熱加工工藝基礎(chǔ)

熱加工工藝基礎(chǔ)1金屬材料導論2金屬液態(tài)成形3金屬塑性成形4金屬連接成形熱加工工藝2.1

金屬液態(tài)成形基礎(chǔ)概述知識點:常用金屬材料黑色金屬有色金屬粉末冶金鋼鑄鋼和鑄鐵銅及銅合金鋁及鋁合金硬質(zhì)合金粉末高速鋼什么是金屬的液態(tài)成形:

即將液態(tài)金屬澆入與零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的工藝方法,亦稱鑄造.金屬的液態(tài)成形的作用:

金屬的液態(tài)成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按鑄型材料的不同，金屬液態(tài)成形可分為砂型鑄造和特種鑄造（包括壓力鑄造、金屬型鑄造等）.其中砂型鑄造是最基本的液態(tài)成形方法，所生產(chǎn)的鑄件要占鑄件總量的80%以上.金屬液態(tài)成形基礎(chǔ)概述2.2 金屬液態(tài)成形金屬的液態(tài)成形2.1金屬液態(tài)成形的鑄造基礎(chǔ)2.2金屬的液態(tài)成形工藝2.3液態(tài)成形金屬件的工藝設(shè)計2.4液態(tài)金屬成形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計知識點：鑄造工藝基礎(chǔ)合金的鑄造性能液態(tài)合金的充型能力鑄件的凝固與收縮鑄造缺陷分析氣孔鑄造內(nèi)應(yīng)力變形和裂紋縮孔和縮松砂型鑄造過程液態(tài)成型的優(yōu)點適于做復雜外形，特別是復雜內(nèi)腔的毛坯對材料的適應(yīng)性廣，鑄件的大小幾乎不受限制成本低，原材料來源廣泛，價格低廉,一般不需要昂貴的設(shè)備是某些塑性很差的材料(如鑄鐵等)制造其毛坯或零件的唯一成型工藝液態(tài)成型優(yōu)點液態(tài)成型的優(yōu)點工藝過程比較復雜，一些工藝過程還難以控制液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密性一般較差液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均勻，且常伴有缺陷，其力學性能比同類材料的塑性成形低液態(tài)成型缺點液態(tài)合金的工藝性能液態(tài)合金的工藝性能表征為液態(tài)合金的鑄造性能通常是指合金的流動性、收縮性吸氣性及偏析等性能.合金鑄造性能是選擇鑄造金屬材料，確定鑄件的鑄造工藝方案及進行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù).合金的充型能力液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成型件的能力充型能力的概念:充型能力不足澆不足冷隔夾砂氣孔夾渣充型能力的決定因數(shù)合金的流動性鑄型性質(zhì)澆注條件鑄件結(jié)構(gòu)等合金的充型能力測試合金充型能力的方法:

如右圖,將合金液澆入鑄型中，冷凝后測出充滿型腔的式樣長度。澆出的試樣越長，合金的流動性越好,合金充型能力越好.幾種不同合金流動性的比較*鑄鐵的流動性*鑄鋼的流動性實驗證明鑄鐵的流動性好，鑄鋼的流動性差。比較下面幾種合金流動性能合金流動性對充型能力的影響合金流動性的決定因數(shù)合金的種類:合金不同，流動性不同.

化學成分：同種合金中成分不同的合金具有不同的結(jié)晶特點，流動也不同。結(jié)晶特性:恒溫下結(jié)晶，流動性較好；兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶，流動性較差.澆注條件對充型能力的影響澆注條件澆注溫度充型壓力澆注系統(tǒng)澆注溫度越高，液態(tài)金屬的粘度越小，過熱度高，金屬液內(nèi)含熱量多，保持液態(tài)的時間長，充型能力強。液態(tài)金屬在流動方向上所受的壓力稱為充型壓力。充型壓力越大,充型能力越強。澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復雜，則流動阻力越大，充型能力越差。鑄型充填條件對充型能力的影響鑄型溫度(不能過高)鑄型蓄熱系數(shù):即從金屬中吸取熱量并儲存的能力鑄型的發(fā)氣和透氣能力：澆鑄時產(chǎn)生氣體能在金屬液與鑄

型間形成氣膜，減小摩擦阻力，

有利于充型。但發(fā)氣能力過強,

透氣能力又差時,若澆鑄速度太

快,則型腔中的氣體壓力增大，

充型能力減弱。鑄件結(jié)構(gòu)對充型能力的影響折算厚度：

折算厚度也叫當量厚度或模數(shù),是鑄件體積與鑄件表面積之比。折算厚度越大，熱量散失越慢，充型能力就越好。鑄件壁厚相同時，垂直壁比水平壁更容易充填.(大平面鑄件不易成形).復雜程度：鑄件結(jié)構(gòu)越復雜，流動阻力就越大，鑄型的充填就越困難。液態(tài)金屬的凝固與收縮鑄件的凝固過程：在鑄件的凝固過程中，其截面一般存在三個區(qū)域，即液相區(qū)、凝固區(qū)、固相區(qū)。對鑄件質(zhì)量影響較大的主要是液相和固相并存的凝固區(qū)的寬窄。鑄件的凝固方式就是依據(jù)凝固區(qū)的寬窄來劃分的。

凝固方式有：逐層凝固,糊狀凝固,中間凝固.影響凝固的主要因素*合金的結(jié)晶溫度范圍：合金的結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固。在鐵碳合金中普通灰鑄鐵為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固。*鑄件的溫度梯度：在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其凝固區(qū)相應(yīng)由寬變窄。合金的收縮合金的收縮的過程:

合金從液態(tài)冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象。合金的收縮給液態(tài)成形工藝帶來許多困難，會造成許多鑄造缺陷。（如：縮孔、縮松、裂紋、變形等）。合金收縮的三個階段合金的收縮合金收縮固態(tài)合金冷卻液態(tài)合金冷卻液態(tài)收縮凝固收縮縮孔:恒溫下結(jié)晶縮松:兩相區(qū)結(jié)晶線形收縮裂紋變形應(yīng)力影響收縮的因素鑄型條件鑄件結(jié)構(gòu)澆注溫度化學成分(c含量)合金收縮縮孔與縮松的形成縮孔的形成:

純金屬、共晶成分和凝固溫度范圍窄的合金,澆注后在型腔內(nèi)是由表及里的逐層凝固。在凝固過程中，如得不到合金液的補充，在鑄件最后凝固的地方就會產(chǎn)生縮孔.縮松的形成原因:

鑄件最后凝固的收縮未能得到補足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補縮所致?？s孔易出現(xiàn)的部位判斷縮孔出現(xiàn)的方法A等溫線法B內(nèi)截圓法消除縮孔和縮松的方法定向凝固原則是鑄件讓遠離冒口的地方先凝固，靠近冒口的地方次凝固，最后才是冒口本身凝固。實現(xiàn)以厚補薄，將縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中去。原理合理布置內(nèi)澆道及確定澆鑄工藝。方法合理應(yīng)用冒口、冷鐵和補貼等工藝措施。解決縮孔的方法演示：冒口和冷鐵定向凝固原則解決縮孔的方法演示液態(tài)成形內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋內(nèi)應(yīng)力熱應(yīng)力機械應(yīng)力變形裂紋鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件的壁厚不均勻，導致不同部位不均衡的收縮而引起的應(yīng)力。鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力。殘余熱應(yīng)力的存在，使鑄件處在一種非穩(wěn)定狀態(tài)，將自發(fā)地通過鑄件的變形來緩解其應(yīng)力，以回到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。當熱應(yīng)力大到一定程度會導致出現(xiàn)裂紋。熱應(yīng)力的形成過程演示熱應(yīng)力的消除方法鑄件的結(jié)構(gòu)：鑄件各部分能自由收縮

工藝方面：采用同時凝固原則時效處理：人工時效；自然時效鑄件的結(jié)構(gòu)盡可能對稱鑄件的壁厚盡可能均勻鑄件的變形原因結(jié)論：厚部、心部受拉應(yīng)力，出現(xiàn)內(nèi)凹變形。

薄部、表面受壓應(yīng)力，出現(xiàn)外凸變形。鑄件的變形的消除方法防止變形的方法：與防止應(yīng)力的方法基本相同。帶有殘余應(yīng)力的鑄件，變形使殘余應(yīng)力減小而趨于穩(wěn)定。問題鑄造時所受的應(yīng)力與變形情況。

分析有長、短不一的兩根彈簧，將其固定，使其達到同等長度，即其中一彈簧被拉長，另一彈簧被壓縮，此時所受的應(yīng)力狀態(tài)？然后將其固定約束去掉，試分析其變形趨勢？小結(jié)合金工藝性能