铸造工艺性

液态成形:将液态金属浇注到与零件形状相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固,以获得毛坯或零件的生产方法。
实质:液态金属(或合金)充填铸型型腔并在其中凝固 和冷却。
铸造的主要影响因素主要体现在二个方面:一是影响充型的主要因素和影响凝固收缩的主要因素。
 
   
主要影响因素
 
 
 充型
  金属的流动性
  浇注温度
  充型压力
     
     
  凝固方式
  冷却速度
改善金属的流动性有利于:形成薄壁复杂的铸件  排除内部夹杂物和气体 加快凝固中液体的补缩
在铸件凝固过程中,对铸件质量影响较大的主要是固液两相并存的凝固区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分的
逐层凝固:纯金属和共晶成分的合金在凝固中因为不存在固液两相并存的凝固区,所以固体与液体分界面清晰可见,一直向铸件中心移动。
糊状凝固:铸件在结晶过程中,当结晶温度范围很宽,且铸件截面上的温度梯度较小,则不存在固相层,固液两相共存的凝固区贯穿整个区域。
大多数合金的凝固是介于逐层凝固和糊状凝固之间,称为中间凝固。
砂型铸造:用砂粒制备铸型来生产铸件的铸造方法。
方便、成本低
适用于生产各类铸件
环境污染严重
金属型铸造:以金属为铸型、在重力下的液态成形方法。
铸件凝固过程中的热交换特点:
金属液一旦进入型腔,就把热量传给金属型壁。这时型壁起到两个作用:
        其一是把热量积蓄起来;
        二是把积蓄的热量散发到周围介质中去。液体金属通过型壁散失热量。进行凝固并产生收缩,形成间隙。
在金属型铸造时,型壁与铸件之间是有涂料的,在铸件一间隙一金属型系统中,涂料也
被认为是间隙的一部分。所以有可能用改变涂料的热物理性质和涂料的厚度来达到控制铸件凝固速度的目的。
金属型阻碍收缩对铸件质量的影响
金属型成金属型芯,在铸件凝固过程中不能退让而阻碍铸件的收缩,这是它的又一特点。
从研究铸件凝固过程中知道,在金属液的温度进入结晶区间,就开始有凝固收缩,当收缩受到阻碍,就可能形成热裂的缺陷。
由于金属型会阻碍铸件的收缩,故采用金届型铸造时,需要慎重对待,特别是在浇注那些凝同收缩率大的合金时更须注意。
预热
未预热——液态金属冷却快,流动性加剧下降——冷隔,气孔等。
预热——预热温度(工作温度)与合金种类、铸件结构有关。
预热方法:
    火焰——温度不均匀;
    电阻加热器加热——适用于大中型模具,搬运不方便;
    加热炉加热——放入加热炉加热,温度均匀——小型模具。
表面涂料涂料作用
    调节铸件冷却速度;
    保护金属型——防止型壁冲蚀破坏——防止高温金属液对型壁的直接冲蚀和热击(涂料表面温度981℃,金属型表面温度494℃);
    利用涂料层蓄气——涂料层有一定孔隙度,因而有一定的蓄气和通气作用。
涂料的组成
    调节粉状耐火材料:氧化锌、滑石粉等;
    粘结剂:水玻璃、糖浆等;
    溶剂:水;
    特殊附加物:硅铁粉——防止灰铸铁白口; 硼酸——防止镁合金氧化。
涂料的基本要求
    一定的粘度——便于喷涂;
    不龟裂,且易于清除;
    高温时不发生化学反应;
浇注温度:
    ——冷隔、气孔;
    ——冲蚀型壁;
    浇注温度——比砂型铸造高,根据合金种类、化学成分、铸件大小和壁厚确定。
浇注速度:由于金属型的激冷和不透气,浇注速度应――先慢,后快,再慢
    先慢——防止飞贱;
    后快——保证很好充型;
    再慢——防止浇注金属溢出。
铸件的出型和抽芯时间
铸件在金属型内,停留的时间愈长,温度愈低,共收缩量就愈大,由于铸型凹凸部分的阻碍,取出铸件的困难愈大。
如果金属型芯在铸件中停留的时间愈长,由于份件收缩产生的抱紧型芯的力就愈大,因此,需要的抽芯力也愈大。
金属型工作温度的调节:保证金属型在生产过程中温度变化恒定;
每一浇注循环中,金属型从液体金属中吸收的热量,应等于金属型向外界散失的热量;
当浇注厚壁件时,金属型散失热量小于吸收热量,导致金属型温度不断升高。
必须冷却;
风冷:强化对流散热——在金属型外围吹风;
  间接水冷:在金属型背部镶铸水套;
  直接水冷:在金属型的背面制出水套,在水套内通水进行冷却。
金属型铸造特点:    铸件质量和精度高  机械性能提高 冷却速度提高-表层结晶组织致密;加工余量减少。
主要适用于低熔点合金
工艺成品率高,节约1530
用于批量生产
模具制备是关键
存在的问题:模具成本高;金属型不透气,冷却速度过大,已出现浇不足,开裂等。
熔模铸造:以蜡模为模型,以若干层耐火材料为铸型材料,成形铸型后,熔去蜡模形成型腔,最终在重力下成形的液态成形方法
配制模料的目的是将组成模料的各种原材料混合成均匀的一体,并使模料的状态符合压制熔模的要求。配制时主要用加热的方法使各种原材料熔化混合成一体,而后在冷却情况下,将模料剧烈搅绊,使模料成为糊膏状态供压制熔模用。
熔模制造:
生产中大多采用压力把糊状模料压入压型的方法制造熔模。压制熔模之前,需先在压型表面涂薄层分型剂,以便从压型中取出熔模。
压制蜡基模料时,分型刘可为机油、松节油等。压制树脂基模料时,常用蓖麻油和酒精的混合液或硅油作分型剂。
分型剂层超薄超好,使熔模能更好地复制压型的表面,提高熔模的表面光洁度。
熔模的组装是把形成铸件的熔模和形成浇冒口系统的熔模组合在一起,主要有两种方法:
焊接法    用薄片状的烙铁,将熔模的连接部位熔化,伎熔模焊在一起。此法较普遍。
机械组装法    在大量生产小型熔模铸件时,  国外己广泛采用机械组装法组合模组。
制壳工艺
模组的除油和脱脂――提高涂料润湿模组表面的能力,去除油污――将模组放入中性表面活性剂的水溶液(洗衣粉)0.5%;
涂挂涂料和撒砂;
硬化――硅酸溶胶的胶凝――促使水解的进行。
脱模:――从型壳中熔去模组
    热水法――把模组型壳放入8090℃,使模料溶化,并从浇口溢出――方法简单,但因型壳浇口向上侵入水中,脏物易进入型腔中
    高压蒸汽法――将模组浇口朝下在高压釜中,向釜内通入水玻璃铸造25个大气压的高压蒸汽,模料熔失――效率高
焙烧――8001000
压力铸造概念
将液态或半液态在高压作用下快速压入金属铸型(3070Mpa,充填速度5100m/s
并在压力下结晶
获得铸件
压铸压力可以压射压力和压射比压两种形式来表示。压射压力的单位为牛顿,其大小随压铸机的规格而不同,压射比压是液体金属所受的压强
第一阶段: 压射冲头以慢速前进,封住浇口,液态金属被推动,具所受压力Pl也较低,此时Pl仅用于克服压室与液压缸对运动活塞的摩撩阻力;
第二阶段:本阶段在压射冲头作用下,金属将完全充满压室至浇口处的空间;
第三阶段:液体金属充填浇注系统和压铸型型腔;
第四阶段:本阶段的主要任务是建立最后的增压,使铸件在压力P4下凝固,而达到使铸件致密的目的。
压铸中,压铸速度有压射速度和充填速度两个不同的概念。压射速度是指压铸机压射缸内的液压推动压射冲头前进的速度,充填速度是指液体金属在压力作用下,通道内浇口进入型腔的线速度。
影响充填速度有三个因素:压射速度 比压 内浇口横截面积
特点应用:浇注时间短,易于机械化、自动化作业;
铸型散热快,晶粒细化,耐磨、耐蚀性好;
铸件尺寸精度高,表面光洁;
凝固速度快,排气困难,易形成疏松和缩孔;
模具成本高,铸件尺寸受限;
适于有金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
压铸型的基本结构和金属型相似。它主要由动型和定型两大部分组成。完整的压铸型应由下列部分组成,即型体部分、型腔、定位装置、抽芯机构、顶出铸件机构、浇注系统、排气和冷却系统等。
抽芯机构
铸件在凝固收缩时要对型芯产生包紧力。抽芯时首先需要克服包紧力和其它阻力,才能抽出型芯。在开始抽拔瞬间所用的力,称为起始抽拔力。
顶出机构
铸件从压铸型中取出通常是利用开型的动作直接完成,称为机械顶出铸件机构;
由中心液压顶出缸顶出铸件,称为液压项出铸件机构;
常见顶出机构的种类:顶杆顶出  推板顶出
低压铸造
介于重力铸造与压力铸造之间的铸造工艺方法
也是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。
特点应用:
充型压力和充型速度易于控制,气孔、夹渣少;
铸型散热快,组织致密,机械性能好;
无需冒口设置,金属利用率高;
铸件尺寸精度高,表面光洁;
适于生产质量要求高的铝镁等有金属铸件。
离心铸造:指将液态金属浇入高速旋转的铸型中,使金属在离心力的作用下充填型腔并凝
固成形的铸造方法。 
离心力下的充型和凝固!!!!
把有效重度大于一般重度的倍数G称为重力系数
离心力场中液体金属自由表面的形状:
但由于铸件在高度上凝固次序的不问,铸件内在园的抛物面形状常会被破坏。
因铸件下部壁较厚,最后凝固,当铸件上部凝固发生体积收缩时,铸件下部的液体金属可借离心力上移对铸件的上部进行补缩,最后在铸件下部内表面上形以下凹的曲面。
当液体金属转速较小时,旋转抛物面的顶点移至铸件的高度内,在铸件下沉积聚了一层金属,这层金属因厚度较大而最后凝固,并且,由于此时液体金属转速太小,在铸件下部自出表面下面的液体金属所产生的离心力太小,该处金属的凝固条件接近于重力场中的凝固条件,因此在铸件下部形成较多的缩孔。
液体金属中异相粒子的径向运动
这些异相质点被液体金属四面包围由于这些异相质点的重度与液体金属的重度不一样,在重力场中,这些质点就可能在液体金属中上浮或下沉,上浮或下沉的速度v重可用斯托克斯公式表示,即:
式中 d——异相质点的直径;
    P1  P2  ——异相质点和液体金属的密度;
          ——液体金属的动力粘度系数;
        g  ——重力加速度。
              为正值,它是异相质点的下沉速度。如              为负值,它是异相质点的上浮速度。
在离心铸造时,在离心力场作用下,与重力场中的情况相似,重度比液体金属小的异相质点将向自由表面作径向移动,而重度比液体金属大的异相质点将向液体金属的外表面移动
离心铸造时异相质点在液体金属中的沉浮速度比在重力铸造时大G倍,因此,像那些重度较液体金属轻的夹杂和气泡等将易于自旋转中的液体金属浮向自由表面,所以离心铸件的夹杂,气孔缺陷将较重力铸造时所得的铸件少得多。

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