《机械工程材料与热加工工艺 教学课件 ppt 作者 梁戈 时惠英 7第八章1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程材料与热加工工艺 教学课件 ppt 作者 梁戈 时惠英 7第八章1（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019年5月19日,1,第八讲,铸造,2019年5月19日,2,绪 论,什么是铸造生产？,2019年5月19日,3,将熔融的金属液 浇入砂型中的过 程！,图1-5 浇铸过程,2019年5月19日,4,什么是铸造生产？,将熔融的合金材料制作成产品的方法，将液态合金注入预先制备好的铸型中使之冷却、凝固，而获得毛坯或零件，这种制造过程称为铸造生产，简称铸造，所铸出的产品称为铸件。,2019年5月19日,5,铸造工艺特点及应用,适应范围广。工业上常用的金属材料都可铸造；铸件大小几乎不限（铸件外形尺寸可从几毫米到十几米，壁厚可从0.3mm到1m ） ；生产的批量不限，既适用于单件小批生产，又适用于大批
2、量生产。 可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、床身、气缸体等；可采用的材料广，如铸铁、铸钢、有色合金等。 铸件具有一定的尺寸精度，部分精铸件无需机械加工可以直接应用于零部件。 成本低廉。可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低；在金属切削机床中，铸件占机床总重量75%以上，而生产成本仅占1530%。,2019年5月19日,6,1、作为毛坯，经过机械加工后成为机器零 部件。,2、精密铸造，获得尺寸精度高、表面粗糙 度良好的铸件，可直接应用。,铸件应用事例及特点,2019年5月19日,7,图1-3 高档6缸小轿车的内部结构C,2019年5月19日,8,图1-8 高档6缸小轿车的
3、发动机壳体,2019年5月19日,9,图1-9 Motorsports发动机气缸盖,2019年5月19日,10,图1-12 不需加工或少加工的精密铸件,2019年5月19日,11,图1-13 不需加工开式叶轮精密铸件,2019年5月19日,12,一号铜车马出土时的状况,2019年5月19日,13,一号铜车马 铜制，高104.2厘米，全长328.4厘米，马高92厘米，总重约1200公斤。为双轮、单辕结构，前驾四马，前面与两侧有车欄，后面留门以备上下。车上立一圆伞，伞下站立一名高91厘米的铜御官俑。其名叫立车，又叫戎车、高车，乘车时立于车上。,2019年5月19日,14,二号铜车马是四马鞍车(即坐
4、乘的车)，车马全长317厘米，高106.2厘米，车舆上有穹窿形的椭圆形盖子，车厢分前后两部分，前室为御手所居，内跽坐一御官俑，后室为主人所居。车舆内外绘有变形夔龙、夔凤纹、流云纹及各种几何形图案花纹。,2019年5月19日,15,小结：铸造生产在制造业中的地位,铸造是机械制造工业毛坯和零件的主要供应者，在国民经济中占有极其重要的地位。 铸件在机械产品中所占的比例大，如内燃机的关键零部件都是铸件，占总重的70-90%，汽车中铸件质量占19%（轿车）23%（卡车）；机床，拖拉机、液压泵和通用机械中铸件质量占65%-80%。 矿冶、能源、海洋和航天工业的重、大、难装备中铸件都占很大的比重和起重要作用
5、。,2019年5月19日,16,目录,概述 第一章 铸造工艺基础 1液态合金的充型 2铸件的凝固与收缩 3铸造内应力、变形及裂纹 4 铸件质量控制 第二章 常用合金铸件的生产,目录,2019年5月19日,17,目录,1 铸铁件的生产 2 铸钢件生产 3 有色铸造合金件生产 第三章 砂型铸造工艺 1 生产过程及其造型方法 2 砂型铸造工艺设计 3砂铸工艺设计综合分析举例,目录,2019年5月19日,18,铸造篇,概述 一. 铸造实质和铸造方法分类 铸造 分类：砂型 产量90%以上；特种铸造 二、铸造生产特点： 可制复杂件；适应性广；成本低；与零件相近，加工余量少； 机械性能较锻件低；废品率高。,
6、目录,2019年5月19日,19,第一章 铸造工艺基础,1液态合金的充型（流动性） 一. 流动性与充型能力 两个概念 流动性是指液态金属本身的流动能力；充填型腔的实际情况为液态金属的充型能力。 一般情况，同样工艺，流动性好：铸件轮廓清晰，薄而复杂流动性不好：铸件浇不满，冷隔.充型不好 合金流动性的测定-螺旋型试样 灰口铸铁、硅黄铜最好，铸钢流动性最差。,目录,2019年5月19日,20,二.影响合金流动性的因素 1. 化学成分 T结晶 （=T始晶T全晶）流 动 性共晶最好；非共晶差，结晶有范围 铸铁（亚共晶）CT结晶 流动性 2.浇注温度（T浇）和充型压力（浇注条件） T浇流动性生产中“高温出
7、炉，低温浇 注”。充型压力 充型能力 流动性 3.铸型充填状况（充填条件） 注意：最小壁厚的设计取决于流动性的设 计。例：灰铸铁6mm;铸钢8mm等,目录,2019年5月19日,21,二. 铸造合金的收缩性 1、收缩 1）、三个相互联系的阶段： T浇T始晶液线 T全晶固线 T 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 体收缩.以体收缩率表示 尺寸变线收缩率 缩孔.缩松 应力.变形.裂纹,目录,2019年5月19日,22,2）、影响收缩因素 （1）化学成分； （2）T浇.V浇；T浇.V浇.收缩. （3）铸件结构等有关铸型条件。 2、缩孔.缩松 1）.形成（图）缩孔：集中；共晶合金形成。 分散缩孔即称缩松。非
8、共晶合金形成 。 2）.特点 （1） 产生在铸件最后凝固处； （2） 液态收缩.凝固收缩. 缩孔；,目录,2019年5月19日,23,目录,缩孔,2019年5月19日,24,（3）T浇.收缩. 缩孔；T结. 易缩松；非共晶合金形成；T结. 易集中缩孔.纯金属.共晶合金形成。 生产中多用接近共晶合金. 窄结晶范围合金 3）. 防止措施 物理本性. （1）铸件设计上，力求壁厚均匀，减少厚大部 分、 和热节； （2） 控制T浇，保证良好充型，T浇低些好； （3）控制凝固顺序，实现顺序凝固。冒口.冷铁,目录,2019年5月19日,25,3铸造内应力.变形及裂纹,一、内应力的产生 包括：机械（收缩应力）
9、和热应力两类 应力 b 裂纹：热裂纹和冷裂纹两类。 分析结果： 最终铸件厚壁、心部、最后凝固处受拉，表现下凹； 薄.表层先凝固处受压，表现外凸。,目录,2019年5月19日,26,二、 铸件的变形与防止 例图 防止变形措施： 1.设计上，力求均匀；2.控制凝固顺序，实现同时凝固；冒口. 冷铁 3.易变形件，采用反变形模；4.时效处理.消除内应力(人工、自然）,目录,2019年5月19日,27,三、 铸件的裂纹与防止 1. 热裂纹 凝固末期. 高温形成 （1）特征：（2）影响因素： 2. 冷裂纹 低温形成 （1）特征：（2）影响因素： 3. 防止裂纹措施 （1）铸造内应力； （2）控制P量； （
10、3）浇注后，勿过早打箱。,目录,2019年5月19日,28,4 铸件质量控制,一.铸件缺陷 表 侵入、析出、反应气孔等 二. 铸件质量控制 多方面 1. 合理选定铸造合金和铸件结构； 2. 合理制定铸件的技术要求； 3. 模样质量检验； 4. 铸件质量检验； 5. 铸件热处理。,目录,2019年5月19日,29,第二章 常用合金铸件的生产,1 铸铁件的生产 一.铸铁分类 碳的不同形式分 ： 白口铸铁 C以Fe3C存在； 灰口铸铁 C以单质石墨(Graphite) 存在 “G”； 麻口铸铁 介乎于二者之间。 灰口铸铁又以”G”形态分为： 普通灰口铸铁 C以片状 “G”； 可锻铸铁 团絮状 “G”
11、 球墨铸铁 球状 “G”； 蠕墨铸铁 蠕虫状 “G” 以铸铁化学成分分类：普通铸铁、合金铸铁,目录,2019年5月19日,30,二.灰口铸铁,1.灰口铸铁的组织和性能 显微组织：钢的基体 + “G”片 铸铁的关键问题是石墨化 从过程知：高温石墨化是获得灰口、白口、麻口铸铁的关键过程；低温石墨化决定灰口铸铁的基本组织。 三种组织： （1） 珠光体灰口铸铁 P +“G”片 级 HT200 （2） 铁素体灰口铸铁 F +“G”片 级 HT100 （3） 珠光体-铁素体灰口铸铁 P+F+“G”片 级 HT150,目录,2019年5月19日,31,目录,2019年5月19日,32,目录,2019年5月1
12、9日,33,性 能,（1） 机性比钢差，抗压不抗拉； （2） 减震性好； G 松散、吸震、消震 （3） 耐磨性好； G润滑、脱落存油 （4） 工艺性能： 切削性好，好铸；难锻 更难焊 （5）对缺口敏感性小，对疲劳强度影响微 综合： 中负荷、抗震、耐磨。,目录,2019年5月19日,34,目录,2019年5月19日,35,2.影响组织和性能的主要因素,主要问题-石墨化（因素与影响石墨化因素是一致的）即： 化学成分和冷却速度两方面 （1） 化学成分；C和Si、S和P、Mn （2） 冷却速度。 石墨化: 冷速要慢 砂型铸造： 冷速 取决于壁厚 C和Si总量. 壁厚影响. 有五个区域：见图,目录,20
13、19年5月19日,36,3.灰口铸铁的孕育处理 （变质处理、变质铸铁、高强度铸铁）,为获得 P+G细片b硬度 “孕育铸铁”（变质铸铁） 原铁水 + 孕育剂（Si75-Fe） ( 人工晶核 ) 组织：P + G细片 低C、低Si G核.促进C石墨化为G细片 性能：b. HB； 高强度铸铁 HT250以上 耐磨性；对截面敏感性小, 截面变化（V冷）对机性影响不大；仍是灰铁,脆材；铸造性能差。 应用： 重要大件,目录,2019年5月19日,37,4.灰口铸铁件的生产特点及其牌号,（1）生产特点 冲天炉熔化; 铸造性能优良； 浇注温度低；型砂要求低 （2）牌号及用途 GB567585 HT200 HT
14、表示“灰铁” 200表示 b200 用于中等负荷、耐磨、减震件、特别是箱体件 注意：壁厚数据，标准以30试样测定 5.灰铁件的热处理 退火、时效、表淬,不整淬,目录,2019年5月19日,38,2019年5月19日,39,三. 可锻铸铁 “KT” 钢基体 + G团,由低碳.低硅铁水浇注成白口铸件，固态下，经过长时间的高温石墨化退火，缓慢加热920-980,保温10-20h，冷却。总周期40-70h。 使Fe3C分解成团絮状石墨，而得到的一种铸铁。 牌号、性能、应用 GB5679-85 KT H 300 -06 最低6% KT Z 可铁 黑心 最低b=300MPa 珠光体可铁 KTB B白心 不
15、用 KT 耐蚀性好.作管接头 总结：性能优，但周期长，部分由球铁代替。,目录,2019年5月19日,40,目录,2019年5月19日,41,四. 球墨铸铁 “QT” 钢的基体+G球,1. 球墨铸铁的牌号、组织、性能、用途 分两大类： 铁素体 QT400-17 珠光体 QT 600 -02最低=2% 球铁 最低b=600MPa 二者间为 铁素体-珠光体 QT500-05 性能 : b其它铸铁，可达锻钢水平； .ak,耐磨 其它铸铁; -1 接近钢； 减震性.缺口敏感性. 铸造性保持灰铸铁优点，收缩大，保证顺序凝固，采用冒口补缩。应用：受力耐磨件。,目录,2019年5月19日,42,2. 球墨铸铁的生产特点,（1） 铁水；低S. P 铁水 + 球化剂 + 孕育剂 高C高Si Xt(Re)-Mg合金 Si75-Fe （2）球化、孕育处理 球化工艺，冲入法 （3）球墨铸铁的热处理 1）退火：目的 保证组织 F + G球 高塑性球铁 2）正火：目的 保证组织P + G球或P + （F） + G球 高强度球铁,目录,2019年5月19日,43,目录,2019年5月19日,44,
