金屬工藝學熱加工工藝基礎

金屬工藝學主講教師：李建輝聯系電話子信箱：ljh_hit@126.com冶金與材料工程學院LJH@CQUST金屬熱加工工藝金屬液態(tài)凝固成形（鑄造）金屬固態(tài)塑性成形（鍛壓）金屬連接成形（焊接）熱加工工藝鑄件結構工藝性設計原則合金鑄造性能（鑄件質量）對鑄件結構工藝性的要求砂型鑄造工藝對鑄件結構設計的要求當采用砂型鑄造來生產零件毛坯或直接成形時，除進行形狀和尺寸設計以外，還必須進行結構設計。

鑄件結構工藝性設計目的，就是在結構設計上不僅能保證鑄件的質量，滿足使用要求，同時可以滿足鑄造工藝簡單，生產率高等要求。

第三節(jié)鑄件的結構工藝性缺陷分析：結論：合理的鑄件壁厚應介于最小壁厚和臨界壁厚之間。概念：最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿型腔的最小厚度。主要取決于合金的種類、鑄件的大小及形狀等因素。臨界壁厚：鑄件壁厚超過臨界壁厚時，鑄件壁的中心冷卻慢，會造成晶粒粗大、縮孔、縮松等缺陷，從而使鑄件的力學性能不升反降。各種鑄造合金都存在一個臨界壁厚，在砂型鑄造條件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。如果所設計鑄件的壁厚小于允許的“最小壁厚”，鑄件就易產生澆不足、冷隔等缺陷。在鑄造厚壁鑄件時，容易產生縮孔、縮松、結晶組織粗大等缺陷，使鑄件的力學性能下降。一、鑄件質量對鑄件結構的要求（一）鑄件壁厚的設計1.合理設計鑄件壁厚合理的鑄件壁厚應介于最小壁厚和臨界壁厚之間。如果臨界壁厚不能達到強度要求，則可通過采用加強筋或合理截面設計來滿足。不合理合理一、鑄件質量對鑄件結構的要求2.鑄件的壁厚應盡可能均勻鑄件壁厚力求均勻，避免局部過厚形成熱節(jié)結構；同時由于內壁散熱條件差，冷卻速度比外壁慢，為使內外壁同時凝固，減緩應力以防止變形及裂紋等缺陷，內壁尺寸應比外壁薄一些（一般相差10-30%）。不合理合理一、鑄件質量對鑄件結構的要求2.鑄件的壁厚應盡可能均勻不合理合理一、鑄件質量對鑄件結構的要求鑄件壁厚力求均勻，避免局部過厚形成熱節(jié)結構；同時由于內壁散熱條件差，冷卻速度比外壁慢，為使內外壁同時凝固，減緩應力以防止變形及裂紋等缺陷，內壁尺寸應比外壁薄一些（一般相差10-30%）。鑄件的各壁之間應均勻過渡，兩個非加工表面所形成的內角應設計成圓角。不合理合理（二）鑄件壁的連接一、鑄件質量對鑄件結構的要求鑄件的各壁之間應均勻過渡，兩個非加工表面所形成的內角應設計成圓角。（二）鑄件壁的連接不合理合理一、鑄件質量對鑄件結構的要求應盡量使其能自由收縮，以減小應力，避免裂紋。如圖所示的彎曲輪輻和奇數輪輻的設計，可使鑄件能較好地自由收縮。（三）

輪輻和筋的設計

—減緩肋、輻收縮的阻礙a不合理，b、c合理一、鑄件質量對鑄件結構的要求交叉叉接接頭頭因因交交叉叉處處熱熱節(jié)節(jié)較較大大，，內內應應力力難難以以松松弛弛，，較較易易產產生生裂裂紋紋。。交交錯錯接接頭頭和和環(huán)環(huán)狀狀接接頭頭熱熱節(jié)節(jié)較較小小，，且且都都可可通通過過微微量量變變形形緩緩解解內內應應力力，，抗抗裂裂性性能能較較好好。。a、c不合合理理，，b、d合理理abcd一、、鑄鑄件件質質量量對對鑄鑄件件結結構構的的要要求求（三三））輪輻輻和和筋筋的的設設計計—減緩緩肋肋、、輻輻收收縮縮的的阻阻礙礙易裂處增增設肋板板以防熱熱裂，厚厚度一般般為連接接壁厚的的1/4-1/3。不合理合理一、鑄件件質量對對鑄件結結構的要要求（三）輪輻和筋筋的設計計—減緩肋、、輻收縮縮的阻礙礙避免鑄件件產生翹翹曲變形形。（四）防防止變形形的設計計不合理合理一、鑄件件質量對對鑄件結結構的要要求不合理合理避免鑄件件產生翹翹曲變形形。一、鑄件件質量對對鑄件結結構的要要求（四）防防止變形形的設計計（五）盡盡量避免免過大的的水平面面或采用用傾斜的的表面不合理合理避免鑄件件水平方方向出現現較大平平面而產產生夾砂砂、澆不不足等缺缺陷。一、鑄件件質量對對鑄件結結構的要要求鑄造工藝藝對鑄件件結構的的要求原原則在滿足使使用要求求的前提提下，盡盡可能使使制模、、造型、、造芯、、合箱和和清理等等過程簡簡化。二、鑄造工工藝對對零件件結構構的要要求鑄件結結構工工藝性性分析析符合鑄鑄造生生產的的工藝藝要求求技術經經濟合合理（一））避免鑄鑄件起起模方方向存存在外外部側側凹不合理理合理鑄件整整體結結構應應能選選出合合適的的分型型面，，其數數量應應少，，鑄件件外形形應便便于取取出模模樣。。二、鑄造工工藝對對零件件結構構的要要求（二））盡量量使分分型面面為平平面不合理理合理平直的的分型型面可可避免免操作作費時時的挖挖砂造造型或或假箱箱造型型；同同時，，鑄件件的毛毛邊少少，便便于清清理。。二、鑄造工工藝對對零件件結構構的要要求（三））凸臺臺和筋筋條結結構應應便于于起模模合理設設計凸凸臺和和避免免側壁壁具有有防礙礙拔模模的局局部凹凹陷結結構。。不合理合理二、鑄造工藝對對零件結構構的要求合理設計凸凸臺和避免免側壁具有有防礙拔模模的局部凹凹陷結構。。不合理合理二、鑄造工藝對對零件結構構的要求（三）凸臺臺和筋條結結構應便于于起模設計鑄件應應合理確定定其結構斜斜度。不合理合理起模斜度是是造型過程程中為便于于起模而額額外加的斜斜度，如果果是加工面面，鑄后必必須通過機機械加工切切除；結構構斜度是設設計鑄件結結構時直接接帶的，這這樣可以不不必再特意意設置拔模模斜度，鑄鑄完不用切切除。二、鑄造工藝對對零件結構構的要求（四）垂直分型型面的非非加工表表面應設設計一定定的斜度度（稱為結結構斜度度）（五）盡盡量不用用和少用用型芯以以簡化工工藝不用或少少用型芯芯可以節(jié)節(jié)省制造造芯盒、、造芯和和烘干等等工序的的工具和和材料，，可避免免型芯在在制造過過程中的的變形、、合箱中中的偏差差，從而而提高鑄鑄件精度度。不合理合理二、鑄造工藝藝對零件件結構的的要求不用或少少用型芯芯可以節(jié)節(jié)省制造造芯盒、、造芯和和烘干等等工序的的工具和和材料，，可避免免型芯在在制造過過程中的的變形、、合箱中中的偏差差，從而而提高鑄鑄件精度度。不合理合理二、鑄造工藝藝對零件件結構的的要求（五）盡盡量不用用和少用用型芯以以簡化工工藝（六）鑄件內腔腔結構應應有利于于型芯的的固定、、排氣和和清理鑄件結構構應有利利于型芯芯的固定定、排氣氣和清理理。不合理合理二、鑄造工藝藝對零件件結構的的要求鑄件結構構應有利利于型芯芯的固定定、排氣氣和清理理。不合理合理二、鑄造工藝藝對零件件結構的的要求（六）鑄件內腔腔結構應應有利于于型芯的的固定、、排氣和和清理三、不同鑄造造合金對鑄件件結構的要求

（表11-7）薄而大的平板板，收縮易發(fā)發(fā)生翹曲變形形，加上幾條條筋之后便可可避免，如下下圖所示。鑄件壁較厚，，容易產生縮縮孔。將壁厚厚減薄，采用用加強筋，可可防止縮孔。。習題一、判斷題1.砂型鑄造是鑄鑄造生產中唯唯一的鑄造方方法。（））2.砂型鑄造時，，木模尺寸應應與鑄件尺寸寸完全相同。。（）3.鑄件的重要受受力面、主要要加工面，澆澆注時應朝上上。（））4.圓角是鑄件結結構的基本特特征。（））5.機器造型生產產率高，鑄件件精度較高，，因此應用廣廣泛。（））二、選擇題1.鑄件的重要加加工面，應盡盡量放在鑄型型的（））a.側面b.下面c.上面2.造型方法按其其手段的不同同，可分為（（）a.分模造型和挖挖砂造型b.整模造型和刮刮板造型c.手工造型和機機器造型3.機器造型要求求操作技術不不高，適合于于（）a.二箱造型b.活塊造型c.三箱造型4.分型面應選擇擇在（））a.受力面的上面面b.加工面上c.鑄件的最大截截面處5.普通車床床身身澆注時，導導軌面應（））a.朝左側b.朝右側c.朝下d.朝上三、填空題1.鑄造方法可基基本分為_______鑄造和_______鑄造兩大類。。2.造型方法可分分為________造型和________造型兩大類。。3.拔模斜度是為為了便于_______，或從芯盒中中取出_______。4、鑄造工藝中中，由于冷卻卻不均勻，薄薄壁部位的熱熱應力狀態(tài)是是_____，其對應變形形趨勢是_______________。四、改錯題：：圖示鑄件的結結構有何缺點點，應如何改改進？9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。21:54:1721:54:1721:5412/29/20229:54:17PM11、以我獨獨沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2221:54:1721:54Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。21:54:1721:54:1721:54Thursday,December29,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2221:54:1721:54:17December29,202214、他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生白白發(fā)，，舊國國見青青山。。。29十十二二月20229:54:17下下午21:54:1712月月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、行行動動出出成成果果，，工工作作出出財財富富。。。。2022/12/2921:54:1721:54:1729December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。9:54:17下下午午9:54下下午午21:54:1712月月-229、沒有失敗敗，只有暫暫時停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有結果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。21:54:1721:54:1721:5412/29/20229:54:17PM11、成功就就是日復復一日那那一點點點小小努努力的積積累。。。12月-2221:54:1721:54Dec-2229-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。21:54:1721:54:1721:54Thursday,December29,202213、不知香積寺寺，數里入云云峰。。12月-2212月-2221:54:1721:54:17December29,202214、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。29十十二月20229:54:17下午午21:54:1712月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、少年十五二二十時，步行行奪得胡馬騎騎。。2022/12/2921:54:1721:54:1729December202217、空山山新雨雨后，，天氣氣晚來來秋。。。9:54:17下下午9:54下下午午21:54:1712月月-229、楊柳散散和風，，青山澹澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱讀一切好好書如同和過過去最杰出的的人談話。21:54:1721:54:1721:5412/29/20229:54:17PM11、越是沒有本本領的就越加加自命不凡。。12月-2221:54:1721:54Dec-2229-Dec-2212、越是無能能的人，越越喜歡挑剔剔別人的錯錯兒。21:54:1721:54:1721:54Thursday,December29,202213