材料成形工藝1026課件

材料成形工藝2011.10.262.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的分類按澆注系統(tǒng)各單元斷面積比例分類按液態(tài)金屬導(dǎo)入鑄件型腔的位置分類1.按澆注系統(tǒng)各單元斷面積比例分類（1）收縮式澆注系統(tǒng)A直＞A橫＞A內(nèi)特點(diǎn):流速大，沖擊，噴濺，劇烈氧化，保持充滿狀態(tài)，熔渣上浮避免進(jìn)入型腔，所占體積小，減少合金的消耗。應(yīng)用：不易氧化的鑄鐵件（2）擴(kuò)張式澆注系統(tǒng)A直＜A橫＜A內(nèi)特點(diǎn):流速慢，流動(dòng)平穩(wěn)，橫澆道初期不易填滿，浮渣差。應(yīng)用：大、中型鑄件（3）半擴(kuò)張式澆注系統(tǒng)A直＜A橫＞A內(nèi)，A內(nèi)＞A直特點(diǎn)：介于上述二者之間應(yīng)用：小型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鑄件常見(jiàn)的頂注式澆注系統(tǒng)（2）底注式澆注系統(tǒng)（下注式）特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：1.合金液從下部充滿型腔，流動(dòng)平穩(wěn)2.橫澆道處于充滿狀態(tài)，利于擋渣和氣體排出。缺點(diǎn)：1.削弱了冒口的補(bǔ)縮作用2.鑄件底部?jī)?nèi)澆道附件易出現(xiàn)縮松、縮孔、晶粒粗大等缺陷。3.充型能力差4.造型工藝復(fù)雜、消耗大。應(yīng)用：鋁鎂合金鑄件，復(fù)雜的黑色金屬鑄件。常見(jiàn)的底注式澆注系統(tǒng)（4）階梯式澆注系統(tǒng)在鑄件不同高度上開(kāi)設(shè)多層內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：1.金屬液自下而上充型；2.充型平穩(wěn)；3.型腔內(nèi)氣體排出順利；4.順序凝固，冒口補(bǔ)縮；5.充型能力強(qiáng)，避免冷隔和澆不足；6.減輕內(nèi)澆道附近局部過(guò)熱現(xiàn)象。缺點(diǎn)：1.造型復(fù)雜，有時(shí)要求幾個(gè)分型面；2.正確計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)用：高度大的大中型鑄件。常見(jiàn)的階梯式澆注系統(tǒng)2.3液態(tài)金屬的凝固收縮過(guò)程高溫液態(tài)金屬冷卻常溫固態(tài)收縮固態(tài)合金冷卻液態(tài)收縮凝固收縮固態(tài)收縮縮孔縮松裂紋變形應(yīng)力合金收縮液態(tài)合金冷卻措施冒口冷鐵收縮率：體積收縮是指單位體積的收縮量（表示由液態(tài)到常溫的收縮）。線收縮是指單位長(zhǎng)度上的收縮量（可以表示固態(tài)時(shí)的收縮）。體積收縮率：線收縮率：其中V0，L0表示鑄件在高溫T0時(shí)的體積和一維方向的長(zhǎng)度；V1，L1表示鑄件在高溫T1時(shí)的體積和一維方向的長(zhǎng)度。2.3.2鑄件的凝固過(guò)程：

在鑄件的凝固過(guò)程中，其截面一般存在三個(gè)區(qū)域，即液相區(qū)、凝固區(qū)、固相區(qū)。對(duì)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(lái)劃分的。

2.3.3鑄件的凝固方式：逐層凝固中間凝固

糊狀凝固

逐層凝固純金屬和共晶成分的合金在凝固中因?yàn)椴淮嬖诠桃簝上嗖⒋娴哪虆^(qū)，所以固體與液體分界面清晰可見(jiàn)，一直向鑄件中心移動(dòng)。2.3.4縮孔與縮松的形成純金屬、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(guò)程中，如得不到合金液的補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會(huì)產(chǎn)生縮孔.大而集中的叫縮孔，細(xì)小分散的叫縮松?？s松的形成原因鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)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(shù)枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開(kāi)的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。2.3.5消除縮孔和縮松的方法定向凝固原則是鑄件讓遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)以厚補(bǔ)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(bǔ)貼等工藝措施。解決縮孔的方法演示：

冒口和冷鐵2.4冒口設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)冒口直澆道橫澆道內(nèi)澆道澆口杯2.4.1冒口的作用冒口是鑄型內(nèi)用以存儲(chǔ)金屬液的空腔1.補(bǔ)償鑄件凝固時(shí)的收縮；2.調(diào)整鑄件凝固時(shí)的溫度分布，控制凝固順序；3.排氣集渣；4.利用明冒口觀察型腔內(nèi)金屬液的充型情況。2.4.2對(duì)冒口的要求1.冒口的凝固時(shí)間要大于等于鑄件的凝固時(shí)間；2.冒口應(yīng)有足夠的體積；3.擴(kuò)張角始終向著冒口。a）球形b)球頂圓柱形c）圓柱形d）腰圓柱形（明）e）腰圓柱形（暗）常用的冒口形狀2.4.4冒口的補(bǔ)縮原理

1）冒口與鑄件間的補(bǔ)縮通道在鑄件凝固過(guò)程中，要使冒口中的金屬液能夠不斷地補(bǔ)償鑄件的體收縮，冒口與鑄件被補(bǔ)縮部位之間應(yīng)始終保持著暢通的補(bǔ)縮通道。否則，冒口再大也起不到補(bǔ)縮作用。2）冒口的有效補(bǔ)縮距離冒口作用區(qū)長(zhǎng)度和末端區(qū)長(zhǎng)度之和稱為冒口有效補(bǔ)縮距離。正確確定冒口的有效補(bǔ)縮距離是很重要的工藝間題。冒口的有效補(bǔ)縮距離與合金種類、鑄件結(jié)構(gòu)、幾何形狀以及鑄件凝固方向上的溫度梯度有關(guān)，也和凝固時(shí)析出氣體的反壓力及冒口的補(bǔ)縮壓力有關(guān)。4）.冒口位置的確定冒口位置的選擇對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有著重要的意義。冒口位置選擇不當(dāng)，不僅不能消除鑄件的縮孔和疏松，反而會(huì)使鑄件產(chǎn)生裂紋，加重冒口附近的疏松，還會(huì)給清理、切割等工序帶來(lái)不便。4.1）、冒口位置選擇的原則：（1）冒口應(yīng)就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁。（2）冒口應(yīng)盡量設(shè)在鑄件最高、最后的部位。（3）冒口不應(yīng)設(shè)在鑄件重要的、受力大的部位，以防止組織粗大降低強(qiáng)度。（4）冒口位置不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)注意減輕對(duì)鑄件的收縮阻礙，以免引起裂紋。(5)盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件。（6）冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，零件外觀好。（7）不同高度上的冒口，應(yīng)用冷鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔開(kāi)。4.2）、冒口數(shù)量的確定關(guān)于冒口數(shù)量,一般是按照冒口有效補(bǔ)縮距離、冒口延續(xù)度和工藝出品率進(jìn)行確定與校核的。合理施放冷鐵,延長(zhǎng)有效補(bǔ)縮距離,可以減少冒口個(gè)數(shù)。5）.冒口尺寸的確定合理地確定冒口尺寸，在鑄造生產(chǎn)中是一個(gè)很重要的工藝問(wèn)題。目前還缺少一種適合各種合金、各種結(jié)構(gòu)鑄件、被大家所公認(rèn)的確定冒口尺寸的辦法，往往都采用在特定條件下根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的近似計(jì)算法。因此在應(yīng)用這些方法時(shí)，要注意結(jié)合生產(chǎn)的具體情況，才能得到較好的結(jié)果。6）.提高冒口補(bǔ)縮效率的方法在鑄造生產(chǎn)中，冒口的重量約為鑄件重量的50%～100%，在鋁合金和鎂合金砂型鑄造中有的冒口重量甚至是鑄件重量的二倍以上，鑄件實(shí)收率很低，冒口的補(bǔ)縮效率不高、去除冒口的勞動(dòng)量大。因此，采取措施努力提高冒口的補(bǔ)縮效率，對(duì)于節(jié)約能量、勞力和降低鑄件生產(chǎn)成本具有重要意義。要提高冒口的補(bǔ)縮效率，最有效的途徑是增加冒口的補(bǔ)縮壓力和廷長(zhǎng)冒口的凝固時(shí)間，在工藝上經(jīng)常采用的措施有:1）大氣壓力冒口2）保溫冒口3）發(fā)熱冒口4）易割冒口2.4.5冒口設(shè)計(jì)的常用方法常用冒口設(shè)計(jì)方法有以下六種：1）模數(shù)法——廣泛應(yīng)用于鑄鋼件冒口設(shè)計(jì)中，也適用于鑄鐵件，非鐵合金鑄件的冒口設(shè)計(jì)。2）周界商法——基于模數(shù)理論的鑄鋼件冒口設(shè)計(jì)方法。3）收縮模數(shù)法——用于灰鑄