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                                  铸造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?#23637;?#31243;。铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。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?#22791;?#30340;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,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。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15~17世纪,德、法等国先后敷设了不少向?#29992;?#20379;饮用水的铸铁管道。18世纪的工业革命?#38498;螅?#33976;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?#27604;?#20855;有良好的机械加工性能;另一个原因是机械工业本身?#25512;?#20182;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。在这一时期内开发出大量性能优越,品?#22336;?#23500;的新铸造金属材料,如球墨铸铁,能焊?#25317;?#21487;锻铸铁,超低碳不锈钢,铝铜、铝硅、铝镁合金,钛基、镍基合金等,并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺,使铸件的适应性更为广泛。50年代?#38498;螅?#20986;现了湿砂高压造型,化学硬化砂造型和造芯,负压造型?#32422;?#20854;他特种铸造、抛丸清理等新工艺,使铸件具有很高的形状、尺寸精度和良好的表面光洁度,铸造车间的劳动条件和环境卫生也大为改善。20世纪以来铸造业的重大进展中,灰铸铁的孕育处理和化学硬化砂造型这?#36739;?#26032;工艺有?#30424;?#27530;的意义。这?#36739;?#21457;明,冲破了?#26377;?#20960;千年的传统方法,给铸造工艺开辟了新的领域,对提高铸件的竞争能力产生了重大的影响。铸造一般按造型方法来分类,习惯上分为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、泥型铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等;一类以金属作为主要铸型材料,如金属型铸造、离心铸造、连续铸造、压力铸造、低压铸造等。铸造工艺可分为三个基本部分,即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料,它是以一种金属元素为主要成分,并加入其他金属或非金属元素而组成的合金,习惯上称为铸造合金,主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。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?#24066;?#27975;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、?#29943;?#28809;等。
                                  硬质合金的介绍 TIME: 2019-01-15
                                  硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、?#36879;?#34432;等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃?#27604;?#26377;很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料,如硬质合金锯片、车刀、?#36710;丁?#21032;刀、钻头、镗刀等,用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材,也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微?#20934;?#31881;末为主要成分,以钴(Co)或镍(Ni)、钼(Mo)为粘结剂,在真空炉或氢气还原炉中?#25112;?#32780;成的粉末冶金制品。ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等,由于硬度和熔点特别高,统称为硬质合金。下面以碳化物为重点来?#24471;?#30828;质含金的结构、特征和应用。ⅣA、ⅤA、ⅥA族金属与碳形成的金属型碳化物中,由于碳原?#24433;?#24452;小,能填充于金属品格的空隙中并保留金属原有的晶格形式,形成间隙固溶体。在适当条件下,这类固溶体还能继续溶解它的组成元素,直到达到饱和为止。因此,它们的组成可以在一定范围内变动(例如碳化钛的组成就在TiC0.5~TiC之间变动),化学式不符合化合价规则。当溶解的碳含量超过某个极限时(例如碳化钛中Ti︰C=1︰1),晶格型式将发生变化,使原金属晶格转变成另一?#20013;?#24335;的金属晶格,这时的间充固溶体叫做间充化合物。金属型碳化物,尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属碳化物的熔点都在3273K以上,其中碳化铪、碳化钽分别为4160K和4150K,是当前所知道的物质中熔点最高的。大多数碳化物的硬度很大,它们的显微硬度大于1800kg·mm2(显微硬度是硬度表示方法之一,多用于硬质合金和硬质化合物,显微硬度1800kg·mm2相当于莫氏一金刚石一硬度9)。许多碳化物高温下不易分解,抗氧化能力比其组分金属?#20426;?#30899;化?#35328;?#25152;有碳化物中热稳定性最好,是一?#22336;?#24120;重要的金属型碳化物。然而,在氧化气氛中,所有碳化物高温下都容易被氧化,可以说这是碳化物的一大弱点。除碳原子外,氮原子、硼原子?#26448;?#36827;入金属晶格的空隙中,形成间充固溶体。它们与间充型碳化物的性质相似,能导电、导热、熔点高、硬度大,同时脆性也大。硬质合金的基体由两部分组成:一部分是硬化相;另一部分是粘结金属。硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物,如碳化钨、碳化钛、碳化钽,它们的硬度很高,熔点都在2000℃以上,有的甚至超过4000℃。另外,过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性,也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。粘结金属一般是铁族金属,常用的是钴和镍。制造硬质合金时,选用的原料粉末粒度在1~2微米之间,且纯度很高。原料按规定组成比例进行配料,加进酒精或其他介质在湿式球磨机中湿磨,使它们充分混合、粉碎,经干燥、过筛后加入蜡或胶等一类的成型剂,再经过干燥、过筛制得混合料。然后,把混合料制粒、压型,加热?#27975;?#36817;粘结金属熔点(1300~1500℃)的时候,硬化相与粘结金属便形成共晶合金。经过冷却,硬化相分布在粘结金属组成的网格里,彼此紧密地联系在一起,形成一个牢固的整体。硬质合金的硬?#28909;?#20915;于硬化相含量和晶粒粒度,?#20174;?#21270;相含量越高、晶粒?#36739;福?#21017;硬度也越大。硬质合金的韧性由粘结金属决定,粘结金属含量越高,抗弯强度越大。用途1923年,德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10%~20%的钴做粘结剂,发明了碳化钨和钴的新合金,硬度仅次于金刚石,这是世界上人工制成的第一种硬质合金。用这种合金制成的刀具切削钢材时,?#24230;?#20250;很快磨损,甚至刃口崩?#36873;?929年美国的施瓦?#30446;品?#22312;原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复?#25945;?#21270;物,改善了刀具切削钢材的性能。这是硬质合金发展史上的又一成就。硬质合金还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴?#23567;?#21943;嘴等。近二十年来,涂层硬质合金也问世了。1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具,刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金,表面碳化钛涂层的厚度不过几微米,但是与同牌号的合金刀具相比,使用寿命延长了3倍,切削速度提高25%~50%。20世纪70年代已出现第四代涂层工具,可用来切削很难加工的材料。
                                  砂型铸造工艺 TIME: 2019-01-08
                                   型砂的制备  制造砂型的材料称为造型材料,用于制造砂型的材料习贯上称为型砂,用于制造砂芯的造型材料称为芯砂。通常型砂是由原砂(山砂或河砂)、粘土和水按一定比例 混合而成,其中粘土约为9%,水约为6%,其余为原砂。有时还加入少量如煤粉、植物油、木屑等附加物以提高型砂和芯砂的性能。紧实后的型砂结构如图2-2所示。图2-2 型砂结构示意图1—砂粒 2—空隙 3—附加物 4—粘土膜 型砂和芯砂的质量直接影响铸件的质量,型砂质量 不好会使铸件产生气孔、砂眼、?#25104;啊?#22841;砂等缺陷。良好的型砂应具备下?#34892;?#33021;: 1)透气性型 高温金属液浇入铸型后,型内充满大?#31185;?#20307;,这些气体必须由铸型内顺利 排出去,型砂这种能让气体透过的性能称为透气性。否则将会使铸件产生气孔、浇不足等缺陷。铸型的透气性受砂的粒度、粘土含?#20426;?#27700;分含量及砂型紧实度等因素的影响。砂的粒度?#36739;浮?#31896;?#33391;?#27700;分含量越高、砂型紧实度越高,透气性则越差 2) 强度 型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。型砂必须具备足够高的强度才能在造型、搬运、合箱过程中不引起塌陷,浇注时也不会破坏铸型表面。型砂的强度也不宜过高,否则会因透气性、退让性的下降,使铸件产生缺陷。  3) 耐火性 高温的金属液体浇进后对铸型产生强烈的热作用,因此型砂要具有抵抗高温热作用的能力即耐火性。如造型材料的耐火性差,铸件易产生?#25104;啊?#22411;砂中SiO2含量越多,型砂颗粒越大,耐火性越好。 4) 可塑性 指型砂在外力作用下变形,去除外力后能完整地保持已有形状的能力。造型材料的可塑?#38498;茫?#36896;型操作方便,制成的砂型形状准确、轮廓清晰。 5) 退让性 铸件在冷凝时,体积发生收缩,型砂应具有一定的被压缩的能力,称为退让性。型砂的退让性不好,铸件易产生内应力或开?#36873;?#22411;砂?#27975;?#23454;,退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让性。
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