《熔煉與鑄錠》課件

熔煉與鑄錠熔煉是指將金屬或合金加熱至熔化狀態(tài)的過(guò)程，是金屬加工的重要步驟之一。鑄錠是將熔化的金屬或合金澆注到模具中，冷卻凝固形成的金屬塊。鑄錠是金屬加工的后續(xù)環(huán)節(jié)，為后續(xù)加工提供原材料。主要內(nèi)容熔煉熔煉是將固態(tài)金屬加熱至熔融狀態(tài)的過(guò)程，以便進(jìn)行后續(xù)鑄造、加工或其他處理。鑄錠鑄錠是將熔化的金屬澆注到模具中，使其冷卻凝固成特定形狀的金屬塊。熔煉與鑄錠的工藝熔煉和鑄錠是金屬材料加工的重要環(huán)節(jié)，直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。熔煉概述金屬熔化熔煉是將金屬加熱到熔點(diǎn)，使其從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過(guò)程。冶煉過(guò)程熔煉是金屬冶煉的重要環(huán)節(jié)，為后續(xù)鑄造、鍛造等工藝提供熔融金屬。熔煉設(shè)備熔煉過(guò)程通常在專門的熔煉爐中進(jìn)行，例如感應(yīng)電爐、電阻熔爐等。熔煉目的凈化金屬去除雜質(zhì)，提高純度，改善金屬性能。改變成分添加合金元素，改變金屬的物理和化學(xué)性質(zhì)。便于鑄造將固態(tài)金屬熔化成液態(tài)，易于成型。熔煉溫度熔煉溫度是金屬材料熔化所需的溫度，由金屬的化學(xué)成分、雜質(zhì)含量和外界壓力等因素決定。1500°C鐵1083°C金327°C鉛-39°C汞熔煉時(shí)間熔煉時(shí)間影響因素熔煉溫度溫度越高，熔煉時(shí)間越短金屬類型熔點(diǎn)不同的金屬，熔煉時(shí)間不同熔煉爐型不同爐型，加熱效率不同，熔煉時(shí)間不同金屬數(shù)量金屬數(shù)量越多，熔煉時(shí)間越長(zhǎng)熔煉爐型熔煉爐型熔煉爐的類型多種多樣，選擇合適的熔煉爐型是確保熔煉效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。熔煉爐的選擇主要取決于金屬的類型、熔煉溫度、熔煉量、成本以及環(huán)保要求等因素。常見(jiàn)熔煉爐常見(jiàn)的熔煉爐類型包括坩堝熔爐、感應(yīng)電爐、電阻熔爐、真空熔爐等。每種爐型都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和適用范圍，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的爐型。常見(jiàn)熔煉爐熔煉爐根據(jù)加熱方式分為三大類：電阻爐、感應(yīng)爐和電弧爐。電阻爐利用電阻絲發(fā)熱，適用于金屬材料的熔煉和熱處理。感應(yīng)爐利用電磁感應(yīng)原理，適用于金屬材料的熔煉和熱處理。電弧爐利用電弧產(chǎn)生的高溫，適用于金屬材料的熔煉和冶煉。坩堝熔爐坩堝熔爐是一種常用的熔煉設(shè)備。它通常由耐高溫的材料制成，例如石墨、陶瓷或金屬。坩堝被放置在加熱裝置中，通常是電爐或燃?xì)鉅t。加熱裝置會(huì)將熱量傳遞給坩堝，從而使金屬材料熔化。坩堝熔爐通常用于熔煉貴金屬、合金和半導(dǎo)體材料。感應(yīng)電爐工作原理感應(yīng)電爐利用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)高頻電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使金屬材料發(fā)熱熔化。結(jié)構(gòu)組成感應(yīng)電爐主要由感應(yīng)線圈、坩堝、爐體、冷卻系統(tǒng)等部分組成。應(yīng)用范圍感應(yīng)電爐廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色金屬、冶金等行業(yè)，可用于熔煉、加熱、保溫等。電阻熔爐電阻熔爐利用電阻加熱元件產(chǎn)生的熱量來(lái)熔化金屬。電阻加熱元件通常由高電阻率的金屬制成，例如鎢、鉬或鎳鉻合金。電阻熔爐的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本相對(duì)較低。但其功率密度較低，加熱效率也相對(duì)較低。金屬的熔化特性1熔點(diǎn)金屬?gòu)墓虘B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，稱為熔點(diǎn)。2熔化過(guò)程金屬在熔點(diǎn)以上開(kāi)始熔化，吸收熱量，溫度保持不變。3熔化熱金屬?gòu)墓虘B(tài)完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)所需的熱量，稱為熔化熱。4影響因素金屬的純度、壓力和雜質(zhì)等因素會(huì)影響熔點(diǎn)和熔化熱。純金屬熔化特性純金屬具有明確的熔點(diǎn)，在特定溫度下，固態(tài)金屬會(huì)完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。熔化過(guò)程中，溫度保持不變，直到所有固態(tài)金屬完全熔化。熔化過(guò)程伴隨著晶格結(jié)構(gòu)的破壞，金屬?gòu)挠行虻墓虘B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的液態(tài)。熔化需要吸收熱量，稱為熔化熱，以克服金屬原子之間的吸引力。合金熔化特性熔點(diǎn)范圍合金熔點(diǎn)通常比其組成金屬的熔點(diǎn)低。合金的熔點(diǎn)取決于其成分和比例。熔化過(guò)程合金的熔化過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象。不同的合金元素以不同的速度熔化。液體相在合金完全熔化后，形成一個(gè)液體金屬相。液體相的性質(zhì)取決于合金成分。凝固特性合金的凝固過(guò)程也很復(fù)雜。合金元素在不同的溫度下凝固，形成不同的微觀結(jié)構(gòu)。鑄錠概述鑄錠是金屬材料生產(chǎn)過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)，它決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。鑄錠過(guò)程將熔融金屬澆注到模具中，冷卻凝固成所需的形狀和尺寸。鑄錠的質(zhì)量直接影響著后續(xù)加工和產(chǎn)品質(zhì)量，如軋制、鍛造、擠壓等。鑄錠目的11.成形將熔融金屬塑造成所需的形狀，例如圓形、方形或其他定制形狀。22.純度控制減少雜質(zhì)和氣體，提高金屬的純度，控制材料的微觀結(jié)構(gòu)，獲得所需的力學(xué)性能。33.尺寸控制準(zhǔn)確控制鑄錠的尺寸，以滿足后續(xù)加工和使用的要求。44.降低成本鑄錠是金屬加工的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)優(yōu)化工藝可以降低成本。鑄錠方法重力鑄錠利用重力將熔融金屬?gòu)娜蹱t中倒入鑄模。成本低，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。壓鑄通過(guò)高壓將熔融金屬壓入模具中，生產(chǎn)精度高，表面光潔度好。擠壓鑄錠將熔融金屬壓入模具中，形成連續(xù)的金屬棒或型材，廣泛用于制造各種金屬制品。離心澆注將熔融金屬注入旋轉(zhuǎn)的模具中，利用離心力形成空心鑄件，常用于制造管道、輪轂等。重力鑄錠將熔融金屬直接倒入模具中。利用重力使金屬充滿模具。優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單，成本低廉。適用于各種金屬材料。壓鑄高壓注入通過(guò)高壓將金屬液注入模具，快速形成鑄件。模具填充模具設(shè)計(jì)復(fù)雜，可實(shí)現(xiàn)精密鑄造。高壓注塑高壓注塑，金屬液完全充滿模具。擠壓鑄錠擠壓鑄錠概述擠壓鑄錠是利用壓機(jī)將金屬熔體以一定速度和壓力通過(guò)模具孔擠出，形成鑄錠。擠壓鑄錠可獲得高密度、高強(qiáng)度、高精度和良好表面質(zhì)量的鑄錠。擠壓鑄錠優(yōu)點(diǎn)擠壓鑄錠具有以下優(yōu)點(diǎn)：材料利用率高、尺寸精度高、表面質(zhì)量好、鑄件內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻、強(qiáng)度和塑性高。適用于形狀復(fù)雜、精度要求高的鑄件。離心澆注原理利用離心力，使液態(tài)金屬在旋轉(zhuǎn)的模具中均勻分布，形成鑄錠。特點(diǎn)鑄錠內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、性能均勻，適用于生產(chǎn)高性能材料。設(shè)備離心澆注設(shè)備由旋轉(zhuǎn)模具、液態(tài)金屬供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。模具材料耐高溫鑄錠過(guò)程需要高溫，因此模具材料需要耐高溫，不易變形。導(dǎo)熱性好金屬液在模具中冷卻凝固過(guò)程中，模具需要快速散熱，才能獲得均勻的組織結(jié)構(gòu)。耐腐蝕性熔融金屬會(huì)與模具材料發(fā)生反應(yīng)，所以模具材料要耐腐蝕，防止模具被腐蝕。機(jī)械強(qiáng)度高模具在使用過(guò)程中會(huì)受到高溫金屬液的沖擊，需要具備一定的機(jī)械強(qiáng)度，以保證模具的完整性和使用壽命。模具設(shè)計(jì)原則11.尺寸精度模具尺寸應(yīng)精確，以保證鑄件尺寸符合要求。22.耐熱性能模具材料應(yīng)具有良好的耐熱性，以承受熔融金屬的高溫。33.表面光潔度模具表面應(yīng)光滑，以保證鑄件表面光滑。44.強(qiáng)度與硬度模具應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和硬度，以承受鑄造過(guò)程中的壓力。鑄造缺陷氣孔氣孔是鑄件中常見(jiàn)的缺陷之一，它會(huì)導(dǎo)致鑄件強(qiáng)度降低、耐腐蝕性降低等問(wèn)題。氣孔的形成原因包括熔煉過(guò)程中氣體的溶解、鑄造過(guò)程中氣體的吸入等。接縫接縫是鑄件中的一種表面缺陷，它會(huì)導(dǎo)致鑄件強(qiáng)度降低、外觀不佳等問(wèn)題。接縫的形成原因包括鑄造過(guò)程中模具的閉合不嚴(yán)密、熔融金屬的流動(dòng)性差等。收縮孔收縮孔是鑄件中的一種內(nèi)部缺陷，它會(huì)導(dǎo)致鑄件強(qiáng)度降低、耐腐蝕性降低等問(wèn)題。收縮孔的形成原因包括熔融金屬的冷卻速度過(guò)快、鑄造過(guò)程中的溫度控制不當(dāng)?shù)?。氣孔氣孔形成原因鑄造過(guò)程中，空氣或其他氣體被困在熔化的金屬中，導(dǎo)致氣孔。氣孔影響氣孔降低鑄件強(qiáng)度，影響其機(jī)械性能和外觀。氣孔修復(fù)氣孔可以通過(guò)預(yù)處理或熱處理修復(fù)。接縫接縫是鑄錠表面出現(xiàn)的裂縫。鑄造過(guò)程中，金屬冷卻收縮時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力無(wú)法釋放，導(dǎo)致表面裂開(kāi)。接縫的出現(xiàn)會(huì)影響鑄錠的強(qiáng)度和韌性。嚴(yán)重的接縫甚至?xí)斐设T錠報(bào)廢。收縮孔11.形成原因鑄造過(guò)程中，金屬液冷卻凝固，體積收縮，形成孔洞。22.類型包括中心縮孔