铸造成型原理重点知识总结
超详细铸件形成理论重要知识点.

铸件形成理论告急知识点第一章液态金属得结构与性子1.金属得加热膨胀:原子间隔断将随温度得升髙而增长,即产生热膨胀:由于能量升沉,一些原子就大概越过势垒跑到原子之间得间隙中或金属外表,原子脱离点阵后,留下了自由点阵一空穴原子间距增大,空穴得产生为物体膨胀得缘故起因之一;2.金属得熔化:把金属加热;到熔点四周时,离位原子数大为增长;在外力得作用下,这些原子作定向运动,造成晶粒间得相对运动,称为品界粘滞运动:晶粒内部,也有相当数量得原子重复跳跃、离位,空穴数大为增长:靠近熔点时,晶界上得原子就大概脱离原晶粒外表,向相近晶粒跳跃,晶粒徐徐失去牢固形状:3. 理想金属得液态结构特点金属熔化后,以及在熔点以上不髙得温度领域内,液体状态得结构有以下特点:1、原子分列在较小隔断内仍具有肯定规律性,且其匀称原子间距增长不大:2、金属液体由许多原子团体所组成,在原子团体内保持固体得分列特性,而在原子团体之间得团结处就受到很大破坏(近程有序分列) :3、原子团体存在能量升沉与结构升沉:4、原子团体间距较大,比较疏松,犹如存在空穴:5、原子团体得匀称尺寸、游动速率都与温度有关,温度越髙,就原子团体得匀称尺寸越小,游动速率越快:归纳综合起去:靠近熔点得液态金属由许多游动得原子团体与空穴组成,原子团体中原子呈规就分列,结构与原固体相似,但存在能量升沉与结构升沉:4、实际金属得液态结构实际液态金属在微观上为由存在能星升沉、结构升沉与因素升沉得游动原子团体、空穴与许多固态、气态或液态得化合物组成得污浊液体:从化学键上看,除了基体金属与其合金元素组成得金属键之外,仍存在其他多种典范得化学键:(1)温度:温度不太髙时,T升髙,n值降落:温度很髙时,T升髙,n值升髙:(2)化学因素:外表活性元素使液体粘度低沉,非外表活性杂质得存在使粘度提髙:(3)非金属殽杂物:非金属殽杂物使粘度增长:6.粘度对铸坯质星得影响(1>对液态金属运动状态得影响:粘度对铸件外表得淸晰水平有影响,为降低液体得粘度应恰当进步过热度大概到场外表活性物质等:(2)对液态金属对流得影响:运动粘度越大,对流强度越小:铸坯得宏观偏析紧张受对流得影响:(3)对液态金属净化得影响:粘度越大,般杂物上浮速率越小,越容易滞留在铸坯中形成殽杂、气孔:7.影响外表张力得闲素1 )熔点:髙熔点得物质,其原子间结协力大,其外表张力也大:2)温度:大多数金属与合金,温度升髙,外表张力低沉:3)溶质:体系中到场削弱原子间结协力得组元,会使外表内能与外表张力低沉:8.外表张力对铸坯质量得影响1)界曲张力与润湿角:液态金属凝固时析出得固相与液相得界面能越小,形核率越卨;液态杂质与金属晶体之间得润湿性将影响杂质形态:2)外表张力引起得附加压力:附加压力进步金属液中气体析出得阻力,易产生气孔:影响金属液与铸型得相互作用:附加压力为正值时(不润湿),铸坯外表平滑,但充型本事较差,必须附加一个静压头:附加压力为负值时(润湿),金属液能很好地充满铸型型腔,但为容易与铸型粘结(粘砂),拦阻收缩,以致产生裂纹:9.看法能量升沉:金属晶体结构中每个原子得振动能量不为均等得,一些原子得能鼠髙出原子得匀称能量,有些原子得能量就远小于匀称能量,这种能量得不匀称性称为能量升沉”结构升沉:液态金属中得原子团体处于瞬息万变得状态,时而长大时而变小,时而产生时而消散,此起彼落,犹如在不绝顿地游动:这种结构得瞬息厘革称为结构升沉:近程有序分列:金属液体就由许多原子团体所组成,在原子团体内保持牢固得分列特性,而在原子团体之间得团结处就受到很大破坏:浓度升沉:差异原子间结协力存在差异,在金属液原子团簇之间存在着因素差异:这种因素得不匀称性称为浓度升沉:粘滞性:在流体力学中有两个看法,一个为动力粘度,另一个为运动粘度:外表张力:液态金属外表层得质点受到一个指向液体内部得力,物体倾向于减小其外表积,这相当于在液态金属外表有一个平行于外表且各向巨细相当得张力,这个张力就为外表张力:10.充型本事与运动性得接洽与区別:充型本事:液态金属充满铸型型腔,得到形状完备、外表淸晰得铸件得本事:即液态金属充填铸型得本事:运动性:液态金属本身运动得本事:运动性与金属得因素、温度、杂质含量及其物理性子有关:充型本事与运动性得干系:充型本事为外因(铸型性子、浇注条件、铸件结构)与内因(运动性)得共同效果:外因肯定时,运动性就为充型本事:充型本事弱,就大概产生浇缺乏、冷隔、砂眼、铁豆、抬箱,以及卷入性气孔、夹砂等缺陷:11.液态金属得克制运动机理纯金属、共晶合金、窄结品温度领域合金:型壁处凝固结壳,柱状品相打仗,通道中心归并,运动克制:合金得结晶温度领域越宽,枝晶就越旺盛,液流前端出现较少得固相量,通道壅闭,亦即在相对较短得时间内,液态金属便克制运动:纯金属、共晶合金或窄结品温度领域合金有良好得运动性,低沉了凝固成形中冷隔、热裂、缩松等缺陷得产生:反之,宽结晶温度领域合金由于运动性差,通常会有较多得缺陷产生:12.影响液态金属充型本事因素与进步步调:影响充型本事得因素为通过两个途径产生作用得:影响金属与铸型之间热交换条件,而改变金属液得运动时间:影响金属液在铸型中得水力学条件,而改变金属液得流速:〔一)金属性子方而得因素这类因素为内因,决定了金属本身得运动本事一一运动性:铸型阻力影响金属液得充填速率:铸型与金属得热交换条件影响金属液保持运动得时间:1、合金因素合金得运动性与化学因素之间存在着肯定得规律性:在运动性曲线上,对应着纯金属、共晶因素与金属间化合物得地方出现最大值,而有结晶温度领域得地方运动性降落,且在最大结晶温度领域四周出现最小值:合金因素对运动性得影响,紧张为因素差异时,合金得结晶特点差异造成得:低沉合金熔点得元素容易进步金属过热度,从而进步合金运动时间,进步运动性:合金净化后运动性进步,合金因素中凡能形成髙熔点般杂物得元素均会低沉合金得运动性:2、结晶潜热结晶潜热越髙,凝固举行得越痴钝,运动性越好:3、金属得比热容、密度与导热系数金属得比热容、密度较大得合金,运动性好:导热系数小得合金,热量散失慢,保持运动时间长;金属中到场合金元素后,一样寻常会低沉导热系数:4、液态金属得粘度合金液得粘度,在充型进程前期(属紊流)对运动性得影响较小,而在充型进程后期凝固中(属层流)对运动性影响较大:5、外表张力外表张力影响金属液与铸型得相互作用:外表张力对薄壁铸件、铸件得细薄局部与棱角得成形有影响,型腔越细薄、棱角得曲率半径越小,外表张力得影响越大:为降服由外表张力引起得附加压力,必须附加一个静压头:综上所述,为了进步液态金属得充型本事,在金属方面可采取以下步调:1、准确选择合金得因素选用结晶温度领域小得舍牵: ,也有利于进步充型本事:2、公正得熔炼工艺选择洁净得原质料:镌汰与有害气体得打仗:充实脱氧粘炼去气,镌汰气体、殽杂:髙温出炉,低温浇注:【二)铸型性子方面1、铸型得蓄热系数:铸型得蓄热系数越大,充型本事降落:2、铸型温度:预热铸型3、铸型中得气体:减小铸型中气体反压力【三)浇注条件方面1、浇注温度浇注温度越髙,充型本事强:但髙出某一温度界限,氧化吸气严肃,充型本事进步不显着:2、充型压头液态金属在运动方向上所受得压力称为充型压力:充型压力越大,充型能力越强:3、浇注体系得结构浇注体系得结构越巨大,就运动阻力越大,充型本事越差:〔四)铸件结构方面衡量铸件结构特点得因素为铸件得折算厚度与巨大水平:1、折算厚度:折算厚度也叫当星厚度或模数,为铸件体积与铸件外表积之比:折算厚度越大,热星散失越慢,充型本事就越好:铸件壁厚类似时,垂直壁比水平壁更容易充填:大平而铸件不易成形:对薄壁铸件应准确选择浇注位罝:2、巨大水平:铸件结构越巨大,厚薄局部过渡曲多.就型腔结构巨大,运动阻力就越大.铸型得充填就越阐难:1、逐层凝固(纯金属或共晶因素合金得凝固要领)恒温下结晶得金属,在凝固进程中其铸件断而上得凝固地域宽度即为零,断而上得固体与液体由一条界限淸晰地脱离,随着温度得降落,固体层不绝加厚,徐徐到达铸件中心,此为"逐层凝固要领” :逐层凝固要领特点:无凝固区或凝固区很窄 a )恒温下结晶得纯金属或共晶因素合金b)结晶温度领域很窄或断面温度梯度很大2、体积凝固(铸件断|M温度场较平展或结晶领域较宽得合金)假设合金得结晶温度领域很宽,或闲铸件断面温度场较平展,铸件凝固得某一段时间内,其凝固地域很宽,以致贯穿整个铸件断而,而外表温度髙于固相温度,这种情况为"体积凝固要领",或称为”糊状凝固要领":体积凝固要领(糊状凝固要领)特点:凝固动态曲线上得两相界限得纵向间距很小或为无条件重合:a、铸件断而温度平展b、结晶温度领域很宽一凝固动态曲线上得两相界限纵向间距很大3、中心凝固(结晶领域较窄或铸件断而温度梯度较大得合金)假设合金得结晶领域较窄,或因铸件断而得温度梯度较大,铸件断面上得凝固地域介于前两者之间时,属于"中心凝固要领" :中心凝固要领特点:a、结晶温度领域较窄b、铸件断面得温度梯度较大特点:凝固初期似逐层凝固——凝固动态曲线上得两相界限纵向距较小凝固后期似糊状凝固第二章凝固温度场〔重点)1.研究铸件温度场得要领:数学分析法、数值模拟法与实测法等:2.凝固:合金从液态转变成固态得进程,称为一次结晶或凝固:3.研究温度场自得义:埤轳铸件温度场随时间得厘革,可以大概预计铸件凝固中其断面上各个时间得凝固地域巨细及厘學:,凝固前沿向中心得推进速率.缩孔与缩松得位罝,凝固时间等告急标题,为准确方案浇注体系、设罝冒口、冷铁,以及采取其他工艺步调提供可靠依据,敷衍消除铸造缺陷,得到健全铸件,改良铸件结构与性能有告急意义:4.凝固要领及其影响因素一样寻常将金属得凝固要领分为三种典范:逐层凝固要领、体积凝固要领(或称糊状凝固要领)与中心凝固要领:在凝固进程中铸件断曲_上得凝固地域宽度为零,固体与液体由一条界限(凝固前沿)淸晰地脱离:随着温度得降落,固体层不绝加厚,徐徐到达铸件中心:这种情况为逐层凝固要领:铸件凝固得某一段时间内,其凝固地域险些贯穿整个铸件断面时,就在凝岡地域里既有己结晶得晶体,也有未凝固得液体,这种情况为体积凝固要领或称糊状凝固要领:铸件断而上得凝固地域宽度介于前两者之间时,称中心凝固要领:领域与冷却强度(温度梯度):结晶温度领域越宽,温度梯度越小,越倾向于体积凝固要领:5.金属凝固要领与铸件质量得干系逐层要领凝固,凝固前沿直接与液态金属打仗:当液态凝固成为固体而产生体积紧缩时,可以不绝地得到液体得增补,以为产陌生散性缩松得倾向性很小,而为在铸件末了凝固得部位留下会集缩孔:由于会集缩孔容易消除,一样寻常以为这类合金得补缩性良好:在板状或棒状铸件会出现中心线缩孔:这类铸件在凝固进程中,当紧缩受阻而产生晶间裂纹时,也容易得到金属液得添补,使裂纹愈合:当粗大得等轴枝晶相互毗连以后(固相约为70%),将使凝固得液态金属支解为一个个互不类似得溶池,末了在铸件中形身疏散性得缩孔,即缩松:敷衍这类铸件采取平常冒口消除其缩松为很难过,而通常须要采取别得资助步调,以增加铸件得致密性:由于粗大得等轴晶比较¥得连成骨架,在铸件中产生热裂得倾向性很大:这为由于,等轴晶越粗大,髙温强度就越低:别恰当晶间出现裂纹时,也得不到液态金属得充填使之愈合:假设这类合金在充填进程中产生凝固时,其充型性能也很差:6.铸件得凝固时间得盘算要领:分析法:分析要领为直策应用现有得数学理论与定律去推导与演绎数学方程(或模子),得到用函数情势表达得解,也就为分析解:数值要领:数值要领又叫数值阐发法,为用盘算机步调去求解数学模子得近似解,又称为数值模拟或盘算机模拟:紧张有差分法、有限元法:履历盘算法:平方根定律盘算法与折算厚度法(或模数法):第三章晶体形核与生长〔重点)1.液态金属结晶(液•固相变)驱动力:两相自由能得差值AG为结晶得驱动力:T I ATAG V =L(1-~)=—,敷衍给定金属,L与To均为定值,ZkGv仅与AT有关: 因此,液态金属结晶得驱动力为由过冷度提供得:过冷度越大,结品得驱动力也就越大,过冷度为零时,驱动力就不复存在:以为液态金属在没有过冷度得情况下不会结晶:2.液态金属结晶进程:起首,体系通过升沉作用在某些微观小地域内降服能量停滞而形成稳固得新相品核:新相一旦形成,体系内将出现自由能较髙得新旧两相之间得过渡区:力使体系ft由能尽大概地低沉,过渡区必须减薄到最小原子尺度,如许就形成了新旧两相得界而:然后,依靠界Iftl徐徐向液相内推移而使晶核长大:直到全部得液态金属都全部转变成金属晶体,整个结晶进程也就在出现最少量得中心过渡结构中完成:由此可见,为了降服能量停滞以防范系统自由能太过増大,液态金属得结晶进程为通过形核与生长得要领举行得:3.形核:亚稳固得液态金属通过升沉作用在某些微观小地域内形成稳固存在得晶态小质点得进程称为形核:形核条件:起首,体系必须处于亚稳态以提供相变驱动力:其次,须要通过起伏作用降服能障才华形成稳固存在得晶核并确保其进一步生长:由于新相与界而相伴而生,因此界面向由能这一热力学能障就成为形核进程中得紧张阻力:根据组成能障得界面情况得差异,大概出现两种差异得形核要领:均质生核与非均质生核:均质生核:在没有任何外去界而得匀称熔体中得生核进程:非均质生核:在不匀称熔体中依靠外去杂质或型壁界而提供得衬底举行生核得进程:4.均质生核机制必须具备以下条件:1)过冷液体中存在相升沉,以提供固相晶核得晶胚:2)生核导致体积自由能低沉,界側自由能进步:为此,晶胚须要体积达到肯定尺寸才华稳固存在:3)过冷液体中存在能量升沉与温度升沉,以提供临界生核功:4)为维持生核功,须要肯定得过冷度:5.临界晶核半径而言,非均质形核临界半径r/与均质形核临界半径r ‘得表达式完全类似:非均质生核得临界形核功AGh与均质生核得临界形核功△供之间也仪相差一个因子f( 0):0°< 0< 180° X) < f( 0) < 1,故V s <V 球,△‘< AG 均*.因而衬底都具有促进形核得作用,非均质生核比均质生核更容易举行;6.生核剂:一种好得生核剂起首应能包管结晶相在衬底物质上形成尽大概小得润湿角0,其次生核剂仍应该在液态金属中尽大概地保持稳固,并且具有最大得外表积与准确得外表特性:7.晶体得生长紧张受以下几个相相互关得进程所制约:①界面生长动力学进程:② 传热进程:③传质进程:8.固一液界而得微观结构从微观尺度思量,固一液界面可分别为粗糙界而与平整界面,或非小平面界面及小平面界面:粗糙界而(非小平而界面):界面固相一侧得几个原子层点阵位罝只有50%左右为固相原子所占据:这几个原子层得粗糙区实际上就为液固之间得过渡区:平整界而(小平而界衡):界而固相一侧得点阵险些全部被固相原子占据,只留下少数空位:或在充满固相原子得界而上存在少数不稳固得、孤独得固相原子,从而从团体上看为平整平滑得:敷衍差异得a值,对应差异得界面微观结构,称为Jackson判据:当a沒时,界而得平衡结构应有50%左右得点阵位罝为固相原子所占据. 因此粗糙界而为稳固得:当a >2时,界而得平衡结构或为只有少数点阵位罝被占据,或为绝大局部位罝被占据后而仪留下少量空位:因此,这时平整界而为稳固得:a越大,界曲_ 越平整:绝大多数金属得熔化熵均小于2,在其结晶进程中,固一液界曲为粗糙界而:多数非金属与化合物得a值大于2.这类物质结晶时,其固一液界面为由基本完备得晶断所组第8页,共18页成得平整界而:铋、铟、锗、硅等亚金属得情况就介于两者之间,这类物质结晶时,其固一液界而通常具有殽杂结构:9.界面得生长机理与生长速率1、连续生长机制一粗糙界面得生长:较髙得生长速率:2、二维生核生长机制一完备平整界而得生长:生长速率也比连续生长低:3、从缺陷处生长机制一非完备界面得生长:(1)螺旋位错生长:(2)旋转孪晶生长:反射孪晶生长:生长速率比二维形核生长快,仍比连续生长慢:第四章单相合金凝固1.溶质再分配与平衡分配系数单相合金得结晶进程一样寻常为在一个固液两相共存得温度区间内完成得 ;在区间内得任一点,共存两相都具有差异得因素:因此结品进程肯定要导致界而• • • • * • ■■■■ • ••會■ • • • ■ • ■■■—• • ■ ■■ 一•M •_•_■ • •屬故晶体生长与传质进程肯定相伴而生:如许,从生核开始直到凝固竣事,在整个结晶进程中,固、液两相内部将不绝举行着溶质元素重新漫衍得进程:称此为合金结晶进程中溶质再分配:衡固相中溶质浓度与平衡液相溶质浓度得比值称为平衡分配系数:2.平衡结品中得溶质再分配规律:Cfjk。
铸造加工的原理与机制

铸造加工的原理与机制铸造加工是一种将液态或半固态金属通过浇注到模具中,冷却并成型的工艺。
它通常用于生产复杂的金属零部件,包括机械零部件、汽车配件、管道和铸造件等。
本文将介绍铸造加工的原理与机制,包括凝固过程、热力学和金相学原理。
一、凝固过程铸造加工的凝固过程非常重要,因为它决定了成品的品质和机械性能。
一般来说,凝固分为两个阶段:初凝和终凝。
初凝是液态合金在模具中形成实体结构的过程。
在这个阶段,液态合金内部的相变开始发生,化学成分和结晶组织发生变化。
终凝是铸件成品的形成期,包括金属液态状态的消失和完全凝固的过程。
凝固过程基于热力学和流体力学原理,它们主要包括传热、传质、流动和化学反应等方面。
其中,热量的吸收和释放是非常重要的。
当金属液体开始冷却并且凝固时,放热会使金属液体内部有一定的温度梯度。
这会导致固化结构从外到内逐渐形成。
二、热力学原理热力学原理是铸造加工的另一个重要方面。
热力学原理可以帮助铸造工程师理解和控制金属合金的化学成分和结晶组织。
这对于生产高品质和高性能金属零部件至关重要。
在铸造加工中,液态金属的化学成分是非常重要的。
因为金属的化学成分对于成品质量和机械性能都有很大的影响。
化学成分的变化可能会产生异常晶粒组织、内部断裂、缩孔和粘砂等问题,影响成品的使用寿命和可靠性。
除了化学成分,热力学原理还涉及成分分布和组织控制。
这包括提高晶化速度、改善晶核密度和提高成品的完整性。
其中一种常见的热处理方法是固溶和时效热处理,这可以减少金属的亚晶区和裂纹,并增强成品的机械性能。
三、金相学原理金相学原理是铸造加工中的另一个关键方面。
金相学原理可以帮助铸造工程师理解和控制铸造件的组织和性能。
这对于调整成品的性能、提高使用寿命和可靠性非常重要。
金属的组织结构直接影响它的物理和机械性能。
在铸造加工中,铸造件的晶粒结构和相态分布是关键问题。
金相学原理可以帮助人们理解这些问题,并提供优化方案。
例如,半固态铸造可以优化金属的晶化过程,使成品的晶粒组织更加均匀,从而提高其性能。
铸造的知识点总结

铸造的知识点总结一、铸造工艺流程1.原料处理铸造的原料通常是金属或合金,其常见的形式包括块状、颗粒状或粉末状。
在进行铸造之前,首先需要对原料进行处理,以确保其化学成分和物理性能的满足要求。
原料处理的过程通常包括熔炼、合金化、脱气和除渣等步骤。
2.模具制备模具是铸造工艺中不可或缺的一环,它可以决定最终产品的形状和尺寸。
根据模具的不同制备材料和制造工艺,可以将铸造分为砂型铸造、金属型铸造、压铸等多种类型。
不同类型的模具具有不同的特点和适用范围,选用合适的模具对于保证铸造质量至关重要。
3.浇注浇注是铸造过程中的核心环节,其目的是将熔融金属或其他材料注入到模具内部,以形成所需的产品形状。
在浇注过程中需要考虑浇注温度、压力、速度以及浇注口的设计等因素,以确保产品的内部结构和表面质量。
4.冷却、固化浇注完成后,熔融金属开始在模具内逐渐冷却,经过一段时间的固化后形成固态产品。
冷却和固化的速度和方式对于产品的性能具有重要影响,需要根据具体工艺要求进行控制。
5.清理、整理在产品冷却固化完成后,需要将铸件从模具中取出,并进行清理和整理。
通常需要去除浇口、毛刺和气孔等缺陷,以及进行表面处理、热处理等工艺,以提高产品的外观和性能。
6.质量检测最后,铸造产品需要进行质量检测,以确认其各项性能指标是否满足设计要求。
质量检测的内容包括金相组织分析、力学性能测试、化学成分分析、缺陷检测等多个方面,以确保产品的质量和可靠性。
二、铸造材料1.金属材料铸造最常用的材料是金属或合金,常见的铸造金属包括铁、钢、铝、铜、锌等。
每种金属材料都具有特定的物理性能、化学成分和工艺特性,适用于不同的工程应用领域。
2.非金属材料除金属材料外,铸造也可以使用一些非金属材料,如陶瓷、塑料、混凝土等。
这些非金属材料通常用于制造复合材料、绝缘材料、建筑材料等产品,具有更广泛的应用领域。
三、模具设计1.模具结构模具的结构设计直接影响着铸造产品的形状和尺寸精度。
铸造工艺原理和总结

铸造工艺原理和总结一、实质、特点及应用1.铸造定义是指熔炼金属、制造铸型、并将熔融金属浇注入铸型内、凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。
铸造实质:是利用熔融金属的流动性能实现成形。
铸件:用铸造方法得到的金属零件。
铸型:形成铸件形状的工艺装置。
2.铸造的特点1)成形方便、适应性强•尺寸、形状不受限制长度从几mm-20m;厚度从0.5-500mm;重量从几克-几百吨;•材料的种类和零件形状不受限制。
2)生产成本较低(与锻造比)•设备费用低;•减少加工余量,节省材料;•原材料来源广泛。
3)组织性能较差•晶粒粗大、不均匀;•力学性能差;-工序繁多、易产生铸造缺陷。
4)工作条件差、劳动强度大。
3、铸造的应用1)形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件:箱体、缸体和壳体;2)尺寸大、质量大的零件,如床身、重型机械零件;3)力学性能要求不高,或主要承受压应力作用的零件,如底座、支架;4)特殊性能要求的零件,如球磨机的磨球、拖拉机的链轨。
4、铸造成形的基本工序二、金属的铸造性能——是指金属材料铸造成形的难易程度。
评价指标:流动性和收缩性。
(一)流动性——是指熔融金属有流动能力1、表示方法螺旋试样长度L,如L铸钢=20mm,L铸铁=1800mm,铸铁的流动性比铸钢好。
2、影响流动性的因素1)化学成分:共晶合金最好,纯金属差;2)浇注温度:T浇愈高,保温时间愈长,流动性愈好,但收缩性大和浇毁铸型。
经验:“高温出炉,低温浇注”。
3)铸型类别影响铸型蓄热能力和透气性;如、干砂型〉湿砂型>金属型。
4)铸型结构简单、壁厚的铸型〉复杂、壁薄的铸型。
3、流动性对铸件质量的影响流动性好:铸件形状完整、轮廓清晰;利于气体和夹杂物上浮排出和补偿;流动性不好:产生浇不到和冷隔、气孔和夹杂等缺陷。
4、防止流动性不好缺陷方法调整化学成分、提高浇注温度和改善铸型条件。
(二)收缩性——指浇注后熔融金属逐渐冷却至室温时总伴随着体积和尺寸缩小的特性。
铸造成型原理重点知识总结

第一章1、可以通过哪些途径来研究液态金属的结构?①间接方法:通过固---液、固---气态转变后,一些物理性质的变化判断液态的原子结合情况。
②直接方法:通过液态金属的X射线或中子线的结构分析研究液体的原子排列情况。
2、如何理解液态金属的“远程无序”“进程无序”结构?从X射线衍射分析对液态金属铝结构的认识中可以看到,液态铝中的原子排列在几个原子间的小范围内,与其固态铝原子的排列基本一致,呈现一定的规则排列,而距离远的原子排列就不同于固态?了表现为无序状态,称为“远程无序”“进程无序”结构。
3.试阐释实际液态金属的结构及能量结构及浓度等三种起伏特征处于热运动的原子能量有高有低,同一原子的能量也随时间不停变化,时高时低,这种现象称为“能量起伏”。
另外,液态金属中存在由大量不停“游动”着原子团组成,原子集团不断分化组合,这种现象称为“结构起伏”。
由于同种元素及不同元素之间的原子结合力是不同的,即游动集团之间存在着成分不均匀性,称之为“浓度起伏”。
4.液态金属黏涝性的本质及影响因素有哪些方面?本质:是质点间结合力的大小,即原子间做相对运动时产生的阻力。
影响因素:①温度。
②熔点。
③夹杂。
5、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施都有哪些?(1)金属性能方面的因素:①合金的化学成分。
②结晶潜热。
③金属的热处理性能(比热容,密度和热导率)④黏度。
⑤表面张力。
措施:①正确选择合金成分。
②合理的熔炼工艺。
(2)铸型性质方面的因素:①铸型的蓄热系数。
②铸型的温度。
③铸型中的气体。
措施:①适当降低型砂中的含水量和发气物质的含量。
②提供砂型的透气性。
(3)浇筑方面的因素:①浇筑的温度。
②充型压头。
③浇筑系统的结构。
措施:①在一定范围内提高温度。
②增发液态金属在流动方向上所受的压力。
③铸件结构方面的因素是铸件的折算厚度和复杂程度。
6、你认为可以采用哪些工艺措施来提高该铸件的成品率?①利用高温出炉低温浇筑工艺。
②预热铸型。
③增加金属液静压头。
铸造工艺知识点总结

铸造工艺知识点总结一、铸造工艺的概念和分类铸造是指将金属、非金属或合金等熔化后浇铸入具有一定形状和尺寸的模具中,然后冷却凝固后取出模具,得到所需要的零件或工件的一种制造工艺。
铸造工艺按照熔模的状态和工艺过程的特点可以分为几种不同的类型:1. 砂型铸造:砂型铸造是指根据铸件的形状和尺寸,用湿砂或干砂制成模型,再用模型对砂做成铸型,然后对熔化的金属或合金进行浇注制造零部件的铸造方法。
2. 水玻璃型砂铸造:是利用石英砂和水玻璃模型作为砂型的材料,结合使用水玻璃型砂发展成型剂成型、干燥、修整、组合、结合等一系列工艺来制造铸件。
3. 悬浮模型铸造:悬浮模型铸造指的是在模具内部悬浮着一个失重的模型,焊接在直角上的一个细线上,并用绳子或销子把浇注除杂质的砂粘到模具内的全部边缘之后,将无砂机从模具内挂到外崩脱,再完成一些其他工作后,即可浇注。
4. 树脂砂铸造:是指利用聚酯型、酚醛型、酚醛型树脂和固化剂到混合物塑化到模具内成型,焙烧烘干后剔净充填树脂砂进行铁铸件、钢铸件和有色金属铸件的浇铸方法。
二、铸造工艺的原理和工艺流程铸造的工艺流程主要包括融化熔炼、浇注成型、冷却凝固、脱模清理等几个主要步骤。
其工艺流程如下:1. 原料准备:选用适合铸造工艺的原料,包括金属或合金的主要元素、辅助元素以及锻造、热处理和表面处理后所需要的产品和工序等。
2. 熔化:熔化是将固态金属熔化成为液态金属的过程,熔化需要通过高温炉子和燃料进行。
通常情况下,熔化铸造的工艺过程需要液体金属铁熔化的温度为1535~1640度之间。
3. 浇注:浇注是指将熔化的金属浇注到模具中。
通常情况下,浇注后金属冷却凝固成型,然后取出模具清洗,就可以得到铸件。
4. 冷却凝固:冷却凝固是指浇注后的金属在模具中冷却凝固成型的过程。
此过程需要通过设计合理的冷却系统和外界温度控制,来保证铸件的质量和性能。
5. 脱模:脱模是指在铸件冷却凝固后,将其从模具中取出的过程。
通常需要进行机械或化学清洗,在浇铸之后确保铸件表面光洁纹理完整以及保持一定的尺寸和形状。
铸造初级知识点总结

铸造初级知识点总结一、铸造的基本原理铸造工艺是一种通过熔化金属,然后将熔融金属注入模具中,使其冷却凝固后获得所需铸件的工艺。
铸造的基本原理是将金属材料加热至其熔点以上,然后借助重力或压力,将熔融金属填充到模具中,并在一定时间内冷却凝固,最终获得成型铸件。
二、铸造的基本过程1.原料准备:铸造的原料为金属,通常为各种合金,并且需要进行严格的配料和熔炼,以保证所得的金属合金符合工艺要求。
2.模具准备:模具是铸造的关键工具,其形状和尺寸决定着最终铸件的形态,模具通常由砂型、金属型等材料制成。
3.熔炼金属:将金属原料放入熔炼炉中进行加热,直至金属完全熔化为止。
4.填充模具:借助重力或压力,将熔融金属注入模具中,填满整个模具腔体。
5.冷却凝固:待金属在模具中冷却凝固后,取出模具,即可取得所需的铸件。
6.后处理:对铸件进行必要的处理,包括去除模具残余物、修磨表面、进行热处理等,以满足工程要求。
三、铸造的分类1.按照金属状态分:包括压铸、重力铸造等。
2.按照模具材料分:包括砂型铸造、金属型铸造等。
3.按照成型方式分:包括静压铸造、气压铸造等。
4.按照成型材料分:包括铸铁、铸钢、铸铝等。
四、铸造的优点和局限优点:1.批量生产:铸造可以实现大规模的批量生产,满足大规模产品的生产需求。
2.成本低廉:相对于其他加工工艺,铸造的成本较低,投资回报率高。
3.复杂形状:铸造可以轻松实现各种复杂形状的产品生产。
4.材料选择广泛:铸造可以用于各种金属和合金的加工,选择范围广泛。
5.循环再利用:废旧铸件可以进行回收,再利用,具有较好的环保性。
局限:1.尺寸精度:铸造的尺寸精度相对较低,难以满足一些高精度工程要求。
2.表面质量:铸造的表面质量一般较差,需要研磨和表面处理。
3.材料浪费:铸造需要一定的冶炼和浇注过程,存在一定的材料浪费。
4.成本高昂:对于小批量精密铸造来说,成本较高。
五、铸造的相关设备1.熔炼设备:包括电炉、煤气炉、电弧炉等。
成型原理铸造部分

1.铸造概念铸造是一种液态金属成形的方法,即将金属加热到液态,使其具有流动性,然后浇入到具有一定形状的型腔的铸型中,液态金属在重力场或外力场(压力、离心力、电磁力等)的作用下充满型腔,冷却并凝固成具有型腔形状的铸件。
2.液态金属的流动性及其影响因素?流动性:液态金属本身的流动能力。
影响因素:成分、温度、杂质含量及物理性质。
与外界因素无关。
3.液态金属的充型能力、影响因素及改善措施? 概念:液态金属充满铸型型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。
影响因素 内因: 自身流动性 外因:铸型的性质、浇铸条件、铸件结构 改善措施:1)正确选择合金成分:尽量选共晶或结晶温度范围小的合金; 2)合理的熔炼工艺—减粘、减表面张力 原材料:去杂质 熔炼:少接触有害气体 熔化后:脱氧、精炼 4.溶质再分配概念:合金析出的固相中溶质含量不同于其周围液相内溶质含量的现象,叫溶质再分配。
溶质再分配系数k :凝固过程中固液界面固相侧溶质质量分数ms 与液相中溶质质量分数mL 之比,即: k=ms/mL5.均质形核及异质形核的概念及产生条件? 均质形核 :依靠液态金属内部自身的结构自发地形核。
产生条件:(1)过冷液体中存在相起伏,以提供固相晶核的晶胚。
(2)晶胚需要体积达到一定尺寸才能稳定存在。
(3)过冷液体中存在能量起伏和温度起伏,以提供临界形核功。
(4)为维持生核功,需要一定的过冷度。
异质形核:依靠外来夹杂或型壁所提供的异质界面进行形核的过程。
产生条件: (1)为维持生核功,需要一定的过冷度。
(2)外来物质表面结构 (3)外来物质表面形貌 (4)液态合金的过热及持续时间的影响6.共格对应关系及判断依据? 固体质点的某一晶面和晶核的原子排列规律相似,原子间距离相近或在一定范围内成比例,就可能实现界面共格对应,该固体质点就可能成为形核的衬底。
这种对应关系叫共格对应关系。
δ≤5%为完全共格,形核能力强;5%<δ≤25%为部分共格,有一定形核能力; δ>25%为不共格,无形核能力。
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第一章1、可以通过哪些途径来研究液态金属的结构?①间接方法:通过固---液、固---气态转变后,一些物理性质的变化判断液态的原子结合情况。
②直接方法:通过液态金属的X射线或中子线的结构分析研究液体的原子排列情况。
2、如何理解液态金属的“远程无序”“进程无序”结构?从X射线衍射分析对液态金属铝结构的认识中可以看到,液态铝中的原子排列在几个原子间的小范围内,与其固态铝原子的排列基本一致,呈现一定的规则排列,而距离远的原子排列就不同于固态?了表现为无序状态,称为“远程无序”“进程无序”结构。
3.试阐释实际液态金属的结构及能量结构及浓度等三种起伏特征处于热运动的原子能量有高有低,同一原子的能量也随时间不停变化,时高时低,这种现象称为“能量起伏”。
另外,液态金属中存在由大量不停“游动”着原子团组成,原子集团不断分化组合,这种现象称为“结构起伏”。
由于同种元素及不同元素之间的原子结合力是不同的,即游动集团之间存在着成分不均匀性,称之为“浓度起伏”。
4.液态金属黏涝性的本质及影响因素有哪些方面?本质:是质点间结合力的大小,即原子间做相对运动时产生的阻力。
影响因素:①温度。
②熔点。
③夹杂。
5、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施都有哪些?(1)金属性能方面的因素:①合金的化学成分。
②结晶潜热。
③金属的热处理性能(比热容,密度和热导率)④黏度。
⑤表面张力。
措施:①正确选择合金成分。
②合理的熔炼工艺。
(2)铸型性质方面的因素:①铸型的蓄热系数。
②铸型的温度。
③铸型中的气体。
措施:①适当降低型砂中的含水量和发气物质的含量。
②提供砂型的透气性。
(3)浇筑方面的因素:①浇筑的温度。
②充型压头。
③浇筑系统的结构。
措施:①在一定范围内提高温度。
②增发液态金属在流动方向上所受的压力。
③铸件结构方面的因素是铸件的折算厚度和复杂程度。
6、你认为可以采用哪些工艺措施来提高该铸件的成品率?①利用高温出炉低温浇筑工艺。
②预热铸型。
③增加金属液静压头。
④分析浇筑系统,合理安排内浇道在铸件上的位置,选择恰当的浇筑系统结构和各组元的断面积,尽量简化浇筑系统。
⑤选择正确的浇筑位置。
⑥适当提高浇筑温度。
7、铸件的凝固方式及其影响的因素?铸件凝固方式:①逐渐凝固方式。
②体积凝固方式。
③中间凝固方式。
影响因素:凝固区域的宽度,即铸件的凝固方式是由合金的结晶温度范围ΔT与温度降低ξt(可以近似的表示为温度梯度)的比值确定。
第二章1、论述均质形核与非均质形核之间的区别与联系,并分别从临界形核半径,形核功这两个方面阐述外来衬底的湿润能力对临界形核过冷度的影响。
区别与联系:相同点1)形核的驱动力和阻力相同;2)临界晶核半径相等;3)形成临界晶核需要临界功;4)结构起伏和能量起伏是形核的基础;5)形核需要一个临界过冷度;6)形核率在达到极大值之前,随过冷度增大而增加;与均质性和相比,非均质性和的特点:1)非均质形核与固体杂质接触,减少了表面自由能的增加;2)非均质形核的晶核体积小,形核功小,形核所需结构起伏和能量起伏就小,形核容易,临界度过小;3)非均质形核时晶核形状和体积由临界晶核半径和接触角共同决定,临界晶核半径相同时,接触角越小,晶核体积越小,形核越容易;4)非均质形核的形核率随过冷度增加而增大,当超过极大值后下降。
2、从原子角度看,决定固——液界面微观结构的条件是什么?热力学因素:)/)(/()/)(/00(νηνηR k a S T L m ∆≈= a 作为固态围观界面结构的判据a<2形成粗糙界面a>2半整界面 动力学因素T k ∆大→连续生长——粗糙平面结构 T k ∆小→平整界面生长。
3、阐述各种界面微观结构与其生长机理和生长速度之间的联系,并指出它们的生长表面和生长方向各有的特点。
(1)粗糙界面是连续生长方式T T T DL R k k R ∆=∆=μ12001/生长过程中几乎不存在热力学能障 易为较小的动力学过冷所驱动(2)完整平整界面的生长是二维形核生长方式e R T k b ∆-=/22μ 动力学能障 大需较大的动力学过冷驱动(3)非完整界面的生长是从缺陷处生长方式T R K 233∆=μ 螺旋式的台阶在生长过程中不会消失,大大减少热力学能障 加快生长速度。
4、试述成分过冷与热过冷的含义以及它们之间的区别与联系。
成分过冷的含义:合金在不平衡凝固时,使凝固界面前沿的液相中形成溶质富集层,因富集层中各处的合金成分不同,具有不同的熔点,造成凝固前沿的液相处于不同的过冷状态,这种由于液固界面前沿合金成分不同造成的过冷。
热过冷的含义:界面液相侧形成的负温度梯度,使界面前方获得大于T k ∆的过冷度 区别:热过冷液固界面前沿的液相具有正的温度梯度液相中各微区的熔点和实际温度之间产生的并且与溶质浓度相关的过冷称为成分过冷。
热过冷:纯金属实际开始结晶的温度总是低于理论结晶温度,这种现象称为热过冷。
5、论述成分过冷对单相合金结晶的影响1)在传质过程的无成分过冷或负温度梯度时合金同纯金属一样,界面为平面和树枝状形态:2)在正的温度梯度时,晶体的生长方式产生多样性:当稍有成分过冷时为胞状生长;随着成分过冷的增加(即温度梯度下降),晶体由胞状晶变为柱状晶、柱状枝晶和自由树枝晶(等轴晶)。
6、细化枝晶间距与提高铸件质量之间有何联系枝晶间距是相邻同次分枝之间的垂直距离,它是树枝晶组织细化程度的表征,枝晶距离越小,组织就越细密,分布于其间的元素偏析范围也就越小,故铸件越容易通过热处理而均匀化,因而也就越有利与铸件质量的提高。
第三章1、典型铸件的宏观组织包含那几个部分?他们形成的机理如何?①典型铸件的宏观组织包含:表面细晶粒区、柱状晶区、内部等轴晶区②表面细等轴的形成机理:非均质形核和大量游离晶粒提供了表面细等轴晶区的晶核,型壁附近产生较大过冷面大量生核,这些晶核迅速长大并且无相接触,从而形成无方向性的表面细等轴晶区。
中间柱状晶的形成机理:柱状晶主要从表面细等轴晶区形成并发展而来,稳定的凝固壳层一旦形成处于在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的单向热流的作用下,便转而以枝晶狀延伸生长,由于择优生长,在逐渐淘汰掉取向不利的晶粒过程中发展成柱状晶组织。
内部等轴晶的形成是由于剩余熔体内部晶核自由生长的结果。
2、产生晶粒游离的途径有哪些?在实际应用中,如何采取工艺措施来强化晶粒游离作用?⑴①液态金属流动的作用②直接来自过冷熔体的非均质生核③型壁晶粒的脱落④枝晶熔断和增值⑤液面晶粒沉积⑵一,合理控制热学条件①低的浇注温度及合适的浇注工艺②合理控制冷却条件二,孕育处理①孕育剂的作用机理合理选用②合理确定孕育工艺三,动态晶粒细化3、解释枝晶缩颈现象产生的原因及对晶粒游离作用的影响⑴①晶粒生长过程中界面前沿液态金属凝固点降低从而使其实际过冷度减小,生长速度减慢,又由于晶体根部紧靠型壁,富集的溶质不易排出,生长受到抑制②远离根部的其他部位面临较大过冷,生长速度快点多⑵缩颈极易断开,晶粒自型壁脱落而导致晶粒游离4、等轴晶组织有何特点?在应用过程中,可从哪些方面来获得及细化完全等轴晶组织?㈠特点:等轴晶去的晶界面积大,杂志和缺陷分布比较分散,呈各向同性,故性能均匀又稳定,缺点是枝晶比较发达,显微缩松较多,凝固后组织不够致密。
㈡①向熔体加入强生核剂——孕育处理;②控制浇注条件:采用较低的浇注温度和合适的浇注工艺;③采用金属型铸造,提高铸型的激冷能力;④增大液态金属与铸型表面的湿润角,提高铸型表面的粗糙度;⑤采用物理方法动态结晶细化等轴晶:震动、搅拌、旋转铸型、撞击等等均可引起固液相对运动,有效减少消除柱状晶区,细化等轴晶。
第四章1、何谓偏析现象?它对铸件质量有何影响?合金在凝固过程中发生化学成分不均匀的现象称为偏析。
偏析会对铸件的力学性能切削性能耐腐蚀性能产生不同程度的不利影响。
偏析的有利方面,可以用它净化提纯金属。
2、微观偏析有哪些表现形式?并解释共形成机理及消除措施?枝晶偏析:因冷却速度过快,扩散过程难以充分进行,使凝固过程偏离平衡条件,形成不平衡结晶。
胞状偏析:胞壁处的溶质的量过多或过少,这种化学不均匀性称为胞状偏析。
晶界偏析:第一种,两个晶粒并排生长,在晶界与液相交界的地方出现一个凹槽有利于原子的富集,凝固后就形成晶界偏析。
第二种,两个晶粒面对面生长,溶质被排出,晶界再相遇时他们之间富集大量溶质造成晶界偏析。
消除措施:对晶界偏析用均匀化退火方法,对氧化物和硫化物引起的晶界偏析采用减少合金的氧、硫含量。
3、举例说明常见的宏观偏析及其形成机理,并进一步说明在生产中如何采取措施防止。
K<1时,温度降低则溶质的浓度增正常偏析:由于溶质再分配,当合金的溶质分配系数加,后结晶的固相溶质浓度高于先结晶部分,当K>1时与此相反,这种符合溶质再分配规律的偏析称为正常偏析。
逆偏析:与正常偏析相反的溶质分布情况,当K<1时,表面或底部含溶质元素多,面中心部分或上部含溶质较少,这种现象称为逆偏析。
防治措施:在合金中加入细化一次分枝的元素,采用细化晶粒的措施,减少合金液的含气量。
带状偏析:当固界面过冷度降低,固液界面推进收到溶质偏析的阻碍时,由于界面前方的冷却,从侧壁上可能产生新的晶粒并继续长大,从前方横切溶质浓化带。
防治措施:减少溶质的含量,采取孕育措施细化晶粒,加强固液界面前的对流和搅拌。
密度偏析:密度偏析时金属凝固前或刚开始凝固时,当液体和固体共存或者是互相不混合的液相之间存在着密度差产生的偏析。
防治措施:增加铸件冷却速度,加入第三种合金元素,尽量降低合金的浇注温度和浇筑速度。
4、简述析出性气孔的特征,形成机制及主要的防治措施特征:析出性气孔数量多,尺寸小,形状呈圆形、椭圆形或针状,在铸件断面呈大面积均匀分布,主要是氢气孔和氮气孔形成机制:金属在凝固过程中,结晶前沿,被枝晶封闭的液相内气体的饱和浓度值更大,有大的析出压力,而液固面气体的浓度最高,易产生金属夹杂物,所以液固界面更容易析出气泡,凝固后形成气孔防止措施:①减少金属液的吸气量②对金属液进行除气处理③阻止金属液中气体析出,提高铸件冷却速度④型(芯)砂处理,减少砂(芯)型在浇注时的发气量5、说明反应性气孔的形成过程及特征⑴①氢气说:金属液浇入铸型后,由于金属液—铸型界面处气相中含氢量较高,在凝固过程中,金属液表面的各种氧化物以及铸铁中的石墨固相能使气体附着形成气泡,液相中的氢向气泡扩散,随着金属结晶沿枝晶间长大,形成皮下气泡②氮气说:铸型或铸芯的含氮粘结剂分解造成界面处氮气浓度增加,当含氮量达到一定浓度,就会产生皮下气泡③CO说:CO气泡可依附晶体中的非金属夹杂物形成。
这是氢、氮均可扩散进入气泡,气泡沿枝晶生长方向长大形成皮下气孔6、简述夹杂物的来源及其分类。
来源:①原材料本身所含有的夹杂物。