金属工艺学总结
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一.铸造工艺图
在零件图上表示出以下内容;1)浇注位置2)分型面;3)工艺参数:机加工余量、拔模斜度、铸造圆角和铸造收缩率等;4)型芯的设计及其他技术要求。
二. 浇注位置确定:1. 重要面置于下型或侧立;2. 大平面朝下,以免出现气孔和夹砂缺陷 3. 大面积薄壁置于下型或侧立,以利充型; 4. 厚大部位置于顶面或侧面,以利补缩5. 近可能减少砂芯数目,简化造型。
三.确定分型面原则:1. 重要加工和基准面位于同一个砂箱,以保尺寸精度;2. 减少分型面和活块数目,简化造型; 3. 减少砂芯数目; 4. 采用平直分型面。四.工艺参数的确定:1. 机加工余量-----根据铸件结构、大小、材质和在铸型中位置及造型
方法的不同而定,或查表或靠经验。
2. 拔模斜度------根据铸件垂直壁高矮、位置以及造型方法来定。一般为(0.5~4)°,内壁、短壁取大值。
3. 铸造圆角(Fillet):壁与壁连接应圆角过渡,以防缩孔和裂纹。
4. 铸造收缩率(线)灰铸铁收缩率(0.7~1.0)%;铸钢收缩率(1.5~2.0)%;有色金属收缩率(1.0~1.5)%。
五.型芯设计及其它技术要求
1. 设计内容包括:型芯数量、形状、芯头结构、
下芯顺序及型芯稳固、排气和清理等。
2. 芯头(Core Head)
—定位和支撑型芯;排除型芯内气体;
落砂时清理型腔内砂子。
其它技术要求:如铸件某部位不允许有气孔缺陷。
材料铸造性能: 金属材料接受铸造、获得优质铸件的难易程度,包括流动性和收缩
一.流动性(Fluidity)
1.概念:金属液体充满铸型、获得形状正确、轮廓清晰铸件的能力。
2.质量影响:流动性不好,易产生浇不足和冷隔、气孔、和夹渣、缩孔和热裂。
3.衡量:螺旋形试样长度
4.影响因素(1)合金性质1)合金种类:灰铸铁的流动性比铸钢好,铝硅合金和硅黄铜其它合金好。2)化学成分:纯金属和共晶成分合金的流动性最好。如铸铁中的碳越接近共晶点,其流动性越好。3)结晶特征:逐层凝固的(共晶点成分合金)流动性好;糊状凝固的流动性差。4)其它物理特征:粘度大的流动性差。
(2)铸型:铸型导热力、蓄热能力越强,流动性越差。
(3)浇注条件1)浇注温度:太低,粘度大、流动性差;太高,由于吸气多、氧化严重,会降低流动性。铸钢浇温:1520~1620℃铸铁浇温:1230~1450℃有色合金:680~780℃。总之,薄件取高值,厚件取低值。2)浇注压力:金属液压力越大,流动性越好。3)浇注系统:结构越复杂,流动性越低。(4)铸件结构(Structure of Casting)
铸件壁越薄、壁厚变化急剧和大面积水平面等均降低流动性
5.改善流动性措施(1)选用共晶点成分或窄结晶温度范围合金铸造;(2)尽可能提高金属液纯度;(3)适当提高浇注温度和压力;(4)合理设计浇注系统;(5)
改善铸件结构(以后还会讲到)。
1.收缩概念:金属液在冷却过程中引起的体积缩减。用体收缩率或线收缩率表示。
2.收缩的三个阶段:(1)液态收缩(2)凝固收缩(3)固态收缩
注:液态收缩和凝固收缩是产生缩孔和缩松的基本原因,固态收缩是产生铸造应力、变形和裂纹的基本原因。V 以上三个阶段之和为合金总收缩。
三.缩孔和缩松缩孔——由于收缩而产生的大而集中孔洞。
缩松——也是由收缩引起、但是小而分散。
2.形成:A)原因——液态和凝固收缩得不到金属液补充而造成。B)存在部位——缩孔:厚壁处、两壁相交处和内浇口附近,, 缩松:缩孔下方、冒口根部和壁的轴线处。
3.影响因素(1)合金成分——结晶温度范围窄的或恒温结晶合金易形成缩孔,结晶温度范围宽,倾向于形成缩松。(2)浇注条件——提高浇温、放慢浇速,有利于补缩、减小缩孔倾向。(3)铸型条件——增大铸型冷却能力,可减小凝固宽度,减小缩松倾向。(4)铸件结构——避免厚大壁,消除热节。
4.防止缩孔和缩松工艺(1)采用顺序凝固原则。(2)具体措施:A.在铸件厚大部位或经冒口开内浇口; B.合理使用冒口、冷铁和补贴等工艺措施; C.提高浇温和减缓浇速;
(3)顺序凝固原则适用范围:A.收缩大合金,如:铸钢、可锻铸铁和高强度灰铸铁;
B.壁厚相差大铸件。(4)顺序凝固不足:铸件内应力大,易开裂或变形。
四.铸造应力、变形和裂纹
1.铸造应力概念:固态收缩受阻而产生的应力。
2.分类:热应力和机械应力。
热应力——由于冷却速度不一致造成,属于残留应力,厚壁处受拉,薄壁处受压。机械应力——由于受机械阻力造成,属于临时应力。
3.减小和消除应力方法1)采用同时凝固原则(1)具体措施;A.内浇口开铸件薄的部位;
B.冷铁放在厚的部位。(2)适用范围:A.收缩小的合金,如灰铸铁;B.结晶温度范围宽的合金,如锡青铜;
C.壁厚均匀的铸件。
(3)不足之处——铸件致密性差。2)改善铸型和砂芯退让性;3)合理设计铸件结构。
4)去应力退火。
4.变形和裂纹
(1)变形A.产生原因——铸造应力大于铸件屈服强度所产生的变形。 B. 危害——因机加工余量不足而报废,C.防止措施:防止产生铸造应力;采用反变形工艺;加大机加工余量;采用早落砂和及时焖火工艺。
(2)裂纹 A.产生原因——铸造应力大于铸件抗拉强度就会产生裂纹。B.裂纹分类——热裂和冷裂。C.热裂:在凝固末期产生的
1)特征——裂纹有氧化色,属于沿晶开裂,呈曲折状。
2)部位——应力集中处、热节处等部位。
3)防止——合理设计铸件结构;改善铸型和砂芯退让性;减小浇口、冒口对铸件收缩的阻碍,符合同时凝固原则;提高金属液熔炼质量,以提高高温抗拉强度。
D.冷裂:在完全凝固的弹性阶段产生的。
1)特征——裂纹有金属光泽、微氧化色,穿晶开裂,直而光滑;
一、铸铁介绍