鑄件的凝固過程如果沒有合理的控制,鑄件易產生縮孔,縮松
1、鑄件的凝固方式:
鑄件凝固過程中,其斷面上一般分為三個區:1—固相區2—凝固區3—液相區
對凝固區影響較大的是凝固區的寬窄,依此劃分凝固方式
逐層凝固:純金屬,共晶成分合金在凝固過程中沒有凝固區,斷面液,固兩相由一條界限清楚分開,隨溫度下降,固相層不斷增加,液相層不斷減少,直達中心
糊狀凝固合金結晶溫度范圍很寬,在凝固某段時間內,鑄件表面不存在固體層,凝固區貫穿整個斷面,先糊狀,后固化。
中間凝固大多數合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間
2、影響鑄件凝固方式的因素
1)合金的結晶溫度范圍
范圍小:凝固區窄,愈傾向于逐層凝固,如:砂型鑄造,低碳鋼逐層凝固,高碳鋼糊狀凝固
2)鑄件的溫度梯度
合金結晶溫度范圍一定時,凝固區寬度取決于鑄件內外層的溫度梯度.溫度梯度愈小,凝固區愈寬。(內外溫差大,冷卻快,凝固區窄)二合金的收縮
液態合金從澆注溫度至凝固冷卻到室溫的過程中,體積和尺寸減少的現象——是鑄件許多缺陷(縮孔,縮松,裂紋,變形,殘余應力)產生的基本原因。
1、收縮的幾個階段
液態收縮:從金屬液澆入鑄型到開始凝固之前.液態收縮減少的體積與澆注溫度質開始凝固的溫度的溫差成正比.2)凝固收縮:從凝固開始到凝固完畢.同一類合金,凝固溫度范圍大者,凝固體積收縮率大.如:35鋼,體積收縮率3.0%,45鋼4.3%3)固態收縮:凝固以后到常溫.固態收縮影響鑄件尺寸,故用線收縮表示.
2、影響收縮的因素
1)化學成分:鑄鐵中促進石墨形成的元素增加,收縮減少.如:灰口鐵C,Si↑,收↓,S↑收↑.因石墨比容大,體積膨脹,抵銷部分凝固收縮。
2)澆注溫度:溫度↑液態收縮↑
3)鑄件結構與鑄型條件鑄件在鑄型中收縮會受鑄型和型芯的阻礙.實際收縮小于自由收縮.∴鑄型要有好的退讓性。
3、縮孔形成
在鑄件most后凝固的地方出現一些空洞,集中—縮孔.純金屬,共晶成分易產生縮孔.*產生縮孔的基本原因:鑄件在凝固冷卻期間,金屬的液態及凝固受縮之和遠遠大于固態收縮.
4、影響縮孔容積的因素(補充)
液態收縮,凝固收縮↑縮孔容積↑;2)凝固期間,固態收縮↑,縮孔容積↓;3)澆注速度↓縮孔容積↓;4)澆注速度↑液態收縮↑易產生縮孔
5、縮松的形成
由于鑄件most后凝固區域的收縮未能得到補足,或者,因合金呈糊狀凝固,被樹枝狀晶體分隔開的小液體區難以得到補縮所至。
1)宏觀縮松肉眼可見,往往出現在縮孔附近,或鑄件截面的中心.非共晶成分,結晶范圍愈寬,愈易形成縮松
2)微觀縮松凝固過程中,晶粒之間形成微小孔洞---凝固區,先形成的枝晶把金屬液分割成許多微小孤立部分,冷凝時收縮,形成晶間微小孔洞.凝固區愈寬,愈易形成微觀縮松,對鑄件危害不大,故不列為缺陷,但對氣密性,機械性能等要求較高的鑄件,則必須設法減少。(先凝固的收縮比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三個收縮,先凝固的有凝,固二個收縮區----這也是形成微觀縮松的基本原因.與縮孔形成基本原因類似)
6、縮孔,縮松的防止辦法
基本原則:制定合理工藝—補縮,縮松轉化成縮孔。
順序凝固:冒口—補縮
同時凝固:冷鐵—厚處.減小熱應力,但心部縮松,故用于收縮小的合金。
安置冒口,實行順序凝固,可有效的防止縮孔,但冒口浪費金屬,浪費工時,是鑄件成本增加.而且,鑄件內應力加大,易于產生變形和裂紋。主要用于凝固收縮大,結晶間隔小的合金。非共晶成分合金,先結晶樹枝晶,阻礙金屬流動,冒口作用甚小。對于結晶溫度范圍甚寬的合金,由于傾向于糊狀凝固,結晶開始之后,發達的樹枝狀骨狀布滿整個截面,使冒口補縮道路受阻,因而難避免顯微縮松的產生。顯然,選用近共晶成分和結晶范圍較窄的合金生產鑄件是適宜的。
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