热加工工艺基础1.课程的性质和任务1.课程的性质和任务2.课程概论2.课程概论2.2机械零件加工工艺3.材料的发展公元前1200年左右，人类进入了铁器时代，开始使用的是铸铁，以后制钢工业迅速发展，称为18世纪产业革命的重要内容和物质基础。3.材料的发展4.1铸造毛坯熔炼金属，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，称为铸造。锻造毛坯锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它是锻造与冲压的总称，属于压力加工的范畴。第一篇金属液态成形加工工艺重点：铸造生产的特点、实质与应用，合金的铸造性能，各种铸造方法的特点，铸件结构工艺性。第一章：液态成形理论基础1）适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）2）成本低3）工序多，质量不稳定，废品率高4）机械性能较同样材料的锻件差原因：晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀含碳0.3%的铸钢与锻钢机械性能比较3、铸造的应用1.1液态金属的凝固是一个形核与长大的过程。有如下特点：以非匀质形核为主，以枝晶方式生长为主。1.1.1铸件的组织影响凝固组织的主要因素有炉料、铸件的冷却速度和生产工艺。凝固组织的晶粒越小，其机械性能越好。可通过增加过冷度、加少量变质剂、振动等方式细化晶粒。1.1.2铸件的凝固方式及影响因素1）逐层凝固:纯金属或共晶成分合金在凝固过程中不存在液、固并存的凝固区，以逐层凝固方式凝固。2）糊状凝固：当合金的结晶温度范围很宽时，且铸件断面上的温度分布较为平坦，液、固共存的凝固区贯穿整个断面。以此方式凝固。3）中间凝固：介于上述二者之间。影响铸件凝固方式的主要因素：1）合金的结晶温度范围：结晶温度范围越宽，越趋于糊状凝固。2）铸件的温度梯度：温度梯度越陡，凝固区越窄。温度梯度取决于铸件合金的性质、铸型的蓄热能力、浇注温度。合金的凝固温度越低，导热率越高、结晶潜热越大，铸件温度梯度越小；铸型的蓄热能力越强，铸件温度梯度越大；浇注温度越高，铸件温度梯度越小。铸件断面的温度梯度主要取决于：1合金的性质：合金的凝固温度越低，导热率越高，结晶潜热越大，铸件内部温度均匀化能力越大，铸件断面温度梯度越小(如多数铝合金)。2铸型的蓄热能力铸型蓄热能力越强，对铸件的激冷能力越强，铸件断面温度梯度越大。3浇注温度浇注温度越高，带入铸型中热量增多．铸件的温度梯度减小。1.2合金的铸造性能是合金在铸造生产中表现出来的工艺性能。主要包括流动性、收缩性、吸气性等。1.2.1合金的流动性与充型能力流动性:液态金属本身的流动能力。与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。充型能力：合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。流动性好的合金，易于充满薄而复杂的型腔。有利于气体和夹杂物上浮排除，有利于铸件凝固时的补缩。流动性不好的合金，其充型能力差，易产生浇不足、冷隔、气孔、缩孔、缩松、热裂纹等缺陷。熔融合金的流动性通常以“螺旋形试样”(图1-3)长度来衡量。在相同的浇注条件下，将液态合金浇注到螺旋形标准试样所形成的铸型中，浇注冷凝后，测出其实际螺旋线长度，测得的螺旋线长度越长，表明合金的流动性越好。影响合金流动性的因素(3)浇注条件①浇注温度浇注温度对合金流动性的影响很显著。绕注温度越高，液态金属的粘度越低，且因其过热度高，金属液含热量多，保持液态时间长，有利于提高合金的流动性。但浇注温度过高，铸件容易产生绍孔、缩松、粘砂、气孔等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不要过高。通常，灰口铸铁的浇注温度为1200-1380度，铸钢为l520—1620度，铝合金为680—780度。②充型压力液态合金在流动方向上所受的压力越大，充型能力越好。砂型铸造时，充型压力是由直浇道所产生的静压力形成的，故直浇道的压力必须适当。而压力铸造、离心铸造因增加了充型压力，充型能力较强，金属液的流动性也较好。(4)铸型的充填条件①铸型的蓄热能力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。②铸型温度浇注前将铸型预热到一定温度，减少了铸型与熔融金属间的温度差，减缓了合金的冷却速度，延长合金在铸型中流动时间，合金流动性提高。③铸型中的气体在金属液的热作用下，型腔中的气体膨胀，型砂中的水分汽化，煤粉和其他有机构燃烧，将产生大量气体，如果铸型排气能力差，浇注时产生的大量气体来不及排出．气体压力将增大，必然阻碍熔融金属的充型。④铸型结构当铸件壁厚过小，壁厚急剧变化、结构复杂，或有大的水平面时，均会使合金充型困难。1.2.2合金的收缩性1收缩的概念铸件在液态、凝固态、固态冷却过程中所发生的体积和尺寸减小的现象。收缩的三个阶段液态