铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松
一铸件的凝固
1凝固方式:
铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区:1—固相区2—凝固区3—液相区
对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式
逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心
糊状凝固合金结晶温度范围很宽,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化.
中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间
2影响铸件凝固方式的因素
合金的结晶温度范围
范围小:凝固区窄,愈倾向于逐层凝固,如:砂型铸造,低碳钢逐层凝固,高碳钢糊状凝固2)铸件的温度梯度
合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固区窄)二合金的收缩
液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因.
1收缩的几个阶段
液态收缩:从金属液浇入铸型到开始凝固之前.液态收缩减少的体积与浇注温度质开始凝固的温度的温差成正比.2)凝固收缩:从凝固开始到凝固完毕.同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如:35钢,体积收缩率3.0%,45钢4.3%3)固态收缩:凝固以后到常温.固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示.
2影响收缩的因素1)化学成分:铸铁中促进石墨形成的元素增加,收缩减少.如:灰口铁C,Si↑,收↓,S↑收↑.因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩.2)浇注温度:温度↑液态收缩↑3)铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍.实际收缩小于自由收缩.∴铸型要有好的退让性.
3缩孔形成
在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔.纯金属,共晶成分易产生缩孔.*产生缩孔的基本原因:铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远远大于固态收缩.
4影响缩孔容积的因素(补充)
液态收缩,凝固收缩↑缩孔容积↑;2)凝固期间,固态收缩↑,缩孔容积↓;3)浇注速度↓缩孔容积↓;4)浇注速度↑液态收缩↑易产生缩孔
5缩松的形成
由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足,或者,因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至.
1)宏观缩松肉眼可见,往往出现在缩孔附近,或铸件截面的中心.非共晶成分,结晶范围愈宽,愈易形成缩松
2)微观缩松凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞---凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞.凝固区愈宽,愈易形成微观缩松,对铸件危害不大,故不列为缺陷,但对气密性,机械性能等要求较高的铸件,则必须设法减少.(先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三个收缩,先凝固的有凝,固二个收缩区----这也是形成微观缩松的基本原因.与缩孔形成基本原因类似)
6缩孔,缩松的防止办法
基本原则:制定合理工艺—补缩,缩松转化成缩孔.
顺序凝固:冒口—补缩
同时凝固:冷铁—厚处.减小热应力,但心部缩松,故用于收缩小的合金。
安置冒口,实行顺序凝固,可有效的防止缩孔,但冒口浪费金属,浪费工时,是铸件成本增加.而且,铸件内应力加大,易于产生变形和裂纹.∴主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金.非共晶成分合金,先结晶树枝晶,阻碍金属流动,冒口作用甚小.对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于糊状凝固,结晶开始之后,发达的树枝状骨状布满整个截面,使冒口补缩道路受阻,因而难避免显微缩松的产生.显然,选用近共晶成分和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的。
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