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材料成型与加工复习资料 - 图文

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材料成型与加工复习资料

考试题型

名词解释 10分(2分*5个) 简答题 40分(8分*5个)

问答题 35分(10分+10分+15分) 设计题 15分(浇注系统的设计及分析完善)

郭老师部分——铸造工艺学 一、

铸造的缺陷

1、分类: 1)

缩孔和缩松:液态合金在冷却凝固过程中,若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充,则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞 。

a)

缩孔

产生原因:凝固体积收缩,得不到液态金属的补充 →逐层凝固→ 通过液态金属的流动使收缩集中于铸件最后凝固部位集中→缩孔。

缩孔产生的部位:在铸件的最后凝固区域:如壁的上部或中心处。 b)

缩松:缩松分为宏观缩松和显微缩松两种。宏观缩松是用肉眼或放大镜可以看出的小空洞,多分布于铸件中心轴线处或缩孔下方。显微缩松是分布于晶粒之间的微小孔洞,需用显微镜才能观察到。有时这种显微缩孔分布于整个截面。

产生原因:糊状凝固→糊状区、液固共存—液体流动困难→晶间树枝间得不到补充 →分散的小缩孔。

缩孔和缩松的防止

制定正确的铸造工艺:使铸件在凝固中建立良好的补缩条件,尽可能使缩松转化为缩孔,控制铸件的凝固过程使之符合顺序凝固原则,并在铸件最后凝固地方安置一定尺寸的冒口,使缩孔移至冒口。 主要措施:

合理确定内浇口位置及浇注工艺:内浇口应从铸件厚实处引入,尽可能靠近冒口或由冒口引入。 合理应用冒口、冷铁等工艺措施:冷铁加大铸件厚大部分的冷速,调节铸件的凝固顺序,扩大冒口的有效补缩距离。 2)

合金的铸造应力、变形和裂纹

a)

铸造应力

铸件在凝固、冷却过程中,由于各部分体积变化不一致、彼此制约而引起的应力称为铸造应力。铸造应力是导致铸件变形和裂纹的主要原因。 ?减少和消除铸造应力的工艺措施: ?

安放冒口、冷铁或调整内浇口位置等工艺措施,使铸件各部分温度均匀,实现同时凝固。

提高铸型和型芯的退让性 ? ?

b)

铸件变形

?铸件变形:当铸造残余应力超过合金屈服强度而产生塑性变形,导致加工余量不够,尺寸满足不了要求。 ?消除措施:

合理设计铸件结构:使壁厚均匀,结构对称 铸件退火处理

反变形法:在铸造模样上做出与变形方向相反、变形量相等预变形量。 c)

热裂

?形成:形成于凝固末期和稍低于固相线温度,此时合金的强度、塑性低,应力很容易超过此时的强度极限而产生裂纹。

?影响因素:宽结晶温度范围呈糊状凝固方式的合金,热裂倾向大;凝固末期附近的收缩阻力大,热裂倾向大。

?产生地:分布于应力集中部位(尖角或断面突变处)或热节处。 ?消除的工艺措施:

合理设计铸件结构,使壁厚均匀,避免热节; 提高铸型和型芯的退让性; 净化合金,提高,合金高温强度

3)

气孔:气孔是铸件中最常见的一种缺陷。 A. B. C.

存在于铸造合金中的气体主要是氢、氧、氮。

气体来源:溶入液态的气体和凝固时发生化学反应生成的气体。

气孔分类:按气体来源,可分为侵入性气体 、析出性气孔及反应性气孔三类。

防止侵入性气体措施:

a) b) c)

减少型砂的水分、砂芯的发气量; 增加砂型、砂芯的通气能力; 适当提高浇注温度等。

防止产生析出性气孔的途径:

a) b)

减少金属液原始含气量,降低铸型水分,熔炼中应进行出气处理; 阻止气体析出,提高冷却速度,在压力下凝固等。

防止反应性气孔的途径: a) b)

降低金属液的含气量,严格控制合金中氧化性较强元素的含量;

严格控制铸型的水分,提高其透气性,冷铁、型芯撑表面不得有锈蚀、油污,要干燥等。

防止气孔的主要途径有: ? ? ? ?

减少金属液的原始含气量。 熔炼时使金属液与空气隔离。 对金属液进行除气处理。

提高铸件冷却速度或提高金属凝固时的外压,能够阻止气体析出,使气体固溶于金属内部。 4)

铸件中的非金属夹杂物 ?

来源:简单氧化物(FeO、A12O3等)、复杂氧化物(FeO·A12O3等)、硅酸盐、硫化物、氮化物等五类。 ?

排除和减少夹杂物工艺措施:

? ? ? ? ? ?

严格控制易氧化元素的含量;

向金属液加人熔剂以吸收或捕捉夹杂物; 采用真空或在保护气氛下熔炼和浇注;

避免金属液在浇注和充型时发生飞溅或涡流,尽可能地保证充型平稳; 金属液通过过滤器,再注入型腔;

为减小铸型中的氧化气氛,除严格控制铸型水分外,还可在型砂中添加附加物。

二、 浇注系统:铸型中液态金属流入型腔的通道。

1. 组成部分及作用

浇口杯(又称外浇口)、直浇道、横浇道、内浇道等。

浇口杯的作用

(1)承接来自浇包的金属液,防止飞溅和溢出,便于浇注 (2)减轻对直浇道底部和侧壁、型腔的冲击。 (3)分离渣及气泡,防止其进入型腔。 (4)增加充型压头。 直浇道的功用

(1)引导金属进入横浇道、内浇道或型腔。 (2)提供足够的压头。

真空吸气理论:等截面直浇道附近型砂中的气体会被吸入液流,溶于液态金属的气体也会因压力降低而析出。

横浇道的作用

(1)向内浇道分配洁净金属。

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