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毕业设计（论文）开题报告 课题名称 灰口铸铁-球墨铸铁复合铸件 生产工艺的试验研究 系 部 材 料 工 程 系 专 业 材料成型及控制工程 班 级 T733-1 姓 名 张鹏 学 号 20070330121 指导教师签名（校内） 指导教师签名（校外） 年 月 日 课题研究的目的、意义 随着工业的发展 ，对材料的要求 日益提高， 单 一材料 的零件难 以满 足生产 过程中多方面 的要 求。 在实际生产 中， 有些部件常要求材料既有 良好 的韧性 ， 以抵抗工作过程 中物料 的冲击作用 ， 防止 部件发生意外断裂，同时又要求其具有高的硬度 及优 良的磨损性能。对于单一成分 的材料 ，难以 同时具有高韧性 、 高硬度和高耐磨性 。为此 ， 生产 中常采用复合铸造工艺进行生产。复合双金属材 料能在零件不同部位提供不同性能 ，通过表面材 料与芯部材料的合理组合，可以使材料获得所需 的冶金性能。双金属复合铸件不仅可同时拥有 良好的力学性能和高的使用寿命， 而且适用面广、 成本低廉，特别是对于一些大型模具，如果只在模具表面使用高强度材料，其他部位使用普通材料，在保证模具整体性能的同时，可以大幅降低制造成本。【1】 球墨铸铁有良好的力学性能，灰口铸铁有良好的减震性、导热性及良好的加工性能。有些零件不同部位有不同的性能要求，若能把合适的材料用在合适的部位，不仅充分发挥材料特性，也能降低成本。本课题拟采用液态复合方法生产具有灰口铸铁-球墨铸铁复合铸件，设计铸造复合工艺，研究工艺因素对复合铸铁件组织形成的影响。 二．双金属复合材料铸造工艺的发展现状 2.1发展简介 目前常用的复合铸造工艺分为液-液 和液-固两大类，具体制作双金属部件的方法主要有离心浇注法、 镶铸法、 铸渗法及双液浇注法等。这些方法在不同的场合得到一定的应用。 现在针对一些需要具备特殊性能的铸件，国内外已经设计出较成熟的双金属铸造工艺，并已经投入了生产应用。例如，采用高铬铸铁-钢双液复合浇注的铸造工艺生产了斗轮式挖掘机斗齿，多年来,斗齿材料大多采用单一高锰钢整体铸造,其韧性有余,耐磨性不足, 尤其是在冲击负荷和接触应力不大的情况下, 高锰钢不能充分显示其加工硬化的优越性, 斗齿的使用寿命很低,频繁的更换斗齿, 既影响生产又浪费了大量的钢材。而采用双金属复合材料,斗齿材料在齿尖部分选用耐磨性良好的高铬铸铁,齿柄部分为高强韧性的低合金钢,采用双金属复合铸造方法,将两种金属液先后浇入铸型,形成一个整体斗齿,这样兼有两种材料特性的斗齿,就可以达到既安全可靠又经久耐用的要求。 目前, 双金属复合材料制作工艺的研究很多, 研究的焦点在于如何制造出高性能的材料以及简化制作工艺。由于目前制作工艺技术复杂、产品稳定性较差、寿命问题以及制造成本较高等因素, 双金属复合材料应用还较少。但是, 双金属复合材料的优越性、诱人的发展前景及巨大的应用潜力已展现在我们面前。对于铸造工作者来说, 应充分发挥本专业的优势, 积极吸收利用现代连铸技术展开双金属复合材料的连铸工艺的开发研究, 以降低制造成本, 简化生产工艺, 扩大使用领域。【2】 2.2双金属铸造方法介绍 2.2.1液-固铸造工艺：镶铸法（包覆铸造法） 包覆铸造法是生 产双金属复合铸件的一种简单而可靠的方法。将制成的具有所需机械性能的金属预制件放在铸型内,然后在该零件约特定部位上浇注具有能满足特殊 性能要求的金属液。金属液将琢制件包覆,与预制件的表面发生物理化学反应,使之融合起来,包覆层完全凝固后,就成为双金属复合铸件。如下图所示为包覆铸造法原理图。【3】 包覆铸造工艺流程如下： 铸型（预制件）→预热→刷涂料→合型→浇注→出型 为保证铸件质量，使两种金属材料牢固的结合在一起，在工艺上可以采取一下措施： 预制件在使用前应彻底清除表面氧化皮和油污。使用前需先预热，预热温度高些为好，但要防止氧化起皮。预制件过分氧化，易产生气孔、夹渣等缺陷，导致铸件融合不良。 预制件从放入铸型至浇注的时间越短越好，以防止预制件氧化和降温过多。 提高浇注温度和速度，以利于高温金属液冲刷预制件表面并将其包围起来，使预制件表面尽快达到熔融状态。 出型后铸件需经去应力退火处理。 应用举例： 螺旋式榨油机榨油，不仅强度和刚度要求较高，其螺旋部位还要求具有较高的抗磨损能力。以前采用组合式结构，由轴芯、多节榨螺及锁母、平键连接组装而成。 采用包覆法制造，将碳钢轴芯作为预制件，包覆材料为白口铸铁，从而得到碳钢与白口铸铁的双金属复合铸件，使用效果良好，经济效益也比较突出（详见下表）【3】 形式 毛 重 （kg） 净 重 （kg） 材料利用率（%） 加工工序 成 本 （元） 使用寿命 （h）