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如图1—9所示，具有大平面铸件的4种分型面和浇注位置方案中，（)最合理。 A．B．C．D．
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如图1—9所示，具有大平面铸件的4种分型面和浇注位置方案中，()最合理。请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！
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1灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁在力学性能上有较大差别，主要是因为它们( )不同。A．基体组织B．碳的存在形式C．石墨形态D．铸造性能请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！2为保证铸件质量，顺序凝固常用于( )铸件生产中。A．缩孔倾向大的合金B．吸气倾向大的合金C．流动性较差的合金D．裂纹倾向大的合金请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！3下面合金形成缩松倾向最大的是( )。A．纯金属B．共晶成分的合金C．近共晶成分的合金D．远离共晶成分的合金请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！4消除铸件中残余应力的方法是( )。A．同时凝固B．减缓冷却速度C．时效处理D．及时落砂请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！
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工程材料及材料成型基础课件ppt全套课件.pptx 金属液态成型,,日,沙洲工学院机电工程系王艳辉,概述,金属液态成型（铸造）：,将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。,铸造生产过程：,铸造生产的特点：,零件的形状复杂；工艺灵活；成本较低。,机械性能较低；精度低；效率低；劳动条件差,分类： 砂型铸造——90%以上； 特种铸造——铸件性能较好，精度低，效率高。,我国铸造技术历史悠久，早在三千多年前，青铜器已有应用；二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。泥型、金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。,第一节 金属的铸造性能 第二节 砂型铸造 第三节 铸件的结构设计 第四节 常用合金铸件生产 第五节 特种铸造,,第一章 金属液态成型,,第一节金属铸造性能,一、合金的流动性,合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的能力。通常用流动性和收缩性来衡量。,1、流动性概念 流动性——液态合金的充型能力。,流动性好的合金：,易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件；有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；易于补缩及热裂纹的弥合。,螺旋形流动性试样,合金的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。试样越长，流动性越好。,常用合金的流动性（砂型，试样截面8×8mm）,合金性质方面铸型和浇注条件铸件结构,２、影响合金流动性的因素,纯金属、共晶合金流动性好。（恒温下结晶，凝固层内表面光滑）　　亚、过共晶合金流动性差。（在一定温度范围内结晶，凝固层内表面粗糙不平）,提高流动性的措施：提高铸型的透气性，降低导热系数；确定合理的浇注温度；提高金属液的压头；浇注系统结构简单。,铸件壁厚>最小允许壁厚,二、合金的收缩,1、收缩的概念,收缩是铸件中的缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷产生的原因。,收缩的三个阶段,,液态收缩凝固收缩固态收缩,,,形成缩孔、缩松（体收缩率）,——产生变形和裂纹（线收缩率）,,几种铁碳合金的体积收缩率,2、铸件的缩孔和缩松,缩孔的形成：,缩松的形成：,纯金属或共晶成分的合金易形成缩孔。,结晶温度范围大的合金易形成缩松。,缩孔和缩松的防止,定向凝固—— 在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过增设冒口或冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固。,结果：使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属的补充，而将缩孔转移到冒口之中。,,缩孔位置的确定,等温线法,内切圆法,定向凝固的缺点和应用：,缺点——铸件成本高，加大铸造内应力（易变形、开裂）。应用——体收缩大的合金，如铸钢、铝青铜和铝硅合金等。,3、铸造应力,铸造内应力有热应力和机械应力，是铸件产生变形和开裂的基本原因。,,热应力的形成,机械应力的形成,减少和消除应力的措施：,结构上——壁厚均匀，圆角连接，结构对称。工艺上——同时凝固，去应力退火。,,同时凝固和定向凝固比较,用于凝固收缩小的灰铸铁。铸件内应力小，工艺简单，节省金属但同时凝固往往使铸件中心区域出现缩松，组织不致密。,用于收缩大或壁厚差距较大，易产生缩孔的合金铸件，如铸钢、铝硅合金等。定向凝固补缩作用好，铸件致密，但铸件成本高，内应力大。,,,4、铸件的变形,对于厚薄不均匀、截面不对称及具有细长特点的杆件类、板类及轮类等铸件，当残余铸造应力超过铸件材料的屈服强度时，产生翘曲变形。,框形铸件变形,T形梁铸钢件变形,用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。,箱体件反变形量和方向,床身导轨的翘曲变形及反变形,有的铸件虽无明显的变形，但经切削加工后，破坏了铸造应力的平衡，产生变形甚至裂纹。,圆柱体铸件加工后的变形,表面被加工掉一层后,心部钻孔后,从侧面切去一层,5、铸件的裂纹,铸钢件结构对热裂纹的影响,轮形铸件的冷裂,三、铸件的常见缺陷,铸件缺陷除缩孔、缩松、变形、开裂外还有：冷隔和浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂等。,夹砂的形式,夹砂形成过程,常见的铸件缺陷,23,,第二节 砂型铸造,24,一、砂型铸造造型方法,（一）手工造型 ——单件、小批量生产（二）机器造型 ——中、小件大批量生产（三）机器造芯 ——中、小件大批量生产（四）柔性造型单元 ——各种形状与批量生产,套筒的砂型铸造过程：,25,（一）手工造型,,,,,,,26,整模造型,,,27,分模造型,,,28,活块造型,,,活块造型,用外砂芯作出活块,,,,29,挖砂造型,,,手轮的挖砂造型,30,刮板造型,,,带轮的刮板造型,导向刮板造型,31,三箱造型,,,带轮的三箱造型,用外砂芯将三箱改为两箱,32,（二）机器造型,机器造型是将填砂、紧实和起模等主要工序实现了机械化，并组成生产流水线。机器造型生产率高，铸型质量好，铸件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。,造型生产线示意图,造型生产线,33,机器造型方法一,1、振压造型工作原理,,机器造型方法：振压造型、高压造型、抛砂造型。,a) 填砂 b) 振实 c) 压实 d) 起模,34,机器造型方法二,2、多触头高压造型,3、抛砂机,,35,（三）机器造芯,在大批量生产中，常用型芯制作设备是射芯机和壳（吹）芯机。,射芯机工作原理,壳（吹）芯制造原理,36,（四）柔性制造单元,柔性制造单元通过在造型自动线上加设模板库及模板快换机构等，由计算机集中控制模板的调运与更换、造型机工作参数、铸型质量的检验等。 柔性造型单元流程：,按中央控制室计算机指令，造型机造型,完成造型次数后依次更换上下模板，并调运到模板库,待工作模板进入模板快换机构,调整造型机工作参数,不合格的打记号报废，信号反馈,检验铸型质量,合格的开浇口，下芯，和箱，浇注,,,,,,,,,,,,,37,二、砂型铸造工艺设计,铸造工艺图包括：,铸件的浇注位置铸型分型面铸造工艺参数,支座的零件图、铸造工艺图、模样图及合型图,38,（一）浇注位置的选择,铸件的重要加工面应朝下或位于侧面；铸件的大平面应朝下；面积较大的薄壁部分置于铸型下部或侧面；铸件厚大部分应放在上部或侧面。,浇注位置——浇注时铸件在铸型中的空间位置。,浇注位置的选择原则：,39,薄壁件,卷扬筒,车床床身,40,（二）铸型分型面的选择,三通的分型方案,41,便于起模，使造型工艺简化；尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱；尽量使型腔及主要型芯位于下型。,分型面的选择原则：,支架,车床床身,起重臂,机床支架,42,应尽量减少型芯的数量。,轮形铸件在批量不大的生产条件下，多采用三箱造型；但在大批量生产条件下，采用机器造型时，需采用环状型芯。,43,（三）工艺参数的确定,机械加工余量和最小铸出孔；起模斜度；铸造收缩率；型芯头设计。,垂直芯头 水平芯头,铸件收缩率：,44,（四）铸造工艺设计的一般程序,45,1、支座,（五）实例分析,方案Ⅰ 沿底版中心分型。轴孔下芯方便，但底版上四个凸台必须采用活块且铸件在上、下箱各半。,方案Ⅱ沿底面分型，铸件全部在下箱，不会产生错箱，铸件易清理。但轴孔内凸台必须采用活块或下芯且轴孔难以铸出。,46,（五）实例分析,重量：35kg 材料：HT150 保证基准面不得有缺陷，以便定位。勿需考虑补缩。,2、C6140车床进给箱体,分型面和浇注位置选择方案？,47,车床进给箱体分型面和浇注位置的选择方案,方案Ⅰ，能铸出轴孔，型芯稳定性好。但基准面朝上易产生缺陷且型芯数量较多，槽C妨碍起模需用活块或型芯。,方案Ⅱ，从基准面分型，铸件大部分在下型，基准面朝上，轴孔难以铸出，且凸台E和槽C妨碍起模，需用活块或型芯。,方案Ⅲ，铸件全部置于下型，基准面朝下，铸件最薄处在铸型下部。但凸台EA和槽C都需用活块或型芯，内型芯稳定性差。,大批量生产时——选用方案Ⅰ； 单件、小批量生产时——选用方案Ⅱ或方案Ⅲ。,48,车床进给箱体铸造工艺图,49,三、铸件的结构工艺性,铸件的结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用性能的前提下，铸造成形的可行性和经济性，即铸造成形的难易程度。良好的铸件结构性应与金属的铸造性能和铸造工艺相适应。,大批量生产时，铸件的结构应便于采用机器造型；单件、小批量生产时，则应使所设计的铸件尽可能适应现有生产条件。,50,（一）铸造工艺对铸件结构的要求,悬臂支架,以垛代砂芯,闭式结构 开式结构,凸缘外伸 凸缘内伸,51,避免使用活块,未延伸凸台 延伸凸台,结构斜度,52,（二）合金铸造性能对铸件结构的要求,铸件的壁厚且均匀,结构圆角,壁间大角度连接,53,交叉接头 交错接头 环状接头,圆角过渡 倾斜过渡 复合过渡,54,大平面倾斜结构,防变形铸件结构,对称结构,加强肋结构,自由收缩结构,弯曲轮辐,奇数轮辐,第三节 铸件的结构设计,一、合金铸造性能对铸件结构的要求,（一）铸件的壁厚 壁厚合理、壁厚均匀、符合凝固原则（二）壁的连接 圆角连接、避免交叉、逐渐过渡（三）避免变形、开裂 结构对称、加强筋合理、自由收缩,,铸件的壁厚且均匀,结构圆角,壁间大角度连接,交叉接头 交错接头 环状接头,圆角过渡 倾斜过渡 复合过渡,大平面倾斜结构,大平面的设计,平板的设计,铸件结构与凝固原则,轮辐的设计,二、铸造工艺对铸件结构的要求,（一）铸件的外形 1、避免外形表面内凹 2、尽量使分型面为平面 3、尽量减少分型面数量 4、应具有结构斜度（二）铸件的内腔 1、不用或少用型芯和活块 2、有利于型芯的定位、排气和清理,悬臂支架,以垛代砂芯,闭式结构 开式结构,凸缘外伸 凸缘内伸,避免使用活块,未延伸凸台 延伸凸台,结构斜度,改进前后结构比较,凸台和加强筋设计,轴承支架铸件设计,增设工艺孔的铸件结构,三、组合铸件,70,,第三节 常用合金铸件生产,71,一、铸铁件的生产,铸铁是含碳量超过2.11的铁碳合金。工业用铸铁实际上是以Fe、C、Si为主要元素的多元合金。,铸铁中碳的存在形式,,渗碳体——化合状态石墨——游离状态,铸铁分类,,白口铸铁灰口铸铁麻口铸铁,,灰铸铁（片状石墨）可锻铸铁（团絮状石墨）球墨铸铁（球状石墨）,72,（一）铸铁的石墨化,1、石墨化过程,石墨化——铸铁中析出石墨的过程。,石墨化形式：缓慢冷却时，L(A) 石墨 加热时， Fe3C 石墨,,,因此石墨是稳定相，是亚稳定相。,石墨是碳的一种结晶形态，具有六方晶格。原子呈层状排列，同一层面上的碳原子呈共价键，结合力强；层与层之间呈分子键，结合力弱。因此，石墨结晶形态常易发展为片状，强度、硬度、塑性极低。,73,2、影响石墨化的因素,影响石墨化的主要因素是化学成分和冷却速度。,（1）化学成分 碳和硅是强烈促进石墨化元素。碳是石墨的基础，硅促进石墨析出。（C : 2.7~3.6% , Si : 1.1~2.5%）,如何提高铸件的强度？,碳和硅含量高时，石墨量多、尺寸大、铁素体多，因此强度、硬度低。过低时，则易形成白口组织。,74,锰是微弱阻止石墨化元素，可促进珠光体基体形成，提高铸铁强度和硬度。且Mn+S MnS。(Mn : 0.4~1.2%),,硫和磷是有害元素。（S ≤ 0.1~0.15% , P ≤ 0.2）,碳当量： CE = C + (Si+P)/3 %,CE =4.28%，共晶成分； CE＜4.28% ，亚共晶成分； CE ＞4.28%，过共晶成分。,（2）冷却速度,同一铸件厚壁处为灰口组织，而薄壁处为白口组织，这说明：缓慢冷却有利于石墨化过程的进行。,可见，当铁水的碳当量较高，结晶过程中缓慢冷却时，易形成灰口铸铁；相反易形成白口组织,75,（二）灰铸铁,1、灰铸铁的组织和性能特点,铁素体灰铸铁 铁素体+珠光体灰铸铁 珠光体灰铸铁,钢基体+片状石墨,灰铸铁的性能,（1）机械性能较差 强度低、塑性低、韧性低且壁厚敏感；抗压强度、硬度与相同基体碳钢相近,（2）其它性能 耐磨性好、减震性好 、缺口敏感性小、铸造性能和切削加工性能良好 。,76,灰铸铁的显微组织,77,2、灰铸铁的牌号与用途,HT200——表示灰铸铁，σb≥200N/mm2 （壁厚增加，强度降低）,灰铸铁与碳钢机械性能的比较,78,3、灰铸铁的孕育处理,孕育铸铁：HT250、HT300、H350T,孕育处理：降低碳、硅含量，以提高铸铁的强度； 浇注前向铁水 中加入少量的孕育剂（75%硅铁），可以细化组织，促进石墨化。,孕育铸铁的特点： 强度较高，冷却速度对其组织和性能的影响甚小。因此，适用静载荷下要求较高强和耐磨性的铸件，特别适合生产厚大铸件如重型机床、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮、凸轮等。,79,（三）球墨铸铁,球墨铸铁是在浇注前往铁水中加少量的球化剂和孕育剂，获得具有球状石墨的铸铁。,1、球墨铸铁的组织和性能,铁素体球铁 铁素体+珠光体球铁 珠光体球铁,球墨铸铁的机械性能比灰铸铁高得多，同时仍保持良好的铸造性能、减磨性、减震性、切削加工性能，此外其焊接性和热处理性能都优于灰铸铁。,80,球墨铸铁的显微组织,81,45号锻钢和珠光体球墨铸铁的机械性能比较,2、球墨铸铁的牌号与用途,QT500-7——表示球墨铸铁，σb≥500N/mm2 , δ ≥ 7 %,82,3、球墨铸铁的生产特点:,（1）严格控制化学成分（2）较高的出铁温度（3）球化处理（4）孕育处理（5）热处理,C、Si较高，Mn、P、S较低,℃,获得球状石墨,促进石墨化，细化均匀组织,退火——铁素体+球状石墨 QT400-18, 正火——索氏体+球状石墨 QT600-3,调质——回火索氏体+球状石墨 QT800-2等温淬火——下贝氏体+球状石墨 QT900-2,球化处理方法,83,4、球墨铸铁铸造工艺特点,（1）流动性比灰铸铁差（2）收缩较灰铸铁大,球墨铸铁件多应用冒口和冷铁，采用定向凝固原则。在铸型刚度很好的条件下，也可采用同时凝固原则不用冒口或用小冒口。,84,（四）铸铁的熔炼,冲天炉的熔炼过程 冲天炉的燃料为焦碳；金属炉料有：铸造生铁锭、回炉料、废钢、铁合金；熔剂为石灰石和氟石。,在冲天炉熔炼过程中，高炉炉气不断上升，炉料不断下降：底焦燃烧；金属炉料被预热、熔化和过热；冶金反应使铁水发生变化。,85,二、铸钢件的生产,铸钢的应用仅次于铸铁，其产量占铸件总产量的15%。铸钢的主要优点是力学性能高，特别是塑性和韧性比铸铁高得多，焊接性能良好，适于铸焊联合工艺制造重型机械。但铸造性能、减震性和缺口敏感性都比铸铁差。,铸钢主要用于制造承受重载荷及冲击载荷的零件，如铁路车辆上的摇枕、侧架、车轮及车钩，重型水压机横梁，大型轧钢机机架、齿轮等。,常用铸钢：碳素铸钢、低合金铸钢、高合金铸钢。,86,1、铸钢的铸造工艺特点,铸钢的铸造性能差，铸造工艺复杂：,（1）对砂型性能如强度、耐火度和透气性要求更高。（2）工艺上大都采用定向凝固原则（3）必须严格掌握浇注温度,2、铸钢的热处理,为了细化晶粒，改善组织，消除铸造内应力，提高性能，铸钢件必须进行退火和正火处理。,87,3、铸钢的熔炼,钢液质量高，熔炼速度快，温度容易控制。炼钢的金属材料主要是废钢、生铁和铁合金。其它材料有造渣材料、氧化剂、还原剂和增碳剂等。,电弧炉炼钢,88,,感应电炉炼钢,感应电炉是利用感应线圈中交流电的感应作用，使坩埚内的金属炉料（及钢液）产生感应电流，而发出热量，使炉料熔化的。,感应电炉的优点是加热速度快，热量散失小；缺点是炉渣温度较低，不能发挥炉渣在冶炼过程中的作用。,89,感应电炉炼钢生产,90,三、非铁合金铸件的生产,1、铸造铜合金,黄铜是铜锌合金，铸造黄铜的熔点低、结晶温度范围窄，流动性好，铸造性能较好。铸造黄铜常用于轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。,锡青铜的力学性能低于黄铜，且其结晶温度范围宽、容易产生显微缩松缺陷；但线收缩率较低，不易产生缩孔，其耐磨、耐蚀性优于黄铜，故适于致密性要求不高的耐磨、耐蚀件。,91,2、铸造铝合金,铸造铝合金分为：铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金。其中铝硅合金的铸造性能好，又有足够的强度，所以应用最广。主要用于形状复杂的薄壁件或气密性要求较高的零件，如内燃机汽缸体、化油器、仪表外壳等。,3、铜铝合金铸件的生产,电阻坩埚炉,焦碳坩埚炉,92,,第四节 特 种 铸 造,93,熔模铸造金属型铸造压力铸造低压铸造,离心铸造陶瓷型铸造实型铸造磁型铸造,特种铸造的分类和特点,分类,与砂型铸造相比，特种铸造具有铸件精度和表面质量高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工作环境好等优点。但铸件的结构、形状、尺寸、重量、材料种类往往受到一定限制。,94,一、熔模铸造,模铸造是在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的成形方法。,熔模铸造工艺过程： 制造熔模、制模组、上涂料（及撒砂）、脱模、焙烧、浇注、落砂、切浇口。,95,组装蜡模,96,上涂料,97,失蜡,98,熔模焙烧,99,熔模浇注及处理,100,熔模铸造的特点：,铸件的精度和表面质量较高（IT11~13,Ra1.6~12.5）合金种类不受限制，钢铁及有色金属均可适用可铸出形状复杂的铸件生产批量不受限制工艺过程较复杂，生产周期长，成本高铸件尺寸不能太大,熔模铸造是一种少、无切削的先进精密成形工艺，最适合25kg以下的高熔点、难加工合金铸件的批量生产。如汽轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车上小型精密铸件。,,101,二、金属型铸造,金属型的结构可分为：水平分型式、垂直分型式及复合分型式等。金属型一般用铸铁、铸钢；铸件的内腔可用金属型芯或砂芯来形成。,金属型铸造是在重力作用下将液态金属浇入金属铸型的成形方法。,水平分型式,垂直分型式,102,铸造铝活塞的金属型及金属型芯,铰链开合式金属型 组合式金属型芯,,,103,金属型优点：一型多铸，生产效率高铸件尺寸精度高，表面质量好 (IT12~14, Ra6.3~12.5)铸件冷却快，组织致密，机械性能好,,金属型缺点： 金属型成本高 没有退让性，不宜生 产形状复杂的铸件 铸件冷却快，组织致密，机械性能好,金属型铸造主要用于铜、铝、镁等有色金属铸件的大批量生产。如内燃机活塞、汽缸盖、油泵壳体、轴瓦、轴套等。,,104,三、压力铸造,压力铸造是将液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的方法。,压铸工艺过程：,,a) 注入金属 b) 压铸 c) 抽芯 d)顶出铸件,105,卧式压铸机,106,常见的压铸件,107,热压铸原理,108,热压铸机,109,热压铸生产,110,压力铸造的特点：,铸件的尺寸精度高（IT8~12,Ra3.2~0.4）铸件的强度和表面硬度都较高生产效率高（一般为50~150次/小时）铸件表皮下有气孔，不能多余量加工和热处理设备投资大，压铸型制造成本高，适宜大量生产,压力铸造主要用于铝合金、锌合金和铜合金铸件。压铸件广泛应用与汽车、仪器仪表、计算机、医疗器械等制造业，如发动机汽缸体、汽缸盖、仪表和照相机的壳体与支架、管接头、齿轮等。,,111,四、低压铸造,低压铸造工艺过程,合型 压铸 取出铸件,112,低压铸造的特点：,浇注时的压力和速度可以调节采用底注式冲型，金属液冲型平稳铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰，机械性能高浇注系统简单，金属利用率可达90%以上。,低压铸造目前广泛应用于铝合金铸件的生产，如汽车发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等形状复杂的薄壁铸件。,113,五、离心铸造,离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型中，使其在离心力作用下成形并凝固的铸造方法。,a) 垂直轴线 b)水平轴线,114,卧式离心铸造机,115,铸铁管的离心铸造,116,离心铸造,117,离心铸造的特点：,铸件组织致密，机械性能好不用型芯和浇注系统，简化生产，节约金属金属液的充型能力强，便于流动性差的合金及薄壁铸件便于制造双金属结构铸件易产生偏析，内孔不准确且内表面粗糙,离心铸造是铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承的主要生产方法，铸件最大可达十多吨。此外，在耐热钢辊道、特殊钢的无缝管坯、造纸机干燥滚筒等生产中得到应用。,,118,六、陶瓷型铸造,陶瓷型铸造工艺过程,a)模型 b)砂套造型 c )灌浆 d)喷烧 e)合型 f)铸件,119,陶瓷型铸造的特点：,陶瓷面层耐高温且变形小，故铸件的尺寸精度和表面粗糙度与熔模铸造相近陶瓷型铸件的大小几乎不受限制，可从几公斤到数吨在单件、小批量生产时，投资少，生产周期短陶瓷型铸造不适于生产批量大、重量轻或形状复杂的铸件，难以实现机械化和自动化,目前陶瓷型铸造主要用于生产厚大的精密铸件，广泛用于生产冲模、锻模、玻璃器皿模、压铸型和模板等，也可用于生产中型铸钢件。,120,七、实型铸造,实型铸造工艺过程,a)汽化模 b)添砂 c)加压板 d)浇注,121,实型铸造的特点：,采用泡沫塑料模样，无需起模，无分型面，无型芯模样均可用泡沫塑料模粘合成整体简化生产工序，生产周期短模样只能使用一次，且易变形影响铸件尺寸精度实型铸造浇注时，模样产生的气体污染环境,,实型铸造主要用于不易起模等复杂铸件的批量及单件生产。,122,几种造型方法的比较,,,金属的塑性成形,沙洲工学院 王艳辉,,第一节 概述第二节 金属的塑性变形第三节 自由锻第四节 模锻第五节 板料冲压,,第二章 金属塑性成形,,,,,,125,第一节 概述,返回主页,,126,第一节 概 述,锻压——借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的锻压件。,,金属坯料,,,锻压件,塑性变形,127,一、锻压加工方法,,自由锻,模锻,板料冲压,挤压,拉拔,轧锻,128,板料轧制,129,轧板,130,轧辊,轧环设备,131,压机拔长,132,二、锻压加工方法的特点,能改善金属的组织，提高金属的机械性能；提高材料的利用率和经济效益（节省材料和切削加工工时）；具有较高的劳动生产率。,133,缺点：,不能获得形状复杂的锻件；初次投资费用高（设备、工模具、厂房）；生产现场劳动条件差。,应用： 轧制、挤压、拉拔 —— 金属型材、板材、钢材、线材等； 自由锻、模锻 —— 承受重载的机械零件，如机器主轴、 重要齿轮、连杆、炮管、枪管等； 板料冲压 —— 汽车制造、电器、仪表及日用品。,第二节 金属塑性变形,,返回主页,一、金属塑性变形的实质,金属,,晶体,,单晶体（理想金属）,多晶体（实际金属）,1、单晶体的塑性变形,问题：金属材料为什么能产生塑性变形？ 塑性变形的实质？,1、单晶体的塑性变形,,位错,切应力,滑移面,主要方式——滑移变形,2、多晶体的塑性变形,,晶内变形 —— 晶粒内部的滑移变形,晶间变形 —— 晶粒间的移动和转动,晶粒位向与受力变形关系,二、塑性变形对金属组织和性能的影响,1、冷变形强化（加工硬化）,金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升高，而塑性、韧性下降的现象——冷变形强化,加工硬化的应用,原因？,,提高强度使变形均匀 提高安全性,产生原因：滑移面上产生了微小碎晶，晶格畸变。（内应力）,2、回复和再结晶,保持加工硬化，消除内应力。如冷卷弹簧进行去应力退火。,消除加工硬化，提高塑性。 在结晶速度取决于加热温度和变形程度。 在结晶是一个形核、长大过程。,3、冷变形和热变形,冷变形 —— 再结晶温度以下的塑性变形。热变形 —— 再结晶温度以上的塑性变形,冷变形,,加工硬化,冲压、冷弯、冷挤、冷轧,,塑性材料,热变形,,加工硬化+再结晶,锻造、热挤、轧制,,变形量大，易氧化,4、锻造比和锻造流线,锻造比 ——变形程度的大小。,镦粗：y = H0 / H,拔长：y = F0 / F,,y >1,金属材料,,组织紧密晶粒细化,,形成锻造流线（各向异性）,y,,y,,,流线的纵向性能高于横向,,,,流线的合理分布,a)流线与工件最大拉应力方向一致；b)流线与切应力、冲击方向垂直；c)沿工件外轮廓连续分布。,三、金属的锻造性能,金属锻造性能,,塑性变形抗力,塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。,影响因素：1、金属的本质 化学成分、金属的组织状态2、变形条件 变形温度、应力状态,第三节 自由锻,,返回主页,,材料成形基础锻压,,自由锻概念,利用 使加热好的金属在上、下抵铁之间产生变形。,冲击力或压力,,工艺特点： 坯料变形时，除与上、下抵铁或其它辅助工具接触部分表面外，都是自由表面，变形不受限制。,自由锻——,自由锻特点与应用,工具简单，不需造价昂贵的模具可以锻造各种重量的锻件，对于大型锻件几乎是唯一的锻造方法自由锻所需设备的吨位较小锻件的尺寸精度低，加工余量大锻件形状简单，生产率低，劳动强度大,自由锻应用 —— 单件和小批量生产。,一、自由锻设备,,),变形大、锻透深度大、内部质量好，没有振动，噪音小。,20MPa(200个大气压),0.4~0.9MPa(4~9个大气压）,空气锤,水压机,,,蒸汽或压缩空气,,双柱拱式蒸汽锤,水压机,二、自由锻的工序,基本工序：镦粗、拔长、冲孔、 弯曲、错移、扭转；辅助工序：倒棱、压肩等；精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲。,基本工序——拔长,基本工序——镦粗,基本工序——冲孔,基本工序 —— 弯曲,基本工序 —— 错移,基本工序 —— 扭转,三、锤上自由锻工艺规程的制订,1、绘制锻件图,锻件图 = 零件图 + 加工余量、锻件公差和余块,轴锻件图,齿轮锻件图,锤上自由锻工艺规程的制订,2、坯料的质量及尺寸计算,坯料的质量：G 坯料 = G 锻件 + G 烧损+ G 切头 + G 芯子,坯料的尺寸,,锻件的锻造比,采用的变形方式,,,轴类零件,盘盖类零件,轧材: y > 1.3钢锭: y = 2.5~5,镦粗(防弯):H/D 最小弯曲半径 r min 回弹的防止 改变模具尺寸，使弹复后达到零件的尺寸； 改变模具的结构； 拉弯。,197,拉弯,弹复现象,带有顶板的双角弯曲,198,2、弯曲件展开尺寸计算,,弯曲件的弯曲部位边薄，长度变长：,,,199,3、弯曲件结构工艺性,弯曲半径不应小于最小弯曲半径，但也不宜过大；弯曲部位与板料边缘及板料上孔的距离有限制；应尽量沿材料纤维方向弯曲，多向弯曲时，应先冲工艺孔或切槽。,200,4、弯曲模,简单弯曲模压制一般弯曲件,斜楔式弯曲模压制多角形弯曲件,201,三、拉深,拉深：平面板料 开口中空形件,,拉深过程,拉深的变形和应力,202,拉深缺陷,203,拉深缺陷,204,正常拉深,205,防止皱折,加压边圈,压边力不宜过大能压住工件不致起皱即可。,206,防止拉穿,模具结构 凸凹模加工成圆角 R凸 m min 否则应多次拉深 涂润滑剂减少摩擦,207,多次拉深,208,四、成形,使板料或半成品改变局部形状的工序。,刚模压坑,软模胀形,刚模胀形,209,软模压肋,曲面压缩翻边,平面深长翻边,翻孔,,,沙洲工学院 王艳辉,日,金属的焊接成形,,第一节 概述第二节 焊接过程和焊接质量第三节 常用焊接方法第四节 常用金属材料的焊接第五节 焊接结构的工艺性第六节 焊接新工艺,,第三章 金属焊接成形,,,,,,,第一节 概述,熔化焊 —— 气焊、电弧焊、电渣焊等；压力焊 —— 电阻焊、压力焊；钎焊 —— 软钎焊、硬钎焊。,焊接 —— 通过加热或加压，使焊件达到原子 结合的一种加工方法。,焊接的种类：,,焊接的特点与应用,连接性能好省工省料成本低重量轻简化工艺,优点：,结构不可拆卸焊接接头的组织、性能变坏产生残余应力和变形易产生焊接缺陷,缺点：,应用：,金属结构件——自行车三角架、钢窗、锅炉、 压力容器、管道、船舶、车辆等；机器部件——轴、齿轮、刀具等。,,? 焊接冶金过程和电焊条,? 焊接接头的组织和性能,? 焊接变形和焊接应力,,,,第二节 熔焊过程和焊接质量,返回主页,,一、熔焊冶金过程和电焊条,O2 2O 发生氧化反应，焊缝性能降低；N2 2N 高温熔入液态金属，冷却后形成气孔；H2O 2H+O形成气孔，产生氢脆。,1、熔焊的冶金过程 空气中的O2、N2、H2O在电弧的作用下：,,,,保证焊缝质量措施：,,减少有害元素进入熔池,消除已进入熔池的有害元素，增加金属元素,
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