機械制造工藝基礎(chǔ)課件PPT 01緒論和鑄造工藝基礎(chǔ)

緒論和鑄造工藝（一）華中科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院聯(lián)系方式：cathyhust@163.co/p>

機械制造技術(shù)基礎(chǔ)李海艷主要內(nèi)容緒論鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)常用鑄造合金及其熔煉緒論?機械制造技術(shù)基礎(chǔ)?是研究將常用工程材料制成零件或機器的一門綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課。機械制造過程：分為毛坯制造、零件切削加工、產(chǎn)品裝配三個階段。一、課程任務(wù)

通過學(xué)習(xí)了解制造毛坯及零件的基本理論和工藝知識，掌握工藝分析和工藝設(shè)計的基本方法，能夠分析零件結(jié)構(gòu)工藝性，培養(yǎng)工程素質(zhì)和工程實踐的能力。二、學(xué)習(xí)方法（1）以工藝原理為基礎(chǔ)，以工藝過程為主線，抓住各種制造方法的特點及工藝參數(shù)變化對零件質(zhì)量影響的規(guī)律，分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性。緒論金工實習(xí)金工實驗工藝設(shè)計（2）理論聯(lián)系實際（3）以自學(xué)為主，通過課堂教學(xué)、討論與答疑、課后練習(xí)與實驗等方式輔助學(xué)習(xí)。以教材為主，根據(jù)需要參看有關(guān)書籍。主要參考資料：?材料成形工藝基礎(chǔ)?沈其文主編華中科技大學(xué)出版社?機械制造技術(shù)基礎(chǔ)?張福潤主編華中科技大學(xué)出版社3.?工程實踐?(實習(xí)教材)周世權(quán)主編華中科技大學(xué)出版社4.?工程訓(xùn)練?(制造技術(shù)實習(xí)部分)劉世平/貝恩海主編華中科技大學(xué)出版社三、學(xué)習(xí)安排

本課程共計40學(xué)時。

緒論第5章形面加工方法(6學(xué)時)第4章材料切削加工基礎(chǔ)(4學(xué)時)第3章焊接工藝(6學(xué)時)第2章鍛壓工藝(6學(xué)時)第1章鑄造工藝(6學(xué)時)第6章材料成形新工藝與特種加工(2學(xué)時)第7章機械加工工藝規(guī)程(6學(xué)時)實驗4學(xué)時成績評定辦法：考試成績占70

作業(yè)及表現(xiàn)占20

實驗報告占10

考試方式：開卷。作業(yè)要求作業(yè)最好采用交電子文檔(PPT)方式?？梢詢扇撕献鞣终鹿?jié)來做。以班級為單位交作業(yè)，每一個同學(xué)的作業(yè)需注明班級學(xué)號和姓名，否則視為未交。題目本身也必須輸入進電子文檔。圖形使用開目或者AutoCAD繪制，在PPT中可修改，粗細線寬度分明，不同類型線使用不同顏色。交作業(yè)郵箱Cathyisme@163.com大型雕塑/首飾/工藝品/玻璃制品等藝術(shù)性產(chǎn)品的制造方法特種鑄造工藝與設(shè)備極大產(chǎn)品的制造方法極小產(chǎn)品的制造方法鐘表的制造過程自行車的制造過程汽車的制造過程切削加工技術(shù)/刀具技術(shù)前沿本課程某一章的課件

(每班只限10人選擇此類題目,要求有動畫視頻,插圖清晰)參考小論文題目(任選或另選與制造技術(shù)與制造業(yè)相關(guān)的題目)：分數(shù)為5-15分，第14周交，交電子文檔，有圖片視頻加分，相同的，兩人的分數(shù)均為0分。塑性成形技術(shù)前沿飛機的制造過程船舶的制造過程槍支的制造方法計算機的制造過程快速原型制造的最新進展新型工程材料的發(fā)明與應(yīng)用典型輕工產(chǎn)品的制造過程焊接技術(shù)前沿家具等消費品的制造過程特種加工技術(shù)前沿

(最后由各班課代表檢查刻盤,確保都可用,可播放.)使用ppt作為主文檔,視頻放在當(dāng)前目錄下,通過超級連接播放每人一個文件夾,文件夾命名規(guī)則:張三抽油煙機的制造過程主要內(nèi)容緒論鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)常用鑄造合金及其熔煉1.適合于制造形狀復(fù)雜的零件。2.鑄件的大小幾乎不受限制。3.使用的材料廣泛。一、鑄造成形的特點和分類鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)(Fundamentalsofmetalcasting)端坐于香港石砌耗資2000萬港幣建造的天壇大佛，高34米，重250噸，由200塊青銅鑄件砌成，占地面積約6567m2，堪稱當(dāng)今世界上最大的露天青銅佛像。這是鑄造成形的螞蟻照片。螞蟻尺寸小，外形復(fù)雜，用其它方法難以成形。從照片可見，該鑄件輪廓清晰，表面光滑。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)(Fundamentalsofmetalcasting)1.砂型鑄造2.特種鑄造鑄造方法依鑄型材料、造型工藝和澆注方式不同，可分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)(Fundamentalsofmetalcasting)二、合金的充型能力液態(tài)合金填充鑄型的過程稱為充型。充型能力不足，易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。影響充型能力的因素：合金的流動性：澆注條件；鑄型充填條件等等。

1.合金的流動性是指液態(tài)金屬的流動能力，在鑄造時是指液態(tài)合金充填鑄型型腔的能力。合金流動性的測定是采用螺旋形標準試樣。常用鑄造合金中灰鑄鐵、硅黃銅的流動性最好，鋁合金次之，鑄鋼最差。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)(Fundamentalsofmetalcasting)鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)(Fundamentalsofmetalcasting)不同化學(xué)成分的合金，因結(jié)晶特性、粘度不同，流動性不同。1）共晶成分合金的流動性最好：逐層凝固，結(jié)晶前沿較平滑；其過熱度最大。2）非共晶成分合金的流動性較差：結(jié)晶特性是經(jīng)過液、固兩相共存區(qū)；樹枝晶，凝固前沿界面粗糙；表面積大，熱傳導(dǎo)快。凝固溫度范圍越大的合金，樹枝晶越發(fā)達，其流動性也越差。2、澆注條件：①澆注溫度：澆注溫度對合金流動性的影響很顯著。澆注溫度越高，越有利提高合金的流動性。但澆注溫度過高，會導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔和粘砂等缺陷，薄壁復(fù)雜鑄件或流動性較差的合金適當(dāng)提高澆注溫度來提高流動性?；诣T鐵1200～1380℃，鑄造碳鋼1520～1620℃，鋁合金680～780℃。②澆注壓力：增大澆注壓力顯然可改善流動性。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)3、鑄型充填條件①鑄型導(dǎo)熱能力：金屬型導(dǎo)熱能力強，容易降低合金的流動性。而干砂型，特別是將鑄型在加熱狀態(tài)下澆注金屬液時，其合金的流動性將顯著增加。②鑄型的阻力：鑄型內(nèi)反壓力增大，將導(dǎo)致鑄型對金屬液流動的阻力增加，從而降低合金流動性。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)a)逐層凝固b）中間凝固c）糊狀凝固三、鑄件的凝固方式鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)合金從澆注、凝固直至冷卻到室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象，稱為收縮。收縮經(jīng)歷如下三個階段：(1)液態(tài)收縮ε液(2)凝固收縮ε凝以體收縮率表示，是縮孔及縮松的基本原因。(3)固態(tài)收縮ε固：以線收縮率表示，是應(yīng)力、變形及裂紋的基本原因。鑄鋼收縮率最高，而灰鑄鐵最小。四、合金的收縮性鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)四、鑄件中的縮孔和縮松(播放FLASH)(1)縮孔和縮松的形成①縮孔的形成：純金屬和共晶成分的合金，易形成集中的縮孔。②縮松的形成：凝固溫度范圍大的合金，縮松傾向大。縮松分為宏觀縮松和顯微縮松兩種。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)(2)縮孔和縮松的防止：①縮孔的防止：其具體辦法是：采用冒口和冷鐵，控制鑄件定向凝固。②縮松的防止：采用在熱節(jié)處安放冷鐵或在局部砂型表面涂激冷涂料，加大鑄件的冷卻速度；或用加大結(jié)晶壓力，以破碎枝晶，減少其對金屬液流動的阻力，從而達到部分防止縮松的效果。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)五、鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋1內(nèi)應(yīng)力的形成：①熱應(yīng)力：由于鑄件各部分冷卻速度不同，以致在同一時間內(nèi)鑄件各部分收縮不一致，導(dǎo)致相互約束而引起的內(nèi)應(yīng)力。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)結(jié)論：a）熱應(yīng)力的性質(zhì)是：鑄件緩冷處（厚壁或心部）受拉伸；快冷處（薄壁或表層）受壓縮。b）鑄件冷卻時各處的溫差越大，定向凝固愈明顯，合金的固態(tài)收縮率越大，彈性模量愈大，則熱應(yīng)力愈大。預(yù)防應(yīng)力的基本途徑：減少鑄件各處的溫差，使其均勻冷卻。具體措施有：盡量選擇彈性模量小的合金；設(shè)計壁厚均勻的鑄件；在鑄造工藝上，控制鑄件各部位同時凝固。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)②機械應(yīng)力：它是鑄件的固態(tài)收縮受到鑄型或型芯等機械阻礙而形成的內(nèi)應(yīng)力。結(jié)論：1、應(yīng)力性質(zhì)：使鑄件受剪切或拉伸應(yīng)力。2、高溫時易使鑄件產(chǎn)生裂紋（熱裂）。3、鑄件落砂清理后可部分或全部消失。2鑄件的變形及其防止：①變形的原因：由于鑄件厚的部位（冷卻慢的部位）受拉應(yīng)力，薄的部位（冷卻快的部位）受壓應(yīng)力，殘余應(yīng)力使鑄件產(chǎn)生變形。結(jié)論：受拉應(yīng)力的部分產(chǎn)生收縮變形，受壓應(yīng)力的部分產(chǎn)生拉伸變形。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)②變形的防止：鑄件的壁厚應(yīng)均勻，形狀應(yīng)對稱。采用同時凝固方式、增大加工余量、反變形法、設(shè)防變形筋及時效處理或去應(yīng)力退火。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)3鑄件的裂紋及其防止：

（當(dāng)鑄造內(nèi)應(yīng)力超過合金的強度極限時，鑄件便會產(chǎn)生裂紋。）①熱裂：形狀特征：裂紋短、縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。形成原因：熱裂是在鑄件凝固末期，接近固相線的高溫下形成的。在鑄鋼和鑄造鋁合金中較常見。防止措施：應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小、熱裂傾向小的合金和改善鑄件結(jié)構(gòu)；提高型砂和芯砂的退讓性；此外，應(yīng)嚴格控制含硫量（硫能增加熱裂，降低合金的高溫強度）。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)②冷裂：

形狀特征：裂紋細小，呈連續(xù)直線狀，縫內(nèi)有金屬光澤或輕微氧化色。

形成原因：較低溫度下，由于熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力的綜合作用，鑄件的內(nèi)應(yīng)力超過合金的強度極限而產(chǎn)生的。

出現(xiàn)部位：鑄件受拉應(yīng)力，特別是應(yīng)力集中處。凡是減少鑄件內(nèi)應(yīng)力或降低合金脆性的因素均能防止冷裂?？刂坪琍量（P能顯著降低合金的沖擊韌度，增加脆性）。此外，設(shè)置防裂筋亦可有效地防止鑄件裂紋。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)液態(tài)合金中吸入了氣體，若在其冷凝過程中不能逸出，或滯流在金屬中，則在冷凝后將使鑄件內(nèi)形成氣孔缺陷。按照氣體的來源，分為侵入性氣孔、析出性氣孔、反應(yīng)性氣孔。1、侵入性氣孔：主要是砂型和型芯中的氣體侵入金屬液中而形成的氣孔。防止途徑：降低型砂及芯砂的發(fā)氣量，增強鑄型的排氣能力。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)五、合金的吸氣性2、析出氣孔：形成原因：氣體在液態(tài)合金中的溶解度較固態(tài)大得多，且隨溫度升高而加大。溶解的氣體在冷凝過程中析出。特征：尺寸較小，分布面積廣。在鋁合金中最多見，“針孔”缺陷。防止措施：保證爐料潔凈、干燥，嚴格遵守熔煉及澆注操作工藝。鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)3、反應(yīng)氣孔：反應(yīng)氣孔是液態(tài)金屬與鑄型材料、芯撐、冷鐵或熔渣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而形成的。 冷鐵氣孔：Fe3O4+4C=3Fe+4CO↑鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)主要內(nèi)容緒論鑄造成形工藝理論基礎(chǔ)常用鑄造合金及其熔煉一、鑄鐵及其熔煉：