离心铸造金属型铸造工艺概述材料科学工程科

　　金属型铸造工艺概述_材料科学_工程科技_专业资料。金属型铸造工艺概述 2020年4月18日星期六 ? 工艺过程（概述） ? 金属型铸造的优缺点 ? 应用范围 节 概述 工艺流程 一、概述 ?工艺特点： ? 一型多铸，铸件精度高，力学

　　金属型铸造工艺概述 2020年4月18日星期六 ? 工艺过程（概述） ? 金属型铸造的优缺点 ? 应用范围 节 概述 工艺流程 一、概述 ?工艺特点： ? 一型多铸，铸件精度高，力学性能好，但成本高，主要用于大 批大量生产铜、铝、镁等非铁合金铸件。 二、金属型铸造的优点： ?（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。 ?（2）铸件的精度和表面光?洁由于度铸比件砂金型属铸在金件属高型，中而冷且得较质快量，和铸尺 寸稳定； 件对热节敏感度低，液态金属中过饱和气 ?稳（度3）等金，属保型证可获方得便优?铸铸采质一造用铸般精各件都度体 故小种。一不 力于工般易 学C为艺T析 性C8措出 能。T7， 比施-1铸 砂控0级件 铸制，致 好凝轻密 。合固度金顺高可。序达晶、C粒T充细7-填9小。平。砂 ?1?（（5～45））30铸不％件用；的砂工或艺者收少?R表得 用a1面率砂2.光5高，μ洁m，一度液般Ra体可3.2金节-12属约.5μ耗造m量型。砂减材铸少料一，8般0一～都般大10于可0％节；约 环境好； ?（6）工序简单，便于实现生产管理；易实现机械化和自动化 ，生产效率高； 金属型铸造的不足之处： （1）小壁厚不小于2mm； （2）金属型不透气，必须采取一定措施导出气体； （3）无退让性，易产生裂纹和变形，不适合热裂倾向大的合金； （4）金属型制造成本高；铸件外形不宜太复杂。不能生产大型铸 件，必须在批量较大时才能显出经济效益； （5）金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注 速度，铸件在铸型中停留的时间，离心铸造以及所用的涂料等，对铸件的 质量的影响甚为敏感，需要严格控制。 三、金属型铸造的应用范围 ? 合金种类 ?除热裂倾向大的合金，常用铸造合金都可利用金属 型铸造。 ?铸件形状和大小 ?一般金属型铸造适用于形状不太复杂的中小 ? 尺寸精度和表面粗铸 冷糙件 式度。 发非 动铁 机合 缸金 盖可 、铸 液较 压复泵杂壳的体铸、件各，种例壳如体气等 ? 生产规模 。钢铁合金只能铸形状简单的铸件。 ?有色金属铸件质量在几千克到几十千克，钢 ?一般只有成批或大量铁生铸产件时质使量用在。几但十一到般几航百千克。 空件不受此限制。 第二节 金属型铸件成形特点 ? 导热性特点引起的铸件成形特点 ? 没有透气性引起的铸件成形特点 ? 无退让性引起的铸件成形特点 1. 由金属型材料的导热性能所引起的铸件成型特点 ? 金属液浇入型腔，就把热量传递给金属型壁。 ? 型壁有两方面变化 ? (1)蓄热：把热量积蓄起来，温度升高，发生膨胀 ? (2)传热：把热量散发到周围介质中去 ? 系统发生的变化 ? (1)液体金属通过型壁散失热量, 凝固、收缩 ? (2)铸型获得热量，升高温度产生膨胀 ? 结果在铸件与型壁之间，形成了间隙。 ? 形成铸件—间隙—金属型散热系统 ?1.1 金属型传热模型 ? t℃? 4 3 2 1 ? 为使热交换问题讨论简化起见， ? t0 现对板型铸件进行分析。 ?t1 ? ?假定： ?（1）系统是稳定传热 ?（2）系统中各组元温度均呈直线）在热交换过程中，离心铸造通过系统中 ? 图2-4 铸件-间隙-金属 型系统的温度分布 1-金属型 2-间隙 各组元的比热流（单位时间、单位面 ? 积通过的热量）q都相同 心 3-铸件 4-铸件中 ?根据付立叶定律，q值可用下述三式表示： ? t℃? 4 3 2 1 ? t0 ?（1 ?t1 ） ? ?（2 ） t2 ? t3 ? x1 x2 x3 ?（3） ? 图2-4 铸件-间隙-金属 ? 型系统的温度分布 ? 1-金属型 2-间隙 ?λ1、λ2、λ3 分别为铸件、间隙和金属型的导热系数。单位? w/m ℃ 3-铸件 4-铸件中 ? x1、x2、x3 分别为铸件、间隙和金属型的厚度 。单位m 心 ?（1）+（2）+（3） 得： ?整理得： ?分别为三者的热阻 ?分析： ?（1）比热流 q 与铸件断面中心温度和金属型表面温度之 ?差（t0-t3）成正比，而与热阻之和（ ）成反比. ?（2）比热流愈大，铸件冷却强度愈大. ?（3）铸件材质、尺寸一经确定，其热阻 、t0 即为定值。此 时比热流q的大小就取决于 、 和t3的大小，下面分析它 们对q的影响。离心铸造离心铸造 ?1.2金属型对传热的影响 ? 1.2.1关于型壁热阻 的影响 ? 金属型壁导热系数λ3愈大，则其热阻愈小，铸件的 冷却速度愈强 ? 常用金属材料导热系数λ（w/m. ℃ ） 铸铁 铸钢 铸铝 铸铜 39.5 46.4 373.6 390.9 ? 可见，铜铸型比铁铸型冷却速度要大，所以连铸 结晶器用铜结晶器。 ?1.2.2 型壁厚度x3 的影响 ? 如果型壁 x3 愈大，其热阻愈大，按公式q 愈小，这不符合实际情况。这 是因为在热交换过程中，除了导热外，还兼有蓄热作用，而公式中却未反应型壁 的蓄热能力。 ?假定金属型壁与铸件接触面为F（m2），离心铸造密度 ?比热容c3（单位J/kg.℃）型壁温度场平均温度t均℃， ?则金属型蓄热量Q可表示为 ?Q＝F× ?× ?×c3×t均（J） ?可见 ?愈大，Q愈大 ?由于金属型蓄热和导热能力是相互依赖 的 ? λ3很大， 的增加为其蓄热量的 增加创造了条件，这样型壁能迅速从间隙 吸收大量热量，从而提高了铸件的冷却速 度。但当超过一定值时，铸件的冷却速度 变化不大，这主要由于铸型的热传导性能 决定了型壁中离工作表面较远的地方温度 不能升得太高，该处的金属型壁也就起不 到蓄热作用。 ?铸件凝固时间，离心铸造秒 ? 金属型厚壁，毫米 ?1-平板铸件 2-圆柱形铸件 ?1.2.3 t3
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