金屬工藝學(xué)總結(jié)

一.鑄造工藝圖在零件圖上表示出以下內(nèi)容;1）澆注位置2）分型面；3）工藝參數(shù)：機(jī)加工余量、拔模斜度、鑄造圓角和鑄造收縮率等；4）型芯的設(shè)計(jì)及其他技術(shù)要求。二.澆注位置確定：1.重要面置于下型或側(cè)立；2.大平面朝下，以免出現(xiàn)氣孔和夾砂缺陷3.大面積薄壁置于下型或側(cè)立，以利充型；4.厚大部位置于頂面或側(cè)面，以利補(bǔ)縮5.近可能減少砂芯數(shù)目，簡化造型。三.確定分型面原則：1.重要加工和基準(zhǔn)面位于同一個(gè)砂箱，以保尺寸精度；2.減少分型面和活塊數(shù)目，簡化造型；3.減少砂芯數(shù)目；4.采用平直分型面。四.工藝參數(shù)的確定：1.機(jī)加工余量-----根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、大小、材質(zhì)和在鑄型中位置及造型方法的不同而定，或查表或靠經(jīng)驗(yàn)。2.拔模斜度------根據(jù)鑄件垂直壁高矮、位置以及造型方法來定。一般為（0.5~4）°，內(nèi)壁、短壁取大值。3.鑄造圓角(Fillet)：壁與壁連接應(yīng)圓角過渡，以防縮孔和裂紋。4.鑄造收縮率（線）灰鑄鐵收縮率（0.7~1.0）%；鑄鋼收縮率（1.5~2.0）%；有色金屬收縮率（1.0~1.5）%。五.型芯設(shè)計(jì)及其它技術(shù)要求1.設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：型芯數(shù)量、形狀、芯頭結(jié)構(gòu)、下芯順序及型芯穩(wěn)固、排氣和清理等。2.芯頭(CoreHead)—定位和支撐型芯；排除型芯內(nèi)氣體；落砂時(shí)清理型腔內(nèi)砂子。其它技術(shù)要求：如鑄件某部位不允許有氣孔缺陷。材料鑄造性能:金屬材料接受鑄造、獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的難易程度，包括流動(dòng)性和收縮一.流動(dòng)性(Fluidity)1.概念：金屬液體充滿鑄型、獲得形狀正確、輪廓清晰鑄件的能力。2.質(zhì)量影響：流動(dòng)性不好，易產(chǎn)生澆不足和冷隔、氣孔、和夾渣、縮孔和熱裂。3.衡量：螺旋形試樣長度4.影響因素（1）合金性質(zhì)1)合金種類：灰鑄鐵的流動(dòng)性比鑄鋼好，鋁硅合金和硅黃銅其它合金好。2）化學(xué)成分：純金屬和共晶成分合金的流動(dòng)性最好。如鑄鐵中的碳越接近共晶點(diǎn)，其流動(dòng)性越好。3）結(jié)晶特征：逐層凝固的（共晶點(diǎn)成分合金）流動(dòng)性好；糊狀凝固的流動(dòng)性差。4）其它物理特征：粘度大的流動(dòng)性差。（2）鑄型：鑄型導(dǎo)熱力、蓄熱能力越強(qiáng)，流動(dòng)性越差。（3）澆注條件1）澆注溫度：太低，粘度大、流動(dòng)性差；太高，由于吸氣多、氧化嚴(yán)重，會(huì)降低流動(dòng)性。鑄鋼澆溫：1520~1620℃鑄鐵澆溫：1230~1450℃有色合金：680~780℃?？傊?，薄件取高值，厚件取低值。2）澆注壓力：金屬液壓力越大，流動(dòng)性越好。3）澆注系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)性越低。（4）鑄件結(jié)構(gòu)(StructureofCasting)鑄件壁越薄、壁厚變化急劇和大面積水平面等均降低流動(dòng)性5.改善流動(dòng)性措施（1）選用共晶點(diǎn)成分或窄結(jié)晶溫度范圍合金鑄造；（2）盡可能提高金屬液純度；（3）適當(dāng)提高澆注溫度和壓力；（4）合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)；（5）改善鑄件結(jié)構(gòu)（以后還會(huì)講到）。1.收縮概念：金屬液在冷卻過程中引起的體積縮減。用體收縮率或線收縮率表示。2.收縮的三個(gè)階段：（1）液態(tài)收縮（2）凝固收縮（3）固態(tài)收縮注：液態(tài)收縮和凝固收縮是產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因，固態(tài)收縮是產(chǎn)生鑄造應(yīng)力、變形和裂紋的基本原因。V以上三個(gè)階段之和為合金總收縮。三.縮孔和縮松縮孔——由于收縮而產(chǎn)生的大而集中孔洞?？s松——也是由收縮引起、但是小而分散。2.形成：A）原因——液態(tài)和凝固收縮得不到金屬液補(bǔ)充而造成。B）存在部位——縮孔：厚壁處、兩壁相交處和內(nèi)澆口附近,,縮松：縮孔下方、冒口根部和壁的軸線處。3.影響因素（1）合金成分——結(jié)晶溫度范圍窄的或恒溫結(jié)晶合金易形成縮孔,結(jié)晶溫度范圍寬，傾向于形成縮松。（2）澆注條件——提高澆溫、放慢澆速，有利于補(bǔ)縮、減小縮孔傾向。（3）鑄型條件——增大鑄型冷卻能力，可減小凝固寬度，減小縮松傾向。（4）鑄件結(jié)構(gòu)——避免厚大壁，消除熱節(jié)。4.防止縮孔和縮松工藝（1）采用順序凝固原則。（2）具體措施：A.在鑄件厚大部位或經(jīng)冒口開內(nèi)澆口；B.合理使用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等工藝措施；C.提高澆溫和減緩澆速；（3）順序凝固原則適用范圍：A.收縮大合金，如：鑄鋼、可鍛鑄鐵和高強(qiáng)度灰鑄鐵；B.壁厚相差大鑄件。（4）順序凝固不足：鑄件內(nèi)應(yīng)力大，易開裂或變形。四.鑄造應(yīng)力、變形和裂紋1.鑄造應(yīng)力概念：固態(tài)收縮受阻而產(chǎn)生的應(yīng)力。2.分類：熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。熱應(yīng)力——由于冷卻速度不一致造成，屬于殘留應(yīng)力，厚壁處受拉，薄壁處受壓。機(jī)械應(yīng)力——由于受機(jī)械阻力造成，屬于臨時(shí)應(yīng)力。3.減小和消除應(yīng)力方法1）采用同時(shí)凝固原則（1）具體措施；A.內(nèi)澆口開鑄件薄的部位；B.冷鐵放在厚的部位。（2）適用范圍：A.收縮小的合金，如灰鑄鐵；B.結(jié)晶溫度范圍寬的合金，如錫青銅；C.壁厚均勻的鑄件。（3）不足之處——鑄件致密性差。2）改善鑄型和砂芯退讓性；3）合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)。4）去應(yīng)力退火。4.變形和裂紋（1）變形A.產(chǎn)生原因——鑄造應(yīng)力大于鑄件屈服強(qiáng)度所產(chǎn)生的變形。B.危害——因機(jī)加工余量不足而報(bào)廢,C.防止措施：防止產(chǎn)生鑄造應(yīng)力；采用反變形工藝；加大機(jī)加工余量；采用早落砂和及時(shí)燜火工藝。（2）裂紋A.產(chǎn)生原因——鑄造應(yīng)力大于鑄件抗拉強(qiáng)度就會(huì)產(chǎn)生裂紋。B.裂紋分類——熱裂和冷裂。C.熱裂：在凝固末期產(chǎn)生的1）特征——裂紋有氧化色，屬于沿晶開裂，呈曲折狀。2）部位——應(yīng)力集中處、熱節(jié)處等部位。3）防止——合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)；改善鑄型和砂芯退讓性；減小澆口、冒口對(duì)鑄件收縮的阻礙，符合同時(shí)凝固原則；提高金屬液熔煉質(zhì)量，以提高高溫抗拉強(qiáng)度。D.冷裂：在完全凝固的彈性階段產(chǎn)生的。1）特征——裂紋有金屬光澤、微氧化色，穿晶開裂，直而光滑；一、鑄鐵介紹2）變形條件（1）變形溫度：溫度高、塑性好、抗力小。（2）變形速度在某一值以前，變形速度越快，加工硬化來不及消除，變形抗力增大，降低鍛造性；超過這一值，變形速度增大，熱效應(yīng)可改善塑性和降低變形抗力。（3）應(yīng)力狀態(tài):::壓應(yīng)力數(shù)目越多，表現(xiàn)出塑性越好，鍛造性提高。一.自由鍛1.概念：坯料受沖擊或靜壓力，向四周流動(dòng)2.種類：手工自由鍛,機(jī)器自由鍛3.特點(diǎn)：（1）工具簡單；（2）鍛件精度低；（3）適合簡單件；（4）阻力小，鍛造大型件唯一方法；（5）勞動(dòng)強(qiáng)度大和生產(chǎn)率低。4.應(yīng)用:適合形狀簡單、單件小批鍛件生產(chǎn)。二.模型鍛造概念：在模膛沖擊力（靜壓力）下成型2．種類(Classes)：錘上模鍛、平鍛機(jī)、曲柄壓力機(jī)和摩擦壓力機(jī)。3．特點(diǎn)(Characteristics)：（1）鍛件形狀較復(fù)雜；（2）纖維分布合理，與鍛件輪廓相符；（3）表面光潔，尺寸和形狀更接近零件；（4）生產(chǎn)率高，易于機(jī)械化；（5）缺點(diǎn)投資成本大。4.應(yīng)用:(Applications)適合中、小型件大批量生產(chǎn)。三.胎模鍛1.概念：自由鍛錘上，用不固定模膛生產(chǎn)鍛件。2.特點(diǎn)：介于自由鍛和模鍛之間。3.應(yīng)用:適合于小型鍛件中、小批量生產(chǎn)。.自由鍛工序1．基本工序：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、切割、和錯(cuò)移。2．輔助工序：倒棱、壓肩用于基本工序前3．精整工序：平整、校直最后形狀和尺寸二.自由鍛工藝規(guī)程1．繪制鍛件圖：在零件圖上表示出(1)敷料（余塊）；(2)尺寸公差；(3)機(jī)加工余量。2．確定變形工步(1）鍛件必需基本、輔助和精整工序；(2）確定所需工具；(3）各工步順序和所達(dá)尺寸要求。3．坯料重量和尺寸計(jì)算(1）重量：G坯=G鍛+G鍛損=G鍛+G鍛燒+G鍛芯+G鍛切(2）尺寸：y鋼錠≥2.5-3.0y鋼型材≥1.3-1.54．選定設(shè)備據(jù)鍛件大小和材料定。鍛件重量加大,鍛錘噸位也加大,大型鍛件水壓機(jī)鍛壓。四.零件自由鍛工藝分析:1.避免錐面與斜面出現(xiàn)；2.避免圓柱面與圓柱面相交；3.避免不規(guī)則截面和外形；4.避免筋板和凸臺(tái)；5.截面急劇變化應(yīng)分段鍛造五.錘上模鍛.概念:模鍛錘進(jìn)行模鍛,應(yīng)用最多。