第2篇成形加工技巧.pptx

第2篇金属材料的成形加工基础1.主要内容铸造压力加工焊接2.重点各个方法对质量的影响及其应用第3章铸造3.1概述一．定义液态金属注入铸型中，凝固后得到一定形状、尺寸产品的工艺。二．铸造生产特点1）可制造形状复杂的制品。如四羊尊，龙凤，发动机箱体等。2）可制造各种尺寸的铸件。如绣花针，沧州铁狮（五代），山东13层的铁塔等。3）可制造塑性差的制品。4）成本低。5）工序复杂。6）质量不稳定。3.2液态金属的充型能力一．概念液态金属充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的健全铸件的能力。二．金属液与铸型之间的作用热作用：高温、导热机械作用：力物理化学作用：吸附、反应等三．影响充型能力的因素1．合金流动性成分（温度间距，杂质）、物性（蓄热系数、焓、粘度）、温度2．铸型蓄热系数、铸型温度、铸型表面、铸型气体3．浇注条件外力场、浇注系统4．铸件结构厚度、复杂程度四．提高充型能力的措施1．选择合理的合金成分2．工艺措施流动性螺旋试样3.3铸造收缩一．合金的收缩特性总收缩=液态收缩+液固收缩+固态收缩1．液态收缩：TP～TL2．液固收缩：TL～TS　　液固相变体积变化　　TL～TS温度降低的体积收缩3．固态收缩：TS～TO4．线收缩开始温度：合金固相骨架形成温度介于TL～TS之间，液相占20～40%合金的线收缩开始温度与成分的关系二．收缩对铸件质量的影响1．液态收缩+液固收缩导致缩孔和疏松缩孔：铸件在凝固过程中收缩而产生的集中孔洞缩松：铸件最后凝固的区域没有得到补缩而形成的分散的孔洞控制措施：（1）顺序凝固（2）冒口补缩（3）加压补缩（4）压缩变形（5）电磁搅拌2．线收缩导致热裂、应力、变形和冷裂三．热裂及其控制1．热裂：在固相线温度附近出现的断裂或裂纹2．形成温度：线收缩开始温度——液相结束温度3．形成机理：铸件收缩引起的应力大于铸件高温下的强度，或铸件收缩引起的应变大于铸件高温下的变形极限。1）高温脆性：合金在固相线附近延伸率、强度极低，称脆性温度区间。强度为1/100-1000，延伸率为1%2）液膜理论：晶间液膜的存在4．热裂倾向：δT↑，热裂倾向↑；σ↑，热裂倾向↑5．防止热裂的主要措施：1）提高合金抗热裂的能力2）改善铸型退让性3）合理设计铸件结构（减少热节和应力集中、加加强筋）4）提高铸件温度的均匀性（同时凝固）脆性温度区间线收缩开始至固相线以下某温度3.4铸件的应力、变形和冷裂一．铸造应力1）概念：固态铸件在冷却过程中由于体积和尺寸的变化受到阻碍而产生的应力2）分类铸造应力按机理热应力相变（组织）应力机械阻碍应力按存在周期临时应力残余应力1．热应力1）概念：由于各部位冷速不同而造成的收缩受阻所产生的应力。2）影响因素：温差，膨胀系数，E（t0-t1）:当铸件处于高温阶段时，两杆都处于塑性状态，尽管此时两杆的冷速不同、收缩也不同步，但瞬时的应力可通过塑性变形来自行消失，在铸件内无应力产生；（t1-t2）:继续冷却，冷速较快的杆II进入弹性状态，粗杆I仍然处于塑性状态此时由于细杆II的冷速较快、收缩较大，所以细杆II会受到拉伸，粗杆I会受到压缩（图b），形成暂时内应力，但此内应力很快因粗杆I发生了微量的受压塑性变形而自行消失（图c）；（t2-t3）:当进一步冷至更低温度时两杆均进入了弹性状态，此时由于两杆的温度不同、冷却速度也不同，所以二者的收缩也不同步，粗杆I的温度较高，还要进行较大的收缩，细杆II的温度较低，收缩已趋于停止，因此粗杆I的收缩必定受到细杆II的阻碍，使其收缩不彻底，在部产生拉应力；而杆II则受到杆I因收缩而施与的压应力（图d）。直到室温，残留热应力一直存在。2．相变应力1）概念：由于固态相变时的体积变化受阻而产生的应力。2）影响因素：温差，比容差，E3）特点：可能收缩，也可能膨胀3．机械阻碍应力1）概念：材料变形受到外界的机械阻碍而造成的应力。2）影响因素：铸型退让性3）特点：临时应力4．减小铸造应力的途径1）铸件壁厚尽量均匀2）采用合理的工艺使温度均匀3）控制铸型的退让性及打箱时间5．消除铸造应力的途径1）自然时效2）人工时效3）共振方法二．变形当铸造应力大于屈服强度时，产生变形。1．危害无法加工而报废加工后变形，影响精度或报废2．防范减小铸造应力预变形法附加工艺筋三．冷裂当铸造应力大于断裂强度时，发生断裂。1)冷裂特征：穿晶断裂2)冷裂倾向：铸件应力，冷裂塑韧性，冷裂3）防止：减小铸造应力控制合金的成分及质量3.5铸件中的偏析1.偏析：材料化学成分的不均匀性称偏析2.形成原因：凝固过程中溶质的再分配3.偏析系数：1-K=（Cl-Cs）/Cl4.分类：偏析微观偏析晶内偏析晶间偏析宏观偏析正（常）偏析逆偏析V型/倒V型偏析带状偏析重力偏析1．微观偏析：晶粒尺度化学成分的不均匀现象1）晶内偏析：晶粒内部化学成分的不均