金属液态成形原理专项培训(powerpoint 50页)
51页1、 金属液态成形原理 主要内容主要内容 1 1 液态金属的结构和性质液态金属的结构和性质 2 2 铸件凝固过程中的传热铸件凝固过程中的传热 3 3 液态金属的结晶液态金属的结晶 4 4 铸件凝固组织及控制铸件凝固组织及控制 5 5 铸件中的缺陷及其控制铸件中的缺陷及其控制 本课程的本课程的理论基础理论基础 物理化学物理化学 金属学原理金属学原理 冶金原理冶金原理 流体力学流体力学 传热学传热学 参参 考考 书书 1 1、铸件形成理论基础,李庆春等,、铸件形成理论基础,李庆春等, 机械工业出版社,机械工业出版社,19821982 2 2、铸件形成理论,安阁英,、铸件形成理论,安阁英, 机械工业出版社;机械工业出版社;19901990 4 4、金属液态成形原理,戴斌煜等,、金属液态成形原理,戴斌煜等, 国防工业出版社,国防工业出版社,20102010 绪绪 论论0.10.1金属液态成形的概念和特点金属液态成形的概念和特点u金属液态成形概念金属液态成形概念 金属液态成形金属液态成形(又称铸造),是指将熔融金(又称铸造),是指将熔融金属(合金)在属(合金)在重力场重力场或其他或其他外力场外力场(
2、压力、离(压力、离心力、电磁力、振动惯性力等)作用下浇入一心力、电磁力、振动惯性力等)作用下浇入一定铸型中,冷却并凝固而获得具有型腔形状制定铸型中,冷却并凝固而获得具有型腔形状制品的成形方法。液态金属凝固成形所获得的制品的成形方法。液态金属凝固成形所获得的制品称之为品称之为铸件铸件。金属液态成形工艺流程金属液态成形工艺流程u液态金属成形特点液态金属成形特点 1 1、适应性强、适应性强 对任何大小的零件,从几克重到几百吨的零对任何大小的零件,从几克重到几百吨的零件;从仅件;从仅0.2mm0.2mm的薄壁零件,到数米厚度零件;的薄壁零件,到数米厚度零件;从小到几毫米,大到几十米的零件;从形状简单从小到几毫米,大到几十米的零件;从形状简单到任意复杂的零件都可以通过铸造方法制造出到任意复杂的零件都可以通过铸造方法制造出来。来。 2 2、适用材料范围广泛、适用材料范围广泛 不仅金属材料,几乎所有工程材料,如陶瓷、不仅金属材料,几乎所有工程材料,如陶瓷、有机高分子、复合材料等,特别是有机高分子、复合材料等,特别是脆性材料脆性材料都可都可采用液态成形技术。采用液态成形技术。 3 3、成本低、成本低n
3、铸件的形状及尺寸与零件非常接近,因此可减铸件的形状及尺寸与零件非常接近,因此可减 少材料消耗和后续加工量少材料消耗和后续加工量n可以大量利用废、旧金属材料和再生资源可以大量利用废、旧金属材料和再生资源n易于实现机械化生产,生产效率较高易于实现机械化生产,生产效率较高炼钢炼钢 浇注浇注 铸件铸件典型铸件典型铸件缸盖缸盖缸体缸体排气管排气管轮毂轮毂铸造压气机叶片铸造压气机叶片轧钢机机架(铸钢,轧钢机机架(铸钢,轧钢机机架(铸钢,轧钢机机架(铸钢,400400400400吨)吨)吨)吨) 三峡工程用水轮机叶轮(三峡工程用水轮机叶轮(450450吨)吨) 特大型铝合金铸件净重(特大型铝合金铸件净重(2.72.7吨)吨) 金属液态成形的基本过程是金属液态成形的基本过程是充填铸型充填铸型和和冷却凝冷却凝固固。这两个基本过程在各种不同条件下完成,形。这两个基本过程在各种不同条件下完成,形成多种铸造技术与凝固技术。成多种铸造技术与凝固技术。 液态金属的充型过程是铸件形成的第一个阶液态金属的充型过程是铸件形成的第一个阶段,段,使金属材料获得所要求的几何形状。使金属材料获得所要求的几何形状。 许多铸造缺陷
4、都是在充型不利的情况下产生许多铸造缺陷都是在充型不利的情况下产生的。因此,了解并控制充型过程是获得优质铸件的。因此,了解并控制充型过程是获得优质铸件的重要条件。的重要条件。u液态成形与凝固学液态成形与凝固学 凝固是铸件成形过程的核心凝固是铸件成形过程的核心,它决定着铸件的,它决定着铸件的凝固组织凝固组织和和铸造缺陷铸造缺陷的形成,因而也决定了铸件的形成,因而也决定了铸件的内在质量和力学性能。的内在质量和力学性能。 这两个基本过程在各种不同条件下完成,形成这两个基本过程在各种不同条件下完成,形成多种铸造技术与凝固技术多种铸造技术与凝固技术。l凝固学凝固学一门研究液态到固态转变过程的基一门研究液态到固态转变过程的基 本理论。本理论。 研究对象研究对象:凝固过程的传热、传质和液体流动。:凝固过程的传热、传质和液体流动。l几乎所有的金属及合金在成为被人们使用的工几乎所有的金属及合金在成为被人们使用的工件或器件以前都要经过件或器件以前都要经过凝固凝固阶段。阶段。l凝固理论的主要应用凝固理论的主要应用金属液态成形(金属液态成形(是一是一种非常经济的成形方法)。种非常经济的成形方法)。0.20.2凝
5、固理论的研究进展凝固理论的研究进展l金属凝固理论的发展金属凝固理论的发展l凝固技术的发展凝固技术的发展l计算机的应用计算机的应用l金属凝固理论的发展金属凝固理论的发展 近代凝固理论大约经历了以下几个阶段:近代凝固理论大约经历了以下几个阶段:u2020世纪世纪6060年代前形成了完整的年代前形成了完整的经典凝固理论经典凝固理论, 主要包括:主要包括: 完整晶体生长理论;晶体缺陷生长理论;成分完整晶体生长理论;晶体缺陷生长理论;成分过冷理论;凝固过程扩散场的理论解;两相区流过冷理论;凝固过程扩散场的理论解;两相区流动效应;平方根定律等。动效应;平方根定律等。u2020世纪世纪6060年代后的较长一段时间内,研究的重年代后的较长一段时间内,研究的重点放在点放在经典理论的应用经典理论的应用上。上。 Chalmers Chalmers等人提出等人提出“激冷等轴晶游离激冷等轴晶游离”理论,理论, Jackson Jackson等人提出等人提出“枝晶熔断枝晶熔断”及及“结晶雨结晶雨”理论,用动态的观点来研究和分析凝固过程,以理论,用动态的观点来研究和分析凝固过程,以此为指导有效地控制了此为指导有效地
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