第一节 金属液态成形工艺基础1
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1. 金属的液态成形(铸造)1.0概述将金属材料加热到高温熔化状态,然后采取一定的成形方法,待其冷却、凝固后获得所需金属制品,这种制造金属毛坯的过程称为金属的液态成形。
金属的液态成形除了铸造之外,还有液态模锻。
1.0.1铸造的定义铸造是指将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固后,获得所需形状、尺寸和性能的毛坯或零件的金属液态成形方法。
它是生产机器零件毛坯的主要方法之一。
1.0.2铸造的基本过程铸造生产的基本过程包括以下三个步骤:①根据零件的要求,准备一定的铸型;②把金属液体浇满铸型的型腔;③金属液体在铸型型腔中冷凝成形,获得一定形状和尺寸的铸件。
1.0.3铸造生产的特点铸造的实质就是液态金属(合金)逐步冷凝成形,具有以下特点:优点:①适应性广几乎所有金属及其合金,只要能够熔化成液态便能铸造,尤其是适合生产塑性差的材料。
②工艺灵活性大各种形状、尺寸(壁厚从0.5~1000mm、轮廓从几毫米至几十米)、重量(从几克~几百吨)和生产批量的铸件都能生产,能够制成如机床床身、箱体、机架、支座等具有复杂内腔的毛坯。
某些形状极其复杂的零件只能用铸造方法制造毛坯。
③省工省料铸件毛坯与零件形状相似,尺寸相近,加工余量小,金属利用率高,可以省工省料,精密铸件甚至不需切削加工,就可直接装配。
④生产成本低铸造用的原材料来源广泛,可直接利用报废的机件和切屑。
造型设备投资少,易操作。
缺点:①铸件内部晶粒比较粗大,组织疏松,容易产生气孔、夹渣等铸造缺陷,机械性能和可靠性不如锻件,尤其是冲击韧性较差,不宜制造受冲击或交变载荷作用的零件。
②生产过程比较复杂,工序多且一些工艺过程难以精确控制,铸件质量不稳定,废品率较高。
③工人劳动强度大,劳动条件差。
1.0.4铸造生产的发展历史我国是世界上最早掌握铸造生产的文明古国之一。
早在三千多年前,青铜铸器已有应用,二千五百多年前,铸铁工具也已相当普遍。
我国劳动人民对世界铸造业的三大贡献(三大铸造技术):泥型铸造(砂型铸造)、铁型铸造(金属型铸造)、失蜡铸造(熔模铸造)。
第一章金属液态成形1-1什么是液态合金的充型能力?它与合金的流动性有何关系?不同化学成分的合金为何流动性不同?为什么铸钢的充型能力比铸铁差?1-2 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力,但为什么又要防止浇注温度过高?1-3 缩孔与缩松对铸件质量有何影响?为何缩孔比缩松较容易防止?1-4 区分以下名词:缩孔和缩松浇不足与冷隔出气口与冒口逐层凝固与定向凝固1-5 什么是定向凝固原则?什么是同时凝固原则?上述两种凝固原则各适用于哪种场合?1-6 分析图1-73所示轨道铸件热应力的分布,并用虚线表示出铸件的变形方向。
图1-73 题1-6图1-7 分析下列情况产生气孔的可能性。
化铝时铝料油污过多起模时刷水过多椿砂过紧型芯撑有锈1-8 手工造型、机器造型各有哪些优缺点?适用条件是什么?1-9 分模造型、挖砂造型、活块造型、三箱造型各适用于哪种情况?1-10 什么是铸件的结构斜度?它与起模斜度有何不同?图1-74所示铸件的结构是否合理,应如何改正?图1-74 题1-10图1-11 何谓铸造工艺图?用途是什么?1-12 图1-75所示铸件的结构有何缺点?该如何改进?图1-75 题1-12图1-13 为什么铸件要有结构圆角?图1-76铸件上哪些圆角不够合理,应如何修改?图1-76 题1-13图1-14某厂铸造一个φ1000㎜的铸铁件,有如图1-77所示两个设计方案,分析哪个方案的结构工艺性好,简述理由。
图1-77 题1-14图1-15某厂生产如图1-78所示支腿铸铁件,其受力方向如图中箭头所示。
用户反映该铸件不仅机械加工困难,且在使用中曾发生多次断腿事故。
试分析原因,并重新设计腿部结构。
1-17下列铸件宜选用哪类铸造合金?说明理由。
坦克车履带板压气机曲轴火车轮车床床身摩托车发动机缸体减速器蜗轮汽缸套1-18 什么是熔模铸造?试述其工艺过程?1-19 金属型铸造有何优越性?为什么金属型铸造未能广泛取代砂型铸造?1-20 为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织?该如何预防和消除已经产生的白口?1-21 低压铸造的工作原理与压铸有何不同?为什么低压铸造发展较为迅速?为何铝合金较常采用低压铸造?1-22 什么是离心铸造?它在圆筒件铸造中有哪些优越性?1-23 普通压铸件是否能够进行热处理,为什么?1-24 影响铸铁石墨化的主要因素是什么?为什么铸铁牌号不用化学成分来表示?1-25 灰铸铁最适于制造哪类铸件?试举车床上几种铸铁件名称,并说明选用灰铸铁而不采用铸钢的原因。