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        铸件的凝固和收缩方式对铸件缺陷的影响

        来源:合肥安丽禹杰环保科技有限公司 发布日期:2021-03-24 访问量:1288

        合金凝固温度范围和铸件温度梯度会影响铸件的凝固方式,化学成分不同,浇筑温度和铸件结构会影响逐渐收缩。

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        (一)铸件的凝固方式和影响因素。

        1.铸件的凝固方式。

        (1)逐层凝固方式。

        合金在凝固过程中,其断面上的固相和液相通过一条界线明确分离,该凝固方式称为逐层凝固。常见合金,如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金和一些真正的铜属于逐层凝固的合金。

        (2)糊状凝固方式。

        合金在凝固过程中先呈胶状后凝固,这种凝固方式称为胶状凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜、一些真的吗???等等都是糊状凝固的合金。

        (3)中间凝固方式。

        大多数合金的凝固介于逐层凝固和胶状凝固之间,称为中间凝固方式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。

        2.凝固方式的影响因素。

        (1)合金凝固温度范围的影响。

        合金的液相线与固相交叉,或间隔小,金属逐层凝固的两条相线之间的距离大,则倾向于糊状凝固的两条相线之间的距离小,则倾向于中间凝固方式。

        (2)铸件温度梯度的影响。

        加大温度梯度,合金的凝固方式可以逐层凝固转化,相反铸件的凝固方式可以向糊状凝固转化。

        (二)铸造合金的收缩。

        铸造合金在从液态冷却到室温的过程中,其体积和尺寸缩小的现象称为缩小。主要包括以下三个阶段

        1.液体收缩金属在液体时因温度降低而产生的体积收缩。

        2、凝固收缩熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液体收缩和凝固收缩是铸件产生收缩孔和松动的基本原因。

        3、固态缩水金属在固态时因温度降低而产生的体积收缩。固态收缩严重影响铸件的形状和尺寸精度,是铸造应力、变形和裂纹等缺陷的基本原因。

        (3)影响合金收缩的因素。

        1.化学成分不同成分的合金收缩率一般也不同。常用铸造合金中铸刚的收缩最大,灰铸铁最小。

        2、浇注温度合金浇注温度越高,过热越大,液体收缩越大。

        3.铸件结构与铸件条件铸件冷却收缩时,由于其形状、尺寸的不同,各部分的冷却速度不同,收缩不一致,相互阻碍,加上铸件和型芯对铸件收缩的阻力,铸件的实际收缩率总是低于自由收缩率。这种阻力越大,铸件的实际收缩率就越小。

        (四)收缩对铸件质量的影响。

        1.收缩孔和收缩松动。

        (1)缩孔的形成。

        缩孔总是出现在铸件的上部或最后凝固的部位,其外形特征是内表面粗糙,形状不规则,多接近倒锥形。通常,缩孔隐藏在铸件的内部,有时只能通过切削加工暴露。缩孔形成的主要原因是液体收缩和凝固收缩。

        (2)松弛的形成。

        宏观收缩松多分布在铸件的最后凝固部位,显微收缩松是晶粒之间存在的微孔,形成收缩松的主要原因也是液体收缩和凝固收缩。(3)防止缩孔、松预防措施。

        a)采用定向凝固原则所谓定向凝固,是使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。出口和冷铁的合理使用,可以凝固铸件的方向性,有效地消除收缩孔动。

        b)合理确定铸件的浇注位置、内浇道位置和浇注技术的浇注位置的选择应遵循方向性凝固原则的内浇设置在铸件厚壁或接近出口的合理选择浇注温度和浇注速度,不增加其他缺陷,应尽量降低浇注温度和浇注速度。

        2.铸造应力、变形、裂纹。

        在铸件的凝固和今后的冷却过程中,随着温度的下降和收缩,这种收缩受到阻碍,铸件内产生应力,产生变形和裂纹,这种缺陷严重影响铸件的质量。

        (1)铸造应力的产生。

        铸造应力根据其原因分为三种

        a)热应力铸件在凝固和冷却过程中,由于不均衡收缩而引起的应力。

        b)固态相变应力铸件由固态相变、各部分体积不均衡变化引起的应力。

        c)收缩应力铸件在固体收缩时,受铸型、型芯、浇口、箱子等外力的阻碍产生的应力。

        铸件铸造后存在于铸件不同部位的内应力称为残留应力。

        (2)铸造应力的防止和消除措施。

        a)采用同时凝固的原则同时凝固是指通过设置冷铁、配置浇口位置等技术措施,使铸件温差尽可能小,基本实现铸件各部分在同一时间凝固。

        b)提高铸造温度。

        c)改善铸造型和芯的退让性。

        d)进行应力退火。

        (3)铸件的变形和防止。

        铸件的变形包括铸件凝固后的变形和随后的切削加工变形。防止铸件变形有以下方法

        a)采用反变形法可以在图案上制作与铸件变形量相等的方向相反的预变形量来抵消铸件的变形,该方法称为反变形法。

        b)进行应力退火铸件机加工前进行应力退火,稳定铸件尺寸,降低切削加工的变形程度。

        c)安装工艺肋可在易变形的部位安装工艺肋,以防铸件铸态变形。

        (4)铸件的裂纹和防止。

        a)铸件裂纹的分类及其形状。

        铸件一般有热裂纹和冷裂纹两种裂纹方式。固态合金的线收缩受到阻碍,产生的应力超过该温度合金的强度时,即产生热裂纹的冷裂纹是铸件处于弹性状态时,铸造应力超过合金的强度极限。热裂纹一般沿结晶界产生和发展,其外形曲折短,裂纹内表面氧化色冷裂纹多为结晶断裂,裂纹细小,外形连续直线或光滑曲线状,裂纹内清洁,有时为轻微氧化色。

        b)防止铸件裂纹。

        为了有效防止铸件裂纹的发生,应采取尽可能减少铸造应力的措施。同时,金属在熔炼过程中,应严格控制金属凝固温度范围内可能扩大的元素的添加量和钢铁中的硫和磷含量。


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