧化色。(2 )析出性宅孔析出性气孔是溶解在金属液中的气体,在凝固 时由金属液中析出而未能逸出铸件所产生的气孔。其特征是尺 寸细小，多而分散，形状多为圆形、椭圆形或针状,往往分布 于整个铸件断面内。=1(3 )反应性宅孔潇入铸型中的金属液与铸型材料、型芯撑、冷 铁或溶渣之间,因化学反应产生气体而形成的宅孔,统称反应 性气孔。这种气孔经常出现在铸件表面层下lmmdimn处,孔内表面光滑，孔径lmm-3mm。小结充型能力金工艺性铸型条件凝固方式收缩性能应力与变形逐层凝固 糊状凝固凝固收缩 固态收缩
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