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金属的液态成形
金属的液态成形是一种先进的金属加工技术，它利用金属在高温下的液态特性，通过流动、填充、形变等方式对金属进行成形加工。
相比于传统的固态成形技术，液态成形具有以下优点：可以获得更高的成形精度和表面质量；可以实现复杂形状的制造；可以减少工艺环节和加工时间；可以节约材料和能源。
液态成形技术主要包括铸造、挤压、浇铸、注射成形等多个领域，其中挤压和注射成形是目前发展最快的两个领域。
液态成形技术在汽车、航空航天、造船、军工、能源等领域得到了广泛的应用，成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
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金属的液态成形
金属的液态成形是现代制造业中一种重要的工艺。
它利用金属的熔融
中性，通过注射、挤压、铸造等操作，将金属材料精确地成形。
以下
是液态成形的步骤。
第一步，准备金属材料。
在液态成形过程中，首先需要准备好金属材料。
不同的成形工艺需要不同的金属材料。
一般情况下，常见的液态
成形材料有铝、铜、镁、钢等。
第二步，加热金属材料。
将金属材料加热到其熔点以上，使其成为液态，从而为后续加工过程做好准备。
这一步中需要注意金属材料的熔
点和其他性质，避免出现烧结、氧化等现象。
第三步，选择成形工艺。
根据金属材料的特性，以及生产需求，选择
不同的成形工艺。
一般来说，液态成形工艺分为注射、挤压、铸造等。
第四步，进行液态成形操作。
在进行液态成形操作时，需要注意操作
人员的专业技能和经验水平，尤其是对于一些高难度和高风险的操作。
操作中需要注意安全，配合机械和设备运转，精确控制工艺参数和加
工速度。
第五步，进行收尾工作。
当液态成形结束后，需要对设备和金属材料
进行清洗、维修和保养等收尾工作，确保设备和材料的安全可靠，以
及生产线的正常运转。
总体来说，液态成形在现代制造业中扮演着重要的角色，是现代制造
业的重要组成部分。
液态成形工艺的精细化、自动化和智能化也正在不断提高，使其在新时代更加高效、安全、环保和持续发展。
1.金属液态成形是将液态金属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，以获得毛坯或零件的方法。
（砂型铸造和特种铸造两大类）2.铸件的凝固方式：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固。
3.浇注条件：包括浇注温度、充型压力和浇注系统的结构。
4.合金收缩的三个阶段：1）液态收缩2）凝固收缩、3）固态收缩5.生产上防止热裂的措施：1）应尽量选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合金。
2）应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。
3）浇注系统的设计要合理。
4）对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，防止热脆性。
6.在铸造生产中，用应尽量选择共晶成分或凝固温度范围小的合金作为铸造合金。
7.影响铸件的凝固方式的主要因素是合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度8.合金收缩率是衡量合金铸造性能优劣的主要指标之一9.体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因；线收缩率是铸件产生应力、变形、裂纹的根本原因10.缩孔形成条件：合金在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件以逐层凝固的方式凝固11.防止缩孔工艺措施：就是控制铸件的凝固次序，使铸件实现顺序凝固12.液态成形内应力是铸件产生变形和裂纹的主要原因13.消除残余应力：进行应力退火，自然时效处理14.凡是减小铸件内应力或降低合金脆性的因素均能防止冷裂15.根据碳在铸铁中的存在形式分类：白口铸铁、麻口铸铁、灰铸铁。
16.根据铸铁中石墨形态分为：普通灰铸铁HT 可锻铸铁KT 球墨铸铁QT 蠕墨铸铁RuT17.铸钢分为铸造碳、铸造合金刚，其铸造性能差18.铸造工艺设计内容：铸件浇注位置和分型面的选择，工艺参数的确定，型心的数量，芯头形状及尺寸的确定，浇冒口系统、冷铁等形状、尺寸及在铸型中的布置等的确定19.塑性成形（压力加工）：在外力作用下，使金属坯料产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸零件的成形方式。
其基本成形方式有轧制、挤压、冷拔、自由锻、模锻、板料冲压20.铸型分型面是指铸型间相互接触的表面单晶体的塑性变形主要通过滑移<位错>和孪生<转动>两种方式多晶体的塑性变形晶内分为滑移和孪生，晶间为晶粒的滑动和转动随着冷变形程度的增加，材料的力学性能也会随之发生改变金属强度硬度提高，塑性和韧性下降，称为冷变形强化，又称加工硬化，消除方式：回复再结晶金属的可锻性是指金属材料在压力加工时成形的难易程度，用（塑性），（变形抗力）两个指标衡量影响金属可锻性的因素包括金属的本质和变性条件金属塑性变形的基本定律：体积不变定律和质量守恒定律焊接是通过加热或加压或两者皆有，在使用或不使用填充材料的情况下，使两个分离金属表面的原子达到晶格距离，并形成金属键而获得不可拆接头的材料连接方法。
金属的液态成形
金属的液态成形是一种常见的金属加工方式，它利用高温使金属达到液态状态，然后通过模具的成形使其恢复原来的形状。
这种加工方式可以制造出各种各样的金属制品，如汽车发动机的零部件、航空飞行器的机身等。
液态成形的好处在于可以制造出更为精密的零部件，也可以减少材料的浪费，提高生产效率。
液态成形还可以应用于金属的再加工，如淬火、退火等，使其性能得到进一步的提升。
同时，液态成形也面临着一些挑战，如必须控制温度、压力等参数，否则可能会导致制品出现缺陷。
因此，液态成形需要高超的技术和精密的设备，才能确保制品的质量和性能。
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材料成形技术基础第一章 金属液态成形金属液态成形（铸造）：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。
液态成形的优点：（1）适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几乎不受限制）（2）最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体、缸体等（3）成本较低（铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近）主要问题：组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低。
分类：铸造从造型方法来分，可分为砂型铸造和特种铸造两大类。
其中砂型铸造工艺如图1-1所示。
图1-1 砂型铸造工艺流程图第一节金属液态成形工艺基础一、熔融合金的流动性及充型液态合金充满型腔是获得形状完整、轮廓清晰合格铸件的保证，铸件的很多缺陷都是在此阶段形成的。
（一）熔融合金的流动性1.流动性 液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力，称为液态合金的流动性。
流动性差：铸件易产生浇不到、冷隔、气孔和夹杂等缺陷。
流动性好：易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩。
螺旋形流动性试样衡量合金流动性，如图1-2所示。
在常用铸造合金中，灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。
常用合金的流动性数值见表1-1。
表1-1 常用合金的流动性（砂型，试样截面8㎜×8㎜）2. 影响合金流动性的因素（1） 化学成份 纯金属和共晶成分的合金，由于是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小，同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好；其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大下降，合金的结晶温度区间越宽，流动性越差。
Fe-C合金的流动性与含碳量之间的关系如图1-3所示。
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。
2018年4月2日11:22
1.什么是金属液态成形？
金属液态成形也就是铸造，是将液态金属在重力或者其它外力作用下充填到型腔，待其凝固冷却后获得所需形状和尺寸的毛皮或零件（铸件）的工艺过程；
2.流动性
熔融合金的流动性是指其自身的流动能力。
流动性好则充填铸型能力强，尺寸易精确，外形完整，轮廓清晰；流动性不好会出现浇不足、冷隔、气孔、夹杂等缺陷；薄壁铸件对之尤其敏感。
灰铸铁、硅黄铜最好，铝硅合金次好，铸钢最差；
3.充型能力
充型能力是指熔融合金充满型腔获得轮廓清晰、形状完整的铸件的能力，与流动性、浇注条件、铸型条件等有关；
4.纯金属和共晶合金为逐层凝固，流动性好，其它成分金属随着结晶范围加大流动性变差；
5.提高浇注温度获得较大过热度有利流动充型，但不宜过高；增大充型压力、提高浇注速度有利流动充型；预热铸型、减少发气、改善透气、简化结构等等有利于充型；
6.收缩
合金收缩分为液态收缩，凝固收缩，固态收缩。
前二者合称体收缩，后者为线收缩；收缩率与金属性质有关。
浇注温度高，过余温度大，液态收缩加剧；结构复杂、铸型、型芯硬度高的逐渐收缩阻力大；实际线收缩比自由线收缩率小一些；
7.缩孔
在凝固收缩的过程中，液态收缩、凝固收缩、固态收缩造成体积不断减小，凝固收缩不能得到液态金属的有效补缩，最后凝固部分处出现倒锥形缩孔；纯金属与共晶合金逐层凝固易形成缩孔，按温度梯度顺序凝固的最后部分易缩孔，过余温度大液态收缩、凝固收缩大易形成缩孔；
8.缩松
结晶范围宽的金属以糊状凝固方式进行，一般聚集于中心轴线处、热节
处、冒口根部或缩孔下方；温差小的同时凝固条件容易形成缩松；
9.缩孔和缩松一般产生于凝固缓慢的厚壁热节处
10.缩孔和缩松的防止
采用加冷铁和补缩冒口的方式，形成一定的温度梯度，使铸件“定向凝固”，将缩松尽可能转化为缩孔并使缩孔转移到冒口中；
11.铸造内应力
铸造内应力分为热应力和机械应力，铸造内应力产生的原因是凝固之后的固态收缩过程中收缩收到阻碍。
铸造应力会造成铸件铸件变形；
12.铸造热应力
由于铸件壁厚不均匀、冷却速度不同，铸件各部分收缩不一致，因此产生热应力；一般情况下，薄壁处率先冷却受压，厚壁处后冷却受拉；
13.机械应力
固态收缩时，线收缩受到铸型或者型芯的阻碍，形成拉伸或者剪切应力，机械应力在落砂后可自行消除。
14.减小或消除应力的措施
采取同时凝固的方式，避免凝固顺序的不一致性，减小热应力，但是这会产生缩松，应该有所权衡；改善铸型和型芯的退让性，减小机械应力；加热到550至600摄氏度实施去应力退火，可以基本消除参与内应力；
15.铸件变形的防止
减小铸造内应力或者用对称结构让内应力抵消可以防止变形；利用反变形法，在变形方向上预先设计形状补偿变形；设置防变形肋板；在切削加工前实施去应力退火，消除内应力；
16.热裂纹及其减小
铸件在凝固末期已经具有完整的固态骨架，由于铸型和型芯的阻挡，会造成机械应力，一旦机械应力超过高温下的强度极限，那么就会导致热裂纹的产生；热裂纹短而宽，形状曲折，缝内有氧化色；结晶范围大的合金容易产生热裂纹。
应该尽量使用热裂倾向小的合金，改善铸件结构，改善铸型和型芯的退让性；
17.冷裂纹及其减小
在较低温度下，铸造内应力超过材料强度极限就会产生冷裂纹；冷裂纹细小连续呈光滑直线状，多出现于受拉应力部位；脆性大、塑性差的材料容易产生冷裂纹；因此可以用减小脆性的方法减小冷裂纹，比如减小磷的含
量；
18.常见的铸造缺陷有浇不足（形状不完整）、冷隔（完整但有未融合裂缝）、缩孔、缩松、夹砂、变形、裂纹、粘砂、胀砂等等；
18.砂型铸造的造型分为手工造型和机器造型。
手工造型分为田沙、紧实、起模。
手工造型的具体方法有两箱造型、三箱造型、地坑造型、脱箱造型（合型后取出砂箱只留下砂型，浇注时可加套箱固定。
）；整模造型、挖砂造型、假箱造型、分模造型、活块造型、刮板造型等等；
19.机器造型中的震压造型的过程是装砂、震击、压实和起模，起模方法有顶箱、漏模和翻转，其特点是采用模板造型和两箱造型；
20.造芯时其内部有通气道，中间有芯骨，一般烘干使用；
21.砂型的铸造工艺设计
1）浇注位置选择
重要加工面应该位于下面或者侧面；宽大平面应该朝向下方；大面积薄壁应该处于铸型下部，处于垂直或者倾斜位置；易产生缩孔的铸件的粗大部分应该处于上部或者侧面，便于与冒口配合；尽量减少型芯数量便于安放固定和排气；
2）分型面的选择
便于起模，最好在最大截面处、尽量平直、数量尽量少尽量避免活块和使用型芯；尽量是重要加工面和加工基准面处于同一砂箱内保证精度；尽量使型腔和主要型芯位于下型；
22.铸件工艺参数的确定
铸件的工艺参数包括机加工余量（手册）和最小铸出孔（表，一般30-50左右），起模斜度（一般15分到3度）、收缩率（铸铁1%）、型芯头（分为水平型芯头和垂直型芯头）；
23.铸造工艺图
铸造工艺图应该包括浇注位置、分型面、加工余量、起模斜度、收缩率、浇冒系统、冷铁布置、型芯等；
24.铸件结构工艺性
1）外形力求简单
避免铸件外形侧凹，减少分型面；尽可能使分型面平直；加强肋与凸台的设计应该不妨碍起模；铸件侧壁应该有起模斜度；
2）内腔简单
尽量少或不用型芯；使用型芯应该便于型芯的固定、定位、排气和清理；3）铸件壁厚适度
壁厚要大于最小铸造壁厚（查表）；壁厚也不应该过厚，防止晶粒粗大和缩孔缩松；壁厚应该力求均匀；利于实现定向凝固；
4）壁间连接
转弯处应为圆角；不同壁厚厚度要逐步过渡；连接要避免交叉和锐角；轮辐避免收缩受阻，可取奇数艮或者采用弯曲轮辐；
5）避免过大水平面，有的要改成斜面锥面等等
6）可采用加强肋和对称式的结构起到加强作用
25.特种铸造
1）熔模铸造
熔模铸造又称失蜡法，或者熔模精密铸造，具有较高的尺寸精度和表面质量；
熔模铸造的一般步骤是制造蜡模、制造型壳（石英粉、水玻璃、氯化铵溶液）、热水中脱蜡、焙烧型壳、浇注、脱壳清理；
熔模铸造适用于生产叶轮叶片、切削刀具、飞机汽车等上的小型零件；2）金属型铸造
金属型铸造是在重力作用下将液态金属浇注进金属铸型中获得铸件的方法；
金属型分为水平分型、垂直分型和复合分型三种结构；
金属型的工艺过程应该注意铸型排气、铸型涂料、铸型预热和开型时间；其优点是尺寸精度高、表面粗糙度小、冷却快因此晶粒小，一型多铸效率高；
其缺点是透气性差、退让性差、铸造形状简单；
3）压力铸造
压力铸造是将熔融合金在高压条件下高速充型，并在压力下凝固成形的精密铸造工艺；
根据坩埚与压室是否连在一起，压铸机分为冷压室压铸机和热压室压铸机，进而分为立式和卧式压铸机；
其优点是精度高、表面质量好、金属充型能力好、晶粒细小强度硬度高、可压铸形状复杂零件；
其缺点是容易产生缩松，尺寸受限，设备成本比较高；
4）低压铸造
低压铸造是指液态金属在较低压力作用下由下而上充填型腔，并在压力下凝固成铸件的方法；
5）离心铸造
离心铸造是将熔融金属浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下充填铸型并凝固成形的一种方法；
6）此外还有挤压铸造（液态模锻）、实型铸造等等。
