铸造成形.ppt

关于铸造成形现在学习的是第1页，共69页概述一、金属液态成形的概念一、金属液态成形的概念 液态成形是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。熔炼一定的化学成分的合金熔炼一定的化学成分的合金制造铸型制造铸型浇注浇注凝固凝固取出铸件取出铸件清理清理检验检验目录现在学习的是第2页，共69页二、金属液态成形的特点二、金属液态成形的特点能最经济地制出外形和内腔很复杂地零件，如：箱体、机 架、机床床身等2.适应性广 1)适用于各种合金：铸铁、铸钢、有色金属 2）适用于各种大小、形状的零件：重几克几吨、壁厚几毫米几 米、轮廓尺寸几毫米几米 3）适用于各种批量：单件、小批、大批、大量3.成形件的形状、尺寸很接近零件，加工余量小于自由锻4.成本低：原材料来源广、价格低、设备投资少5.废品率高，铸件质量差，承载力小于锻件。成形工序多，生产过程中工艺控制较困难，与同种材料的其他成形工艺方法比，铸件因晶粒粗大，内部常有缩孔、缩松、气孔、砂眼、夹渣等缺陷，其力学性能较差6.劳动强度大，条件差，环境污染严重现在学习的是第3页，共69页三、铸造工艺的基本组成三、铸造工艺的基本组成 铸造工艺一般由三个部分组：铸造金属准备、铸型准备和铸件铸造金属准备、铸型准备和铸件处理处理。铸造金属准备 铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。铸造金属准备指熔炼符合要求的金属液。金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。现在学习的是第4页，共69页铸型准备 不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。如砂型铸造：铸型准备包括造型材料准备和造型造芯造型材料准备和造型造芯两大项工作。造型材料：砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料，如铸造砂、型砂铸造砂、型砂 粘结剂和其他辅料粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料型砂、芯砂、涂料等。造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和叶混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和叶片沟槽式混砂机片沟槽式混砂机。造型造芯：根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低造型造芯设备有高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。现在学习的是第5页，共69页铸件处理 铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。铸件清理的设备有抛丸机、浇口、冒口切割机抛丸机、浇口、冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热铸件后处理，如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。处理、整形、防锈处理、粗加工等。现在学习的是第6页，共69页四、铸造工艺的分类四、铸造工艺的分类按造型材料及工艺特点分为：普通砂型铸造和特种铸造普通砂型铸造和特种铸造。普通砂型铸造包括湿砂型、干砂型、化学硬化砂型湿砂型、干砂型、化学硬化砂型三类。特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类：一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、实型铸造、陶瓷造、实型铸造、陶瓷 型铸造型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。按金属填充铸型时是否施加外力分为：重力作用下的铸造成形和外力作用下的铸造成形。现在学习的是第7页，共69页五、金属液态成形五、金属液态成形-铸造的发展历程铸造的发展历程1 铸造发展史 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。中国商朝的重875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，北京明朝永乐青铜大钟（重达46.5t，钟高6.75m，唇厚22cm，外径3.3m，体内铸有经文22.7万字，击钟时尾音长达2min以上，传距达20km），都是古代铸造的代表产品。早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大。现在学习的是第8页，共69页司母戊方鼎司母戊方鼎现在学习的是第9页，共69页青铜尊盘青铜尊盘出土于曾侯乙墓。尊盘由尊和盘组成，尊置于盘中。尊盘的口沿是非常精细的镂空的变形龙纹和龙形雕饰，均可分辨出每条盘龙上的眼睛。是采用“失蜡法”的铸造方法。尊和盘均铸有“曾候乙作持用终”铭文。曾侯乙尊盘现在学习的是第10页，共69页 铜镜是我国古代玻璃传入以前比较常用的一种生活用具，主要用于照面和佩饰以及道教术士的法器等。透光镜和其它古镜与样都是用铜、锡、铅合铸而成，本无透光之理，只是根据有的铜镜承日照之，镜背花纹透影在壁的现象而定名，国外有人还称之为“魔镜”，民间俗称为“照妖镜”。这种镜经过探索和研究，目前已基本上掌握了铸造技术，上海、西安、河南等地已复制出绚丽多彩的透光宝镜。但是，在我国古代，最先研究和掌握而且始终秘而不传的这种铸造工艺则是当时的道教术士。西汉透光镜现在学习的是第11页，共69页现在学习的是第12页，共69页 中国在公元前513年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件晋国铸型鼎,重约270公斤。欧洲在公元八世纪前后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。例如在1517世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸造技术开始有了大的发展。进入20世纪，铸造的发展速度很快，其重要因素之一是产品技术的进步，要求铸件各种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展，保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件；电子显微镜等的发明，帮助人们深入到金属的微观世界，探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸造生产。现在学习的是第13页，共69页2 发展趋势 铸造产品：铸造产品：要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求，新的铸造合金将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。铸造工艺及设备：铸造工艺及设备：生产的机械化自动化程度在不断提高，将更多地向柔性生产方面发展，以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展，少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面，将有新的发展。检测及质量控制：检测及质量控制：铸造工作者在电子技术和测试手段不断进步的条件下，将对金属结晶凝固和型砂紧实等理论进行更深入的探索，以研究提高铸件性能和内部质量的有效途径。机器人和电子计算机在铸造生产和管理领域里的应用，也将日益广泛。现在学习的是第14页，共69页3 我国铸造业的现状 与发达国家相比我国的铸造生产还处于比较落后状态。差距集中表现在质量和效率上，而不是规模和产量上。比较项目世界发达国家中 国 尺寸精度汽缸体和汽缸盖：一般为CT8CT9CT10，与国外差24级表面粗糙度汽缸体和汽缸盖50m使用寿命汽缸套为600010000h30006000h铸件废品率美、英、法、日约为2%8%15%耗能/吨铸件360370kg标准煤(合格铸件)650kg标准煤劳动生产率65t/人年8t/人年熔炼技术富氧送风，铁水温度15001400造型工艺广泛采用流水线，采用高压造型、射压造型、和气冲造型除汽车等行业中少数厂采用半自动、自动化流水线外，多数厂普遍采用40年代造型技术铸造工艺装备造型机精度和精度保持能力很高,造型线精度可保持12年，设备综合开工率80%，装备全部标准化、系列化、商品化精度低，精度保持能力差(半年),设备综合开工率50%，装备标准化、系列化、商品化程度很低注：CT为铸件尺寸公差(Casting Tolerances)的代号，见GBT6414-1986表1 中国与世界发达国家铸造生产技术水平的比较现在学习的是第15页，共69页第二节 基本造型方法 基本术语 基本造型方法 造型方法的选择现在学习的是第16页，共69页砂型铸造生产过程现在学习的是第17页，共69页小结 砂型铸造生产过程包括以下步骤：绘制零件铸造工艺图制造模样和芯盒造型和造芯下芯、合箱浇注落砂清理质量检验获得合格铸件。现在学习的是第18页，共69页一、基本术语 铸铸 型：型：用型砂、金属或其他耐火材料制成；包 括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒系 统的组合整体。型型 腔：腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分。铸铸 件件：用铸造方法制成的金属件，一般作毛坯 用。分型面分型面：铸型组元间的接合面。分模面分模面：模样组元间的接合面。现在学习的是第19页，共69页 模模 样样：由木材、金属或其他材料制成，用来形 成铸型型腔的工艺装备。零零 件件：铸件经切削加工制成的金属件。砂砂 芯：芯：为获得铸件的内孔或局部外形，用芯砂 或其他材料制成的，安放在型腔内部的 铸型组元。芯芯 盒盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。现在学习的是第20页，共69页二、基本造型方法 整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型、三箱造型现在学习的是第21页，共69页1.整模造型现在学习的是第22页，共69页整模造型的特点及应用 特点：分型面为平面，铸型型腔全部在一个砂箱内，造型简单，铸件不会产生错箱缺陷。应用范围：铸件最大截面在一端，且为平面。现在学习的是第23页，共69页2.分模造型现在学习的是第24页，共69页分模造型的特点及应用 特点：模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱内。造型方便，但制作模样较麻烦。应用范围：最大截面在中部，一般为对称性铸件。现在学习的是第25页，共69页3.挖砂造型现在学习的是第26页，共69页挖砂造型的特点及应用 特点：模样为整体模，造型时需挖去阻碍起模的型砂，故分型面是曲面。造型麻烦，生产率低。应用范围：单件小批生产模样薄、分模后易损坏或变形的铸件。现在学习的是第27页，共69页4.活块造型现在学习的是第28页，共69页活块造型的特点及应用 特点：将模样上妨碍起模的部分，做成活动的活快，便于起模。造型和制作模样都很麻烦，生产率低。应用范围：单件小批生产带有突起部分的铸件。现在学习的是第29页，共69页5.三箱造型现在学习的是第30页，共69页三箱造型的特点及应用 特点：铸件两端截面尺寸比中间部分大，采用两箱无法起模，将铸型放在三个砂箱中，组合而成。三箱造型的关键是选配合适的中箱。造型复杂，易错箱，生产率低。应用范围：单件小批生产具有两个分型面的铸件。现在学习的是第31页，共69页第三节 铸造特点及合金铸造性能 1、基本概念：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法称为液态成形。简称铸造。液态成形是机械制造中生产机器零件或毛坯的主要方法之一。现在学习的是第32页，共69页铸造特点及合金铸造性能 2、主要特点：（l）成形方便，工艺灵活性大 铸件的轮廓尺寸可由几毫米到数十米；壁厚由 05 mm到 lm左右；质量可由几克到数万千克。可生产形状简单或十分复杂的零件。对于具有复杂内腔的零件，铸造成形往往是最佳的成形方法。机器中形状复杂的箱体、缸体、床身、机架等往往都是铸件。可用于液态成形的合金范围很广，铸铁、铸钢、铜合金、铝合金、镁合金、锌合金等均可用于铸造，其中铸铁材料应用最广。现在学习的是第33页，共69页铸造特点及合金铸造性能 （2）成本低廉，设备简单、周期短 铸件所用材料来源广泛，大部分可以就地取材，且可以利用金属废料和废机件。一般情况下液态成形生产不需要大型、精密设备。而且由熔融金属直接就可获得形状和尺寸与零件接近的毛坯或直接获得零件（精密铸造），节省了大量的金属材料加工工时以及生产组织和半成品运输等费用，降低了铸件的生产成本。现在学习的是第34页，共69页铸造特点及合金铸造性能 （3）砂型铸件的力学性能较差，质量不够稳定 铸件中常常有许多缺陷(如气孔，缩松等)，而且内部组织粗大、不均匀，其力学性能比相同材料的锻件低。此外，液态成形工序繁多，一些工艺过程较难控制，使铸件质量不够稳定，废品率较高。现在学习的是第35页，共69页铸造特点及合金铸造性能 （4）砂型铸造成形生产劳动强度大，生产条件差 生产过程中的废气、粉尘等对周围环境造成污染。近几十年来，液态成形技术发展很快。许多新型液态成形材料、新工艺、新技术和新设备的出现和现代化液态成形车间或工厂的建立，使液态成形劳动条件大大改善，环境污染得到控制，铸件的质量和性能也大大提高，铸件应用范围也日益扩大。现在学习的是第36页，共69页铸造特点及合金铸造性能 3、合金的铸造性能：铸造合金除应具备符合要求的力学性能和必要的物理、化学性能外，还必须有良好的铸造性能。合金的铸造性能主要是指合金的充型能力与合金的收缩等。铸造的缺陷,如浇不足、缩孔、缩松、铸造应力、变形、裂纹等都与合金的铸造性能有关。铸造缺陷照片现在学习的是第37页，共69页铸造缺陷照片现在学习的是第38页，共69页合金的充型能力及影响因素 1、熔融合金的充型能力:这里有二个基本概念即充型与充型能力。熔化合金填充铸型的过程,简称充型。熔融合金充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓 清晰铸件的能力,称合金的充型能力。现在学习的是第39页，共69页合金的充型能力及影响因素 2、影响合金充型能力的主要因素有：(1)流动性：流动性指熔融金属的流动能力,它是 影响充型能力的主要因素之一。(2)浇注条件：指的是浇注温度与充型的压力。(3)铸型条件：熔融合金充型时，铸型的阻铸型 对合金的冷却作用 都将影响合金的充型能力。现在学习的是第40页，共69页(1)流动性 决定合金流动性的因素主要有：1、合金的种类：合金的流动性与合金的熔点、热导率、合金液的粘度等物理性能有关。铸钢熔点高，在铸型中散热快、凝固快，则流动性差。现在学习的是第41页，共69页(1)流动性2、合金的成分：同种合金中，成分不同的铸造合金具有不同的结晶特点，对流动性的影响也不相同。1）纯金属和共晶合金是在恒温下进行 结晶的，结晶时从表面向中心逐层凝固，凝固层的表面比较光滑，对尚未凝固的金属的流动阻力小，故流动性好。特别是共晶合金，熔点最低，因而流动性最好。2）亚共晶合金在一定温度范围内结晶，其结晶过程是在铸件截面上一定的宽度区域内同时进行的。在结晶区域中，既有形状复杂的枝晶，又有未结晶的液体。复杂的枝晶不仅阻碍熔融金属的流动，而且使熔融金属的冷却速度加快，所以流动差。结晶区间越大，流动性越差。现在学习的是第42页，共69页(1)流动性3、杂质：熔融金属中出现的固态夹杂物，将使液体的粘度增加，合金的流动性下降。如灰铁中锰和硫，多以MnS（熔点1650T）的形式悬浮在铁液中，阻碍铁液的流动，使流动性下降。4、含气量：熔融金属中的含气量愈少，合金的流动性愈好。现在学习的是第43页，共69页(1)流动性现在学习的是第44页，共69页(2)浇注条件 浇注条件的影响因素：1、浇注温度 浇注温度对合金的充型能力有决定性影响。浇注温度高，液态金属所含的热量多，在同样冷却条件下，保持液态的时间长，所以流动性好。浇注温度越高，合金的粘度越低，传给铸型的热量多，保持液态的时间延长，流动性好，充型能力强。因此，提高浇注温度是改善合金充型能力的重要措施。但浇注温度过高，会使金属的吸气量和总收缩量增大，从而增加铸件其它缺陷的可能性（如缩孔、缩松、粘砂、晶粒粒大等）。因此，在保证流动性足够的条件下，浇注温度应尽可能低些。现在学习的是第45页，共69页(2)浇注条件2、充型压力 熔融合金在流动方向上所受的压力愈大，充型能力愈好。砂型铸造时，充型压力是由直浇道的静压力产生的，适当提高直绕道的高度，可提高充型能力。但过高的砂型浇注压力，使铸件易产生砂眼、气孔等缺陷。在低压铸造、压力铸造和离心铸造时，因人为加大了充型压力，故充型能力较强。现在学习的是第46页，共69页(2)浇注条件现在学习的是第47页，共69页(3)铸型条件 铸型条件影响合金充型能力有以下四个方面：1、铸型的蓄热能力 表示铸型从熔融合金中吸收并传出热量的能力，铸型材料的比热和热导率愈大，对熔融金属的的冷却作用愈强，合金在型腔中保持流动的时间缩短，合金的充型能力愈差。现在学习的是第48页，共69页(3)铸型条件2、铸型温度浇注前将铸型预热 铸型预热减小了铸型与熔融金属的温度差，减缓了合金的冷却速度，延长了合金在铸型中的流动时间，则合金充型能力提高。3、铸型中的气体 浇注时因熔融金属在型腔中的热作用而产生大量气体。如果铸型的排气能力差，则型腔中气体的压力增大，阻碍熔融金属的充型。铸造时除应尽量减小气体的来源外，应增加铸型的透气性，并开设出气口，使型腔及型砂中的气体顺利排出。现在学习的是第49页，共69页(3)铸型条件4、铸件结构的壁厚 当铸件壁厚过小，壁厚急剧变化、结构复杂或有大的水平面时，均会使充型困难。因此在进行铸件结构设计时，铸件的形状应尽量简单，壁厚应大于规定的最小壁厚。对于形状复杂、薄壁、散热面大的铸件，应尽量选择流动性好的合金或采取其它相应措施。现在学习的是第50页，共69页(3)铸型条件现在学习的是第51页，共69页合金的收缩及影响因素合金的收缩：铸件在凝固和冷却过程中，其体积减少的现象称为收缩。）收缩过程及影响因素 收缩可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩，液态收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常以体积收缩率表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。合金的固态收缩，尽管也是体积变化,但它只引起铸件各部分尺寸的变化。因此，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。现在学习的是第52页，共69页收缩过程及影响因素1、收缩过程的三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩 合金的总体收缩为上述三个阶段收缩之和。它与合金的成分、温度和相变有关。不同合金收缩率是不同的。现在学习的是第53页，共69页收缩过程及影响因素2、影响收缩的因素 1)化学成分 碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略。灰铸铁中，碳是形成石墨化元素，硅是促进石墨化元素，所以碳硅含量增加，收缩率减小。硫阻碍石墨的析出，使铸铁的收缩率增大。适量的锰，可与硫合成MnS，抵硫对石墨的阻碍作用，使收缩率减小。但含锰量过高，铸铁的收缩率又有增加。2)浇注温度 浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加。3)铸件结构 铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍。4)铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 铸件的实际线收缩率比自由线收缩率小。因此设计模样时，应根据合金的种类、铸件的形状、尺寸等因素，选取适合的收缩率。现在学习的是第54页，共69页合金的收缩及影响因素）缩孔与缩松的形成与防止 铸型内的熔融合金在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充，在铸造件最后凝固部位将形成孔洞。按孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。缩孔是比较集中的孔洞。缩松是比较分散的孔洞。现在学习的是第55页，共69页缩孔与缩松的形成与防止1、缩孔 孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固部位。缩孔的形成过程如FLASH示意图所示。液态金属填满铸型后，因铸型吸热，靠近型腔表面的金属很就降到凝固温度，凝固成一层外壳，温度下降，合金逐层凝固，由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积缩减，液面下降，铸件内部出现空隙，直到内部完全凝固，在铸件上部形成缩孔。纯金属或共晶成分的合金易于形成集中缩孔。现在学习的是第56页，共69页缩孔与缩松的形成与防止2、缩松 实质上是将集中缩孔分散为数量极多的小缩孔。一般合金在凝固过程中都存在液一固两相区，形成树枝状结晶。这种凝固方式称糊状凝固。枝晶长到一定程度使熔融金属被分离成彼此孤立的状态，它们继续凝固时也将产生收缩，这时铸件中心虽有液体存在，但由于树枝晶的阻碍使之无法补缩，在凝固后形成许多微小的孔洞。这种很细小的孔洞称为疏松。现在学习的是第57页，共69页缩松现在学习的是第58页，共69页缩孔与缩松的形成与防止3、缩孔和缩松的防止 按照定向凝固原则进行凝固，定向凝固原则是指采用各种工艺措施，使铸件上从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部分向冒口的方向定向地凝固，如flash示意图所示。这样铸件上每一部分的收缩都得到稍后凝固部分的合金液的补充，缩孔转移到冒口部位，切除后便可得到无缩孔的致密铸件。合理地应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施冒口、冷铁和补贴的综合运用是消除缩孔。缩松的有效措施。现在学习的是第59页，共69页合金的收缩及影响因素）铸造应力、铸件的变形与裂纹及防止措施 铸件收缩时受阻就产生铸造应力当应力超过材料的屈服极限时，铸件产生变形。应力超过材料的抗拉强度时，铸件就产生裂纹。现在学习的是第60页，共69页铸造应力、铸件的变形与裂纹及防止措施1、铸造应力 铸造应力按产生的原因不同，主要可分为热应力、收缩应力两种。（1）热应力 铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的 收缩而引起的应力，称热应力。热应力使冷却较慢的 厚壁处受拉伸，冷却较快的薄壁处或表面受压缩，铸 件的壁厚差别愈大合金的线收缩率或弹性模量愈大，热应力愈大。定向凝固时，由于铸件各部分冷却速度 不一致，产生的热应力较大，铸件易出现变形和裂纹。现在学习的是第61页，共69页铸造应力、铸件的变形与裂纹及防止措施（2）收缩应力 铸件在固态收缩时，因受铸型、型芯、浇冒口等外力的阻碍而产生的应力称收缩应力。一般铸件冷却到弹性状态后，收缩受阻都会产生收缩应力。收缩应力常表现为拉应力。形成原因一经消除（如铸件落砂或去除浇口后）收缩应力也随之消之，因此收缩应力是一种临时应力。但在落砂前，如果铸件的收缩应力和热应力共同作用其瞬间应力大于铸件的抗拉强度时，铸件会产生裂纹。现在学习的是第62页，共69页铸造应力现在学习的是第63页，共69页铸造应力、铸件的变形与裂纹及防止措施2、减小和消除铸造应力的措施（1）合理地设计铸件的结构 铸件的形状愈复杂，各部分壁厚相差愈大，冷却时温度愈不均匀，铸造应力愈大。因此，在设计铸件时应尽量使铸件形状简单、对称、壁厚均匀。（2）采用同时凝固的工艺 所谓同时凝固是指采取一些工艺措施，使铸件各部分温差很小，几乎同时进行凝固。因各部分温差小，不易产生热应力和热裂，铸件变形小。设法改善铸型、型芯的退让性，合理设置浇冒口等。同时凝固的示意图，该工艺是在工件厚壁处加冷铁，冒口设薄壁处。现在学习的是第64页，共69页铸造应力、铸件的变形与裂纹及防止措施（3）时效处理是消除铸造应力的有效措施。时效分自然时效、热时效和共振时效等。所谓自然时效，是将铸件置于露天场地半年以上，让其内应力消除。热时效（人工时效）又称去应力退火，是将铸件加热到550650，保温24h，随炉冷却至150200T，然后出炉。共振法是将铸件在其共振频率下震动1060ndn，以消除铸件中的残留应力。现在学习的是第65页，共69页铸造应力、铸件的变形与裂纹及防止措施3、铸件的变形与防止如前所述，在热应力的作用下，铸件薄的部分受压应力,厚的部分受拉应力，但铸件总是力图通过变形来减缓其内应力。因此，铸件常发生不同程度的变形。铸件的变形往往使铸件精度降低，严重时可以使铸件报废，应予防止。因铸件变形是由铸造应力引起，减小和防止铸造应力的办法，是防止铸件变形的有效措施。现在学习的是第66页，共69页铸造应力、铸件的变形与裂纹及防止措施4、铸件的裂纹与防止当铸造内应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹。裂纹是严重的铸造缺陷，必须设法防止。裂纹按形成的温度范围分为热裂和冷裂两种。现在学习的是第67页，共69页铸造应力、铸件的变形与裂纹及防止措施（1）热裂 热裂的产生 一般是在凝固末期，金属处于固相线附近的高温时形成的。其形状特征是裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化颜色。铸件结构不合理，合金收缩大，型（芯）砂退让性差以及铸造工艺不合理等均可引发热裂。钢和铁中的硫、磷降低了钢和铁的韧性，使热裂倾向增大。热裂的防止 合理地调整合金成分（严格控制钢和铁中的硫、磷含量），合理地设计铸件结构，采用同时凝固的原则和改善型（芯）砂的退让性，都是防止热裂的有效措施。现在学习的是第68页，共69页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第69页，共69页