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鑄件的凝固過程如果沒有合理的控制,鑄件易產(chǎn)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(qū):1—固相區(qū)2—凝固區(qū)3—液相區(qū)


對凝固區(qū)影響較大的是凝固區(qū)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(qū),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(dá)中心


糊狀凝固合金結(jié)晶溫度范圍很寬,在凝固某段時間內(nèi),鑄件表面不存在固體層,凝固區(qū)貫穿整個斷面,先糊狀,后固化。


中間凝固大多數(shù)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(jié)晶溫度范圍


范圍小:凝固區(qū)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(jié)晶溫度范圍一定時,凝固區(qū)寬度取決于鑄件內(nèi)外層的溫度梯度.溫度梯度愈小,凝固區(qū)愈寬。(內(nèi)外溫差大,冷卻快,凝固區(qū)窄)二合金的收縮


液態(tài)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(xiàn)象——是鑄件許多缺陷(縮孔,縮松,裂紋,變形,殘余應(yīng)力)產(chǎn)生的基本原因。



1、收縮的幾個階段


液態(tài)收縮:從金屬液澆入鑄型到開始凝固之前.液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度質(zhì)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(tài)收縮:凝固以后到常溫.固態(tài)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(xué)成分:鑄鐵中促進(jìn)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(tài)收縮↑

3)鑄件結(jié)構(gòu)與鑄型條件鑄件在鑄型中收縮會受鑄型和型芯的阻礙.實(shí)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(xiàn)一些空洞,集中—縮孔.純金屬,共晶成分易產(chǎn)生縮孔.*產(chǎn)生縮孔的基本原因:鑄件在凝固冷卻期間,金屬的液態(tài)及凝固受縮之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固態(tài)收縮.




4、影響縮孔容積的因素(補(bǔ)充)


液態(tài)收縮,凝固收縮↑縮孔容積↑;2)凝固期間,固態(tài)收縮↑,縮孔容積↓;3)澆注速度↓縮孔容積↓;4)澆注速度↑液態(tài)收縮↑易產(chǎn)生縮孔



5、縮松的形成


由于鑄件most后凝固區(qū)域的收縮未能得到補(bǔ)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(qū)難以得到補(bǔ)縮所至。



1)宏觀縮松肉眼可見,往往出現(xiàn)在縮孔附近,或鑄件截面的中心.非共晶成分,結(jié)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(qū),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(qū)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(jī)械性能等要求較高的鑄件,則必須設(shè)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(qū)----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(bǔ)縮,縮松轉(zhuǎn)化成縮孔。


順序凝固:冒口—補(bǔ)縮


同時凝固:冷鐵—厚處.減小熱應(yīng)力,但心部縮松,故用于收縮小的合金。


安置冒口,實(shí)行順序凝固,可有效的防止縮孔,但冒口浪費(fèi)金屬,浪費(fèi)工時,是鑄件成本增加.而且,鑄件內(nèi)應(yīng)力加大,易于產(chǎn)生變形和裂紋。主要用于凝固收縮大,結(jié)晶間隔小的合金。非共晶成分合金,先結(jié)晶樹枝晶,阻礙金屬流動,冒口作用甚小。對于結(jié)晶溫度范圍甚寬的合金,由于傾向于糊狀凝固,結(jié)晶開始之后,發(fā)達(dá)的樹枝狀骨狀布滿整個截面,使冒口補(bǔ)縮道路受阻,因而難避免顯微縮松的產(chǎn)生。顯然,選用近共晶成分和結(jié)晶范圍較窄的合金生產(chǎn)鑄件是適宜的。 
 

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