北京交通大学：《材料成型技术基础》课程教学资源（课件讲稿）金属塑性成形的工艺基础

1886材料成形工艺基础2.1金属塑性成形的工艺基础

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 2.1 金属塑性成形的工艺基础 主讲人：蔡刚毅 材料成形工艺基础

2. 1金属塑性成形工艺基础-1090JIAOTONG铸件凝固过程中，断面上一般存在三个区域：1.金属塑性成形概述固相区，凝固区，液相区2.金属的塑性成形性能凝固形式分为哪三种：及影响因素逐层凝固，糊状凝固，中间凝固影响凝固方式的因素：t液-固1.合金的结晶温度范围2.铸件的温度梯度

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 铸件凝固过程中，断面上一般存在三个区域： 固相区，凝固区，液相区 凝固形式分为哪三种： 影响凝固方式的因素： 1.合金的结晶温度范围， t液-固 2.铸件的温度梯度 逐层凝固，糊状凝固，中间凝固

2. 1金属塑性成形工艺基础1090JIAOTONG影响合金充型能力的主要因素1.金属塑性成形概述（1）合金的流动性，合金的种类、合金的成分（共晶成分最好）、杂质等2.金属的塑性成形性能(2)浇注条件及影响因素浇注温度七浇充型压力b)(3)铸型条件（吸热铸型蓄热能力b)铸型温度和传热能力）铸型中的气体(4)铸件结构

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 影响合金充型能力的主要因素 （1）合金的流动性，合金的种类、 合金的成分（共晶成分最好）、杂质等 （2）浇注条件 a）浇注温度t浇 b）充型压力 （3）铸型条件 a）铸型蓄热能力（吸热 和传热能力） b）铸型温度 c）铸型中的气体 （4）铸件结构

2. 1金属塑性成形工艺基础1090JIAOTONG收缩：铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程1.金属塑性中，其体积或尺寸缩减的现象。成形概述收缩过程三阶段：2.金属的塑液态收缩，凝固收缩，固态收缩性成形性能及影响因素充型能力强，有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸件；充型能力弱，容易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣缩孔等缺陷什么是缩孔？什么是缩松？形状特征？收缩收缩和是由于合金的得不到补充而在铸件内部形成的孔洞缩孔和缩松的预防措施？

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 收缩：铸造合金从浇注、凝固直至冷却到室温的过程 中，其体积或尺寸缩减的现象。 收缩过程三阶段： 液态收缩，凝固收缩 ，固态收缩 充型能力强，有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸 件； 充型能力弱，容易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣、 缩孔等缺陷 什么是缩孔？什么是缩松？形状特征？ 是由于合金的 收缩和 收缩 得不到补充而在铸 件内部形成的孔洞 缩孔和缩松的预防措施？

2. 1金属塑性成形工艺基础1090JIAOTONG2、全铸件中的缩孔与缩松1.金属塑性成形概述几点结论：2.金属的塑缩孔；合金，易形成性成形性能及影响因素缩松合金，易形成A逐层凝固合金B糊状凝固合金的部位，一缩孔总是出现在铸件?般在上部

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 2、铸件中的缩孔与缩松 几点结论： 逐层凝固合金 糊状凝固合金 A B 逐层凝固合金，易形成 缩孔； 糊状凝固合金，易形成 缩松 缩孔总是出现在铸件最后凝固的部位，一 般在上部

2. 1金属塑性成形工艺基础JIAOTONG缩孔缩松的形成规律1.金属塑性成形概述纯金属、共晶成分合金及凝固温度范围窄的合金，易产生缩孔。凝固温度范围宽的合金，易产生缩松，如远离共晶成分的合金。2.金属的塑浇注条件：浇注温度提高，过热度越大，收缩增大，缩松倾向增大。性成形性能及影响因素铸件结构：铸件壁越厚大，壁与壁连接不当，易产生缩孔、缩松。缩孔、缩松预防措施采用顺序凝固的原则。铸件凝固顺序：薄壁一厚壁一→冒口。合理选择铸造合金。合理使用冒口、冷铁和补贴。加压补缩

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 • 缩孔、缩松的形成规律  纯金属、共晶成分合金及凝固温度范围窄的合金，易产生缩孔。  凝固温度范围宽的合金，易产生缩松，如远离共晶成分的合金。  浇注条件：浇注温度提高，过热度越大，收缩增大，缩松倾向增大。  铸件结构：铸件壁越厚大，壁与壁连接不当，易产生缩孔、缩松。 • 缩孔、缩松预防措施  采用顺序凝固的原则。铸件凝固顺序：薄壁→厚壁→冒口。  合理选择铸造合金。  合理使用冒口、冷铁和补贴。  加压补缩

2. 1金属塑性成形工艺基础一Bt10903、铸造内应力JIAOTONG1.金属塑性塑性状态：成形概述以框形铸件为例弹性状态：趣頭2.金属的塑性成形性能及影响因素七临1--IIIIT3ToTiT2时间 T框形铸件变形的防止1D同时凝固；2)反变形法；

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 3、铸造内应力 塑性状态： 弹性状态： 变形的防止 1) 同时凝固； 2）反变形法；

2. 1金属塑性成形工艺基础1090JIAOTON残余应力的消除方法：时效处理裂纹裂纹和铸件的裂纹包括1.金属塑性成形概述热应力的影响因素①合金种类，S反应生成FeS（热裂纹）；P（冷裂纹）2.金属的塑②铸型性质性成形性能铸件冷却速度快慢主要取决于铸型的蓄热系数。蓄热系数愈大，铸及影响因素件冷却速度愈快，引起的温差愈大，因此产生的热应力也愈大。判断：金属型比砂型容易引起更大的热应力。③铸件结构铸件壁厚差越大，温差越大，引起的热应力也就越大。从减小铸件热应力出发，设计铸件应力求壁厚均匀，热应力的预防（a）铸造合金方面-E和线膨胀（b）合理设计铸件结构，尽量使壁厚均匀。(c)采用同时凝固原则

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 残余应力的消除方法：时效处理 铸件的裂纹包括 裂纹和 裂纹 热应力的影响因素 ① 合金种类，S反应生成FeS（热裂纹）；P（冷裂纹） ② 铸型性质 铸件冷却速度快慢主要取决于铸型的蓄热系数。蓄热系数愈大，铸 件冷却速度愈快，引起的温差愈大，因此产生的热应力也愈大。 判断：金属型比砂型容易引起更大的热应力。 ③ 铸件结构 铸件壁厚差越大，温差越大，引起的热应力也就越大。从减小铸件 热应力出发，设计铸件应力求壁厚均匀。 热应力的预防 （a）铸造合金方面 -E和线膨胀 （b）合理设计铸件结构，尽量使壁厚均匀。 （c）采用同时凝固原则

2.1金属塑性成形工艺基础一Bt1090JIAOTONG二、常用造型方法及其选择1.金属塑性成形概述造型方法2.金属的塑手工造型机器造型性成形性能及影响因素分模造型三箱造型挖砂造型活块造型刮板造型地坑造型整模造型为了正确地选择造型方法，必须对各种造型方法的特点有所了解

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 金属塑性成形工艺基础 二、常用造型方法及其选择 整 模 造 型 分 模 造 型 挖 砂 造 型 活 块 造 型 三 箱 造 型 刮 板 造 型 地 坑 造 型 造 型 方 法 手工造型 机器造型 为了正确地选择造型方法，必须对各种造型方法 的特点有所了解

型砂熔模铸造种类金属型铸造低压铸造压力铸造离心铸造陶瓷型铸造铸造铸造比较项目适用合金的范不限制碳钢和合以高熔点合以有色金为以有色金为主有色合金黑色金属围主金钢为主金为主铜合金中小件，铸中小件不限制一般1，孔铝合金2~3通常壁厚2~5铜合金@2其它0.为@@7小壁厚范围（mm7，孔@1.铸铁>4铸钢最小壁厚0.7>5有色合金35~1孔@5~2.00.7表面粗糙度（um)粗糙6.3~1.612.5~6.312.5~1.63.2~0.86.3~1.6CT4CT6CT4尺寸公差（mm）CT6CT6CT11~13金属利用率70909070809570~90结晶粗结晶粗结晶粗铸件内部质量结晶细结晶细结晶细结晶细中等低中等中等高高可达240箱生产率（机械化自动化后）/h各类铸件发动机、电器汽车、电各种套、应用举例刀具、机各类模具发动机、汽械叶片、车、飞机、环、筒、零件：叶轮：器仪表、测量仪表、拖拉机、电壳体：箱体等辊、叶轮照相器材等电风设备器零件等国防工业等零件等

1.金属塑性 成形概述 2.金属的塑 性成形性能 及影响因素 2.1 特种铸造与砂型铸造的比较 金属塑性成形工艺基础