1機器制造過程礦石生鐵鑄錠毛坯零件機器型材2第二節鑄造第一鑄造工藝基礎鑄造----將液態合金澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型空腔中，待其冷卻凝結，以獲得毛坯或零件的生產方法稱為鑄造。影響鑄件質量的因素好多，其中合金的鑄造工藝性就是主要因素之一。3鑄造生產過程4§1液態合金的充型充型----液態合金填充鑄型的過程。充型能力-----液態合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。影響充型能力的主要因素有：一.合金的流動性流動性----液態合金本身的流動能力。5在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測出其實際螺旋線長度。澆出的試樣愈長，合金的流動性愈好！67鑄鋼的流動性鑄鐵的流動性8由以上圖表可見：合金的充型能力是由合金的流動性決定，同時又受外界條件的影響。如鑄型、澆注條件、鑄件結構........結論：合金流動性越強，充型能力越高。設計零件時，尤其是結構復雜、壁厚薄的鑄件，一定要選流動性好的合金。9合金流動性的決定因素-------擁有共晶成分的合金、純金屬流動性好。鑄鐵類-----含碳量在4.3%C周邊的鐵合金、多半QT的（不含鉻）流動性較好。有色金屬類-----硅黃銅、硅鋁明（鋁—硅系鑄造鋁合金）的流動性好一般。鑄鋼----流動性很差。10二.澆注條件在“鑄造工藝學”中，引用了熱力學和流體力學的理論來研究液態金屬的充型能力。設：液態合金進入水平澆道后，經過時間T停止流動，其流程L為：V---在液態金屬的靜壓頭H（直澆道的高度）平均流速。因此能夠認為：影響液態合金充型能力的外部條件是經過兩個途徑發生作用的：1）流動時間T----T=T澆-T凝，即液態金屬在鑄型中的熱交換條件決定流動時間T。11流動性與澆注溫度的關系流動性澆注溫度T熔合金溫度高，液態時間長、粘度低....澆注溫度對流動性的影響122）平均流速V-----它與液態金屬的流體性質有關如：粘度、表面張力等有關。還與流體壓力H、以及流動阻力（澆注系統、型腔截面積）有關。13從澆注條件及填充條件來看，影響充型能力的主要因素有：1.澆注溫度（T）2.充型壓力（H—V）3.鑄型的蓄熱能力4.鑄型溫度（熱交換—延長T）5.鑄型中氣體（阻力—V）14§2鑄件的凝結與收縮凝結—金屬從液態轉變為固態的過程。這個轉變期稱為凝結期。一.鑄件的凝結方式實驗：做幾個直徑相同的球鑄型，一次同時澆注經過不同時間，先后拔掉泥芯。倒出液態金屬，測量硬殼厚度，畫出凝結厚度—時間曲線。泥芯151--φ752—φ1253—φ260時間厚度12316如圖：沿鑄件邊緣向中心布置測溫點，準時間次序記錄各點溫度。時間溫度液相線固相線測溫儀熱電偶工件中心17圖示：鑄件的凝結動向曲線。X/R---鑄件表面向中心的距離比。時間X/R液相線固相線1018三種含碳量的鑄鐵的凝結方式19結論：合金在凝結過程中，一般存在三個地區，即固相區、凝結區、液相區。按凝結區的寬窄，區分為：1.逐層凝結---凝結區不顯然。2.糊狀凝結---凝結區很寬。3.中間凝結---凝結區介于1、2之間。大多半合金的凝結方式屬于這種凝結方式。20鑄件凝結方式對鑄件質量的影響：凝結過程實質是金屬的結晶過程，它從兩方面影響鑄件的性能：1）形成的金相組織-----晶粒的大小、形狀及晶粒的內部缺陷等影響合金的機械性能；2）金屬的致密度-----液態金屬結晶為固態，惹起的體積收縮所形成的孔洞，若得不到液態金屬的補縮，將產生鑄造缺陷，影響合金的致密性及強度。21對于凝結區寬的合金，結晶是在液--固兩相區進行的，從晶粒的形成---晶枝的長大過程中，晶體連成骨架，存在于骨架內的金屬形成互相分開的小“溶池”，持續結晶后，收縮的體積得不到補縮，形成微小的孔洞-----縮松。22縮孔形成過程23結論如下：1）逐層凝結和窄凝結范圍的合金，在凝結過程中的體積收縮能獲得補縮，傾向于最后形成大的孔洞---縮孔。合金的致密性好“熱裂”傾向小。這類合金包括：共晶合金、純金屬。2）凝結范圍越寬，形成縮松及熱裂的傾向越大。這類金屬包括：遠離共晶點成分的合金。24防備縮孔和縮松的舉措1.選擇合適的合金成分。2.工藝舉措；次序凝結原則-----合理設置冒口。同時凝結原則-----合理設置冷鐵。25經過控制凝結次序，使縮孔產生在冒口中！26§3鑄造內應力、變形和裂紋一.內應力的形成鑄造內應力---鑄件在凝結收縮時，受到阻攔內部形成的應力。內應力發生在鑄件凝結此后的持續冷卻過程中，一般認為由下列三種情形產生：1）二次結晶時，新相與舊相體積不同，膨脹與收縮將產生----相變應力。2）溫度散布不同，各處收縮量不同時，內部互相限制，產生---熱應力。3）收縮時受到鑄型、型芯的阻攔，產生----收縮應力。27應力狀態------拉應力和壓應力、剪應力。應力性質-----分為臨時應力和節余應力。1.熱應力----由于鑄件的壁厚不平均、各部分的冷卻速度不同，使得在同一時期內鑄件各部分收縮不一致而惹起的應力。28再結晶溫度以上時，金屬處于塑性狀態，不產生應力。再結晶溫度以下時，金屬處于彈性狀態，將產生彈性變形從而形成應力。29結論：1）鑄件的各部分截面積差越大，產生的應力差越大。2）當厚大多半進入彈性狀態時，厚薄部分溫差越大，產生的熱應力越大。3）冷卻慢的部分，節余應力為拉應力；冷卻快的部分，節余熱應力為壓應力。302.機械應力（收縮應力）由于收縮受阻，產生的都是拉應力或剪應力。因為是產生在彈性狀態下，落砂后隨著產生彈性變形而消失，為臨時應力。（但產生彈性變形的應力仍舊留在彈性體內）鑄造應力對鑄件性能的影響：當鑄造應力形成時，若超過合金的折服極限，則產生塑性變形；若超過合金的強度極限，則產生裂紋—冷裂；（冷裂形成機理）若低于彈性極限，則以節余應力的形式存在。有節余應力的鑄件，經機械加工，一段時間后，將產生變形，影響零件精度。31二.鑄件的變形與防備由鑄造應力的形成過程可知，鑄件的變形發生在鑄造應力超過材料的折服極限時。因此防備鑄件產生變形的根本舉措是除去鑄造應力。其他還能夠從工藝上采取舉措1）反變形-----制造模型時采取反變形。2）改變鑄件結構----如改用彎輪輻代替直輪輻3）設置拉筋----在鑄造應力集中的部位設置拉筋，熱辦理后去除4）控制打箱時間。32三.鑄件的裂紋與防備鑄件裂紋分為：熱裂紋和冷裂紋。1.熱裂紋裂紋斷口形態：裂紋短、縫隙寬、形狀波折、呈氧化色。形成機理：在凝結后期的固相線周邊的溫度范圍內（該區稱為脆性區），合金的收縮系數急劇改變，若收縮受阻，將產生應力。而此時合金尚未完全凝結（節余液體約10%），強度極低，若應力超過其強度則形成裂紋。如圖33σσ34Al---Si合金的高溫強度T℃σ固相線500℃35影響熱裂形成的因素（1）合金性質合金結晶溫度范圍越寬，熱裂傾向性越大。T℃熱裂傾向線收縮開始溫度固相線36其他，合金中的一些其余元素對其熱裂傾向也有一定的影響。如：碳素鋼中的S、P、Si,Mn四種因素對熱裂性的影響。SpSiMn%37（2）鑄型阻力鑄型的退讓性越大，合金熱裂傾向越小。2.冷裂-----形成冷裂的機理見“機械收縮”。38§4鑄件中的氣孔氣孔是鑄件中最常有的缺陷。它對鑄件質量的影響是：⑴破壞金屬的連續性、減少承載的有效面積、有應力集中現象等；⑵顯著降低零件的機械性能，特別是疲勞強度和沖擊韌性；⑶降低鑄件的氣密性。39氣孔的形成：進入鑄型的液態金屬，在凝結過程中，由于在熔煉及澆注過程中對多種氣體有一定的溶解度而溶入氣體和鑄型受熱產生的侵入氣體，若在凝結過程中不能逸出，則成為鑄件中的氣孔缺陷。各種氣體在液態合金中存在的形態及其對鑄件質量的影響如《鑄件的常有缺陷》表所示40§5鑄件的質量控制由于影響鑄件質量的因素好多，并且盤根錯節，難以綜合控制，生產中一般控制主要或重點要素，詳