铸造最新课件1

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1、机械制造技术基础,主讲 王全景,第二篇 铸造,第三篇 金属压力加工,第四篇 焊接,第五篇 切削加工,第二篇 铸造,什么是铸造？,将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸 型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件 的生产方法。,铸造定义动画,砂型铸造,金属型铸造,熔模铸造,压力铸造,低压铸造,离心铸造,陶瓷型铸造,实型铸造,铸造方法,砂型铸造动画,铸造的工艺过程,砂型铸造,零件图,铸造工艺图,铸型,型芯,芯盒 芯砂,型砂 模型,熔化,合 箱,落砂、清理,检 验,铸 件,铸造的工艺过程,砂型铸造,铸造生产的特点,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、。,摩托车汽缸体,机床床身,暖气片,（1）材料来源广； （2）废品可重熔； （3）设备投资低。,（1）合金种类不受限制； （2）铸件大小几乎不受限制。,2适应性强：,3成本低：,4废品率高、表面质量较低、劳动条件差。,铸造生产的特点,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。,第一章 铸造工艺基础,充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。,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。,1-1 液态合金的充型,充型能力取决于,合金流动性,浇注条件,铸型填充条件,0.45%C

3、铸钢：200mm,4.3%C 铸铁：1800mm,一、液态合金的流动性,合金的流动性是： 液态合金本身的流动能力。,合金流动性主要取决于合金化学成分所决定的结晶特点,a）在恒温下凝固,b）在一定温度范围内凝固,（3）浇注系统的结构 浇注系统的结构越复杂，流动 阻力越大，充型能力越差。 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。,二、浇注条件,（1）浇注温度 一般T浇越高，液态金属的充型能力 越强。,（2）充型压力 液态金属在流动方向上所受的压力 越大，充型能力越强。,（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,三、铸型充填条件

4、,（1）铸型的材料,1-2 铸件的凝固与收缩,一、铸件的凝固方式,1. 逐层凝固,2. 糊状凝固,3. 中间凝固,影响铸件凝固方式的主要因素:,合金的结晶温度范围,合金的结晶温度范围愈小，愈倾向于逐层凝固 。,液,液,二、铸造合金的收缩,1. 收缩的概念,合金的收缩经历如下三个阶段：,合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或 尺寸缩减的现象。,（1）液态收缩 从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。 T浇 T液,（3）固态收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。 T固 T室,（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,体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。,体收缩率：,线收缩率：

5、,线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因。,三、铸件中的缩孔与缩松,液态合金在冷凝过程中，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，细小而分散的称为缩松。,1 缩孔和缩松的形成,2 缩孔和缩松的防止,防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序，使铸件实现“顺序凝固”。 (定向凝固),冒口 储存补缩用金属液的空腔。,冷铁,寻找热节的方法,等温线法,内切圆法,1-3 铸造内应力、变形和裂纹,一、内应力的形成,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.机械应力（收缩应力）,合金的线收缩

6、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。,上型,下型,热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。,-,+,2热应力,热应力使铸件的厚壁 或心部受拉伸，薄壁 或表层受压缩。 热应力是永久应力。,二、铸件的变形与防止,变形的产生,防止变形的方法：,1）合理设计铸件结构,使铸件壁厚尽可能均匀；,2）采用同时凝固的原则；,3）采用反变形法。,4）时效处理,反变形法 -,三、铸件的裂纹与防止,1区分热裂和冷裂,热裂的形状特征是：裂纹短且宽、形状曲折、缝内呈 氧化色。,热裂：合金凝固末期的高温下形成的裂纹。,冷裂的特征

7、是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金 属光泽或轻微氧化色。,冷裂：低温下形成的裂纹。 出现于复杂工件的受拉部位和应力集中部位。,冷裂的防止：, 使铸件壁厚尽可能均匀；, 采用同时凝固的原则；, 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷 的含量，防止冷脆性。,热裂的防止：, 对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量， 防止热脆性。, 应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。, 应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。,2防止热裂和冷裂,1-4 铸件的质量控制,一、铸件常见缺陷,二、铸件质量控制措施 合理选择铸造合金，合理设计铸件结构 合理制订铸件技术要求 模样质量检验 铸件质量检验 铸件热处理,

8、第二章 常用合金铸件的生产,铸铁、铸钢、铜合金、铝合金,2-1 铸铁件生产,铸铁是含碳量大于2.11%（通常为2.5%-4.0%）的铁碳合金。,3.麻口铸铁：组织中既存在石墨、又有莱氏体，是白口和灰口之间的过渡组织，因断口处有黑白相间的麻点，故而得名。,根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为：,1.白口铸铁：碳全部以Fe3C的形式存在，断口呈银色。 具有良好的耐磨性，有时也用来制造一些耐磨件， 如轧辊、粉碎机锤头、和犁铧等。,2.灰口铸铁：碳大部或全部以石墨形式存在，断口呈暗灰色。,4蠕墨铸铁 ： 其石墨呈蠕虫状。如图d所示。,a,b,c,d,根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可分为：,1灰

9、铸铁：其石墨呈片状。如图a所示。,2可锻铸铁： 其石墨呈团絮状。如图b所示。,3球墨铸铁： 其石墨呈球状。如图c所示。,一、影响铸铁组织和性能的因素,1、化学成分,碳是形成石墨的元素， 也是促进石墨化的元素。 含碳愈高，析出石墨愈多、 石墨片愈粗大。,硅是强烈促进石墨化的元素， 含硅量增加，石墨显著增多。,所以： 当铸铁中碳、硅含量 均高时，析出的石墨 就愈多、愈粗大。,铸铁中的碳以化合态渗碳体和游离态石墨形式存在。,碳以石墨形式析出的现象称为石墨化。,1）碳和硅,3）锰,所以： 硫含量限制在 0.1-0.15%以下。,弱阻碍石墨化，但具有提高铸铁 强度和硬度的作用。,锰含量控制在 0.61.

10、2%之间。,4）磷,对铸铁的石墨化影响不显著。 含磷过高将增加铸铁的冷脆性。,磷含量限制在0.5%以下。,2）硫,强烈阻碍石墨化。 高硫量促使碳以Fe3C存在， 增加热脆性，恶化铸铁铸造性能,一、影响铸铁组织和性能的因素,2冷却速度,实际生产中，一般是根据铸件主要部位的壁厚， 选择适当的化学成分（主要指碳、硅），以获 得所需要的组织。,1）铸型材料,2）铸件壁厚,铸件壁愈厚，冷却速度愈慢，则石墨化倾向愈大，愈易得到粗大的石墨片和铁素体基体。,一、影响铸铁组织和性能的因素,二、灰铸铁,（一）灰铸铁的化学成分、组织,灰铸铁的化学成分： 2.63.6% C， 1.23.0% Si， 0.41.2 M

11、n， S0.15%， P0.3%。,珠光体基体灰铸铁,铁素体基体灰铸铁,珠光体 + 铁素体基体灰铸铁,碳钢的基体 + 片状石墨,灰铸铁的组织：,(二) 灰铸铁的性能,5）低的缺口敏感性,1）力学性能：b=120-250Mpa，低，仅为钢件的20-30%， 伸长率 0，塑性韧性差。,2）良好的减振性,3）良好的耐磨性,4）良好的切削加工性,二、灰铸铁,是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。,孕育处理 浇注前向铁水中冲入细颗粒的孕育剂(人工晶核如硅铁和硅钙合金 )，形成大量的、弥散的难熔质点，成为石墨的结晶核心，促进石墨的形核，得到具有 细片状石墨的组织。,b= 250-400 Mpa， 0,（三）灰

12、铸铁的孕育处理 孕育铸铁,二、灰铸铁, 用于制造力学性能要求较高而截面尺寸变化较大的 大型铸件。如重型机床床身，汽缸体等。, 强度和韧性优于普通灰铸铁。, 孕育处理使不同壁厚铸件的 组织较均匀，性能基本一致。,孕育铸铁特点：,灰铸铁的牌号用汉语拼音“HT”+ 数字表示， 数字表示其最低抗拉强度b （MPa）。,（四）灰铸铁牌号及选用,二、灰铸铁,三、可锻铸铁,白口铸铁通过退火处理使渗碳体分解 而得到团絮状石墨的一种高强度铸铁。,又叫展性铸铁或韧性铸铁,1 可锻铸铁的组织、性能及选用,塑性和韧性好，耐蚀性较高，适于制造承受振动和冲击、形状复杂的薄壁小件，如汽车拖拉机的底盘类零件。,1）铁素体（黑

13、心）可锻铸铁,2）珠光体可锻铸铁,强度、硬度、耐磨性优良，用于石油管道、炼油厂管道 和商用及民用建筑的供气和供水系统的管件。,3）白心可锻铸铁,三、可锻铸铁,白口铸铁在氧化气氛中退火，产生几乎是全部脱碳的 可锻铸铁。国内应用较少，国外有用作水暖管件的。,2 可锻铸铁的牌号,可锻铸铁的牌号用汉语拼音和两组数字表示，第一组数字表示其最低抗拉强度b （Mpa），第二组数字表示其最低断后伸长率(%) 。,KTH30006,KTZ45006,KTB450-07,三、可锻铸铁,四、球墨铸铁,向铁水中加入球化剂和孕育剂得到的具有球状石墨的铸铁。,1)强度高,1球墨铸铁的性能,抗拉强度不仅高于铸铁，甚至高于碳

14、钢， 疲劳强度大致与中碳钢相似，耐磨性优 于表面淬火钢，所谓“以铁代钢”，主要 指球墨铸铁。,2)塑性、韧性好,3)良好的铸造性能、减摩性、切削加工性及 低的缺口敏感性,球墨铸铁的牌号用汉语拼音“QT”和两组数字表示，两组数字分别表示最低抗拉强度和伸长率。,2.球墨铸铁的牌号：,QT500-07 抗拉强度最低值为500MPa， 伸长率最低值为7%,四、球墨铸铁,3球墨铸铁的生产,1）控制原铁水化学成分,2）较高的铁水温度,3）球化处理和孕育处理,出炉温度应高于1400 。,a）S和P含量要低,b）C含量要高（3.64.0%C）。,球化处理：促使石墨在结晶时呈球状析出。 孕育处理：促进铁水的石墨

15、化。,铁水孕育处理球化处理,球化处理工艺：冲入法,五、蠕墨铸铁,向铁水中加入蠕化剂（如镁钛合金） 进行蠕化处理，然后加入孕育剂作 孕育处理，得到的具有短片状石墨 的铸铁。,蠕墨铸铁的性能：,（1）力学性能（强度和韧性）比灰铸铁高， 比球墨铸铁低。,（2）壁厚敏感性比灰铸铁小得多。,（3）导热性和耐疲劳性好。,（4）优良的铸造性能,蠕墨铸铁的牌号： “RuT”+ 数字表示。 RuT420，表示抗拉强度不低于420MPa的蠕墨铸铁,五、蠕墨铸铁,蠕墨铸铁主要用来生产复杂的大型铸件。如大型柴油机机体、大型机床立柱等。 更适合制造在热循环作用下工作的零件，如大型柴油机汽缸盖、排汽管、制动盘、液压阀、金属型等。 -,蠕墨铸铁的应用：,五、蠕墨铸铁,2-2 铸钢件生产,一、铸钢的分类、性能、牌号及应用,1 碳素钢,2 合金钢,1）低碳钢,2）中碳钢,3）高碳钢,C0.25%,C=0.250.45%,C=0.500.60,1）低合金钢,2）高合金钢,Me5%,Me5%,Mn13,铸造性能差、应用较少。,铸造性能较好、应用广泛。,铸造性能差、应用较少。,铸钢的流动性差、收缩大。,1）铸件要安放冒口和冷铁；,2）必须严格控制浇注温度；,3）铸件的壁不能太薄；,2-2 铸钢件生产,铸造性能 差,二、铸钢的铸造特点,2-3 铜、铝合金铸件生产,一、铸造铜合金,1铸造黄铜,