金属工艺学绪论共31页

绪论 金属工艺学
近年来，尤其是改革开放以后，由于科 学技术的急剧进步和市场竞争的日益激烈， 使得产品的品种不断增加，精度不断提高， 产品的替代周期不断缩短。新材料特别是 人工合成材料得到了爆炸性的发展，形成 了金属材料、高分子材料、陶瓷及复合材 料三足鼎立的新时代。与此同时，功能材 料，纳米材料等高科技材料相继问世，并 迅速发展，目前，工程材料已成为科技进 步的重要标志。
绪论 金属工艺学
九龙大鼎（广东肇庆市）
高6.68米,宽5.58米,重量16吨，整座由青铜浇铸而成
绪论 金属工艺学
香港天坛大佛 高34米，重250吨，由200块青铜铸件砌成。耗资2000万港 元。 绪论 金属工艺学
1、灵山大佛通高88米， 佛体79米，莲花瓣9米。 2、灵山大佛佛体（不含 莲花瓣）由1560块6-8毫 米厚的铜壁板构成，焊缝 长达30余公里。 3、灵山大佛铸铜约700 吨，铜板面积达九千多平 方米，约一个半足球场大 小。
4、由于高科技的运用， 灵山大佛能抵御14级台风 和8级地震的侵袭。
无锡灵山大佛
绪论 金属工艺学
0.2 课程性质、地位和任务 金属工艺学是一门综合性的技术基础课 是机械类、近机类等专业的必修课。它清楚 地表达了金属工艺过程中各个生产环节之间 的相互关系，简明地概括了机械制造过程的 整个面貌，为相关专业提供了必备的基础知 识和实践技能。 金属工艺全过程可以概括为原材料的生 产、毛坯的制造、零件的加工和机器的装配 等四个组成部分。热加工类（铸、锻焊）专 业，主要研究毛坯的成形工艺；机械制造类 冷加工专业，主要研究零件成形和机器装配
0.3 课程特点 1.知识面宽，综合性强 学习本课程首先应具备足够的、最基本的基础 课知识，全书按照从毛坯到成品这条主线撷取冷、 热加工各专业的各门专业课的主要知识，以构建本 课程内容体系，形成本课程知识面宽的特点。如涉 及到热加工类铸造专业的课程有：铸造合金及熔 炼、铸造工艺学、铸造设备等三门专业课，如锻 压、焊接、机制等都属此种情况。但在内容上淡化 了专业理论知识，突出实用性。也就是说，内容不 深但庞杂。在教学过程中，围绕课程主线，认清各 门知识的区别与联系。抓住本质，寻其规律，找好 衔接点，实现有机结合，达到预期效果。

铸造的特点
（1）可以铸造出内腔、外形很复杂的毛 坯。
（2）工艺灵活性大、适应性广。铸件重 量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm 到1m左右；铸件材料可用铸铁、铸钢、 碳钢和有色金属等。
（3）铸件成本低。 （4）有铸造缺陷，机械性能不如锻件等。
二、砂型铸造生产工艺流程
三、铸造方法分类
Clasfication of foundry Methods
Pouring Melt in the Mold→Solidification→Casting
优点：complex in shape adaptability in technology cheap in production
缺点：lower mechanical properties unstable quality worse work condition
在铸件上从远离冒口或 浇口到冒口或浇口之 间建立一个递增的温 度梯度，从而实现由 远离冒口的部分向冒 口的方向顺序地凝固。
同时凝固原则：
Simultaneously Solidification
是采取工艺措施保 证铸件结构上各部 分之间没有温差或 温差尽量小，使各 部分同时凝固。如 图所示。
二、金属和合金的铸造性能
体收缩率rate of ＝v0_-v1/v0*100％
volume
Contraction:εv
线收缩率 rate of linear Contraction：
εl=l0-l1/l0*100％
⑵ 收缩的阶段 Contraction Stages
液态收缩 Liquid Contraction 凝固收缩 Solidification Contraction 固态收缩 Solid Contraction 前两个阶段的收缩使合金体积减少，

(2) 非金属夹杂物
作业：
一、问答题
1、可采用哪些措施提高合金的流 动性？
2、缩孔和缩松是怎样形成的？可 采用什么措施防止？
3、什么是顺序凝固原则和同时凝 固原则？
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。21.3.321.3.3Wednesday, March 03, 2021
10、雨中黄叶树，灯下白头人。。11:40:0211:40:0211:403/3/2021 11:40:02 AM
铸造性能：Foundry Technological Properties
是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力， 是一个极其重要的工艺性能。通常用流 动性和收缩性等来衡量。
1. 合金的充型能力
mold filling capacity
⑴ 充型能力的概念（流动性）
液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、 形状正确的优质铸件的能力。
1杆：拉应力 Tensile Stress
2杆：压应力： Compression Stress
⑵ 机械应力 Contraction Stress ：铸 件冷到弹性状态后，由于受到铸型、 型芯和浇冒口等的 阻碍而产生的应 力为机械应力。
机械应力为 拉应力，如 图：
Tensile Stress
⑶ 减小和消除铸造应力的方法
通过两个途径发生作用：
影响金属与铸型之间的热交换条件， 改变金属液的流动时间；
影响金属液在铸型中的水动力学条 件，改变金属液的流动速度。
2. 合金的收缩性
The Contraction of Alloys
⑴ 收缩的概念： 合金从液态冷却到常温的
过程中，尺寸和体积缩小的现象称为收 缩。
The Conception of the Contraction

金属工艺发展历史
春秋时期 战国时期
铁器开始使用 出现炼钢技术
金属工艺发展历史
铸造技术
中国古代三大铸造技术 泥范（砂型）铸造 铁范（金属型）铸造 失蜡铸造
商周（3000年前） 发明失蜡铸造技术 战国中期 出现金属型铸造 隋唐以后 掌握大型铸件生产技术
金属工艺发展历史
铸造技术实例1
河南安阳武官村出土， 体积庞大，重875kg， 花纹精细，造型精美。
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每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12.820.12.810:5410:54:0010:54:00Dec- 20
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人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2020年12月8日 星期二 10时54分0秒 Tuesday, December 08, 2020
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做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2020年12月上 午10时54分20.12.810:54December 8, 2020
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时间是人类发展的空间。2020年12月8日星期 二10时 54分0秒10:54:008 December 2020
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科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午10时54分0秒上 午10时 54分10:54:0020.12.8
锻造技术和焊接技术
锻造技术和焊接技术在中国有着攸久的历史 3000年前，商朝就用锻造技术制作兵刃 战国时期，扩大到日常用品 战国时期，应用了钎焊技术
金属工艺发展历史
锻造技术和焊接技术
秦皇陵中铜车马上的金银饰件用无机粘接挤固 定
金属工艺发展历史
世界上金属加工工艺最早专著－《天工开物》