材料成型技术-铸造一流动性与凝固缺陷

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1、充型能力不足时，会产生浇不足、冷隔、夹渣、气孔等缺陷。充型——液态合金填充铸型的过程。充型能力——液体金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。一、液态合金的充型能力影响充型能力的因素：合金的流动性、外界条件第一节：液态金属的流动性冷隔铸件的浇注过程0.45%C铸钢：200出气口浇口杯4.3%C铸铁：18001.液态合金的流动性合金的流动性是：液态合金本身的流动能力。螺旋试样法测试铸造合金的流动性（该法的优点？）PbSb20406080204060800流动性（cm）100200300温度（℃）0（3）浇注系统的的

2、结构浇注系统的结构越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。（1）浇注条件（2）铸型充填条件1铸型材料铸型的导热系数和比热容越大，对液态合金的激冷能力越强，合金的充型能力越差1浇注温度一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。2充型压力液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越强。2.外界条件2铸型温度铸型温度越高，液态金属与铸型的温差越小，充型能力越强。3铸型中的气体铸性型中的气压大，液态金属的充型能力差（3）铸件结构铸件模数M（铸件的体积与散热表面积之比）越大，充型能力越强。结论：铸造时尽量选择共晶成分的合金；提高金属液的质量，改

3、善工艺条件a）在恒温下凝固-逐层凝固b）在一定温度范围内凝固-糊状凝固100200300温度（℃）0PbSb20406080204060800流动性（cm）第二节、铸件的凝固及缺陷2.铸件的凝固方式1.铸造合金的结晶一般形成柱状晶和等轴晶三、合金的收缩1.合金的收缩经历如下三个阶段：（1）液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩。（2）凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间的收缩。T液—T固（3）固态收缩从凝固终止温度到室温间的收缩。T固—T室T浇—T液体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本原因。体收缩率：线收缩率：线收缩率是铸件产生

4、应力、变形、裂纹的根本原因。2.影响收缩的因素（1）化学成分（2）浇注温度（3）铸件结构与铸型条件灰铸铁的收缩较小浇注温度越高，收缩越大铸件收缩时受阻越大，实际收缩率越小（1）缩孔与缩松液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的称为缩孔，细小而分散的称为缩松。1缩孔和缩松的形成3.收缩对铸件质量的影响缩孔形成各种缩孔形成过程缩孔和缩松的防止防止缩孔和缩松常用的工艺措施就是控制铸件的凝固次序，使铸件实现“顺序凝固”。暗冒口冒口—储存补缩用金属液的空腔。顺序凝固

5、—铸件按照一定的次序逐渐凝固。冷铁热节寻找热节的方法等温线法内切圆法冷铁同时凝固—整个铸件几乎同时凝固。（2）铸造内应力、变形与裂纹1）铸造应力铸件在凝固以后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部即将产生内应力。a.机械应力合金的线收缩受到铸型、型芯、浇冒系统的机械阻碍而形成的内应力。机械应力是暂时应力。上型下型b.热应力热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。热应力是永久应力（亦称残余应力）。tT12t0t1t2

6、t3THT临T室t0~t1:塑性状态弹性状态12+-12t1~t2：t2~t3：+-1212-+12铸造热应力的形成减小和消除铸造应力的方法：a.采取同时凝固原则b.减小机械阻碍（改善铸型和砂芯的退让性）c.消除应力退火2）铸件的变形与防止+-反变形法防止变形的方法：1）使铸件壁厚尽可能均匀；2）采用同时凝固的原则；3）采用反变形法。铸件变形3）铸件的裂纹与防止a．热裂热裂的形状特征：裂纹短、缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。热裂的防止：应尽量选择凝固温度范围小，热裂倾向小的合金。应提高铸型和型芯的退让性，以减小机械应力。对于铸钢

7、件和铸铁件，必须严格控制硫的含量，防止热脆性。b．冷裂冷裂的特征是：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。冷裂的防止：使铸件壁厚尽可能均匀；采用同时凝固的原则；对于铸钢件和铸铁件，必须严格控制磷的含量，防止冷脆性。小结合金工艺性能充型能力凝固方式应力与变形流动性浇注条件铸型条件逐层凝固糊状凝固中间凝固收缩性能液态收缩凝固收缩固态收缩