缺点剖析与猜测[精华]

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1、缺陷分析与预测实际牛产屮常遇到的铸造缺陷有缩孔缩松、夹杂物、变形、裂纹、气孔、针孔等儿十种,从形成的原因町以将其分为两类，一类是由于浇注系统和冒口系统设计不当而引起的缺陷，另一类是由其它原因（如人员、设备、环境等）引起的缺陷，其中前者占了绝大多数情况。计算机仿真技术对于解决由于浇注系统和冒口系统设计不当而引起的缺陷是一个强有力的丄具。对于由于浇注系统和冒口系统设计不当而引起的铸造缺陷，从本质上讲，只冇两大类，即不致密组织类和变形类，其中不致密组织类缺陷中主耍是缩孔、气孔和渣孔，变形类缺陷中主要是热裂纹、冷裂纹和变形。一、缺陷产生的特征和形成原因1.缩孔高温液态金属

2、在充型、凝固、冷却过程中要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩，其中液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因。在对铸件进行缺陷分析及预测时，铸件的凝固方式是极具重要的一个方面。铸件的凝固方式指铸件整体或者某一部分的凝固方式，可分为定向凝固和同时凝固两种。定向凝固存在补缩通道，先凝部分可以得到后凝固部分液体的补充，最后把缩孔集屮到冒口中，这种凝固方式不易产牛分散缩孔易产牛集中缩孔，缩孔乂比较致密。采用这种凝固方式的铸件的纵向温差人，各处冷却速度不一•致易产牛应力、应变和裂纹。同时凝固的补缩通道扩张角小，甚至有的趋近于“0”，铸件各部分凝固收缩时产生的孔洞得不到其

3、它液体的补充，易产生轴线缩松、致密度差。铸件各部分同时凝固，温差小，应力比较小，铸件不易产生裂纹和变形。铸件凝固方式的影响因素冇两方面，一是合金的凝固方式，二是铸件的纵向温度差。其中合金的凝固方式占主导地位。合金的凝固方式是根据铸件断面上所呈现的凝固区域的人小加以区分的，有逐层凝固、糊状凝固和中间凝固三种形式。合金的凝固方式取决于合金结品温度范围的大小和铸件断血上温度场的分布。合金的结晶温度范围的人小与合金的成份有关，当合金的成份确定后，具结晶温度范围随即确定。无论何种合金都町以按结晶温度范围的人小分为：窄结晶温度范围,如共晶合金、包晶合金、纯金属、灰铸铁、低碳钢

4、、铝青铜和部分黄铜等，宽结晶温度范围,如几乎全部的轻合金，铜合金中部分黄铜、锡青铜，黑色合金中高碳钢，球铁等，中等结晶温度范围，如中碳钢、高猛钢、白口铁和部分黄铜。窄结晶温度范围倾向于逐层凝固，宽结晶温度范围倾向于糊状凝固，中等结晶温度范围倾向于中间凝固。2.气孔气体在金属屮的含量超过其溶解度，或侵入的气体不被金属溶解，会以分了状态的气泡存在于金属液中，若凝固丽气泡来不及排出，就会在金属内形成气孔。气孔按气体的來源不同分为析出性气孔、侵入性气孔和反应性气孔；按气孔种类不同分为氢气孔、氮气孔和一氧化碳气孔等。1)析出性气孔液态金属在冷却凝固过程屮，因气体溶解度下降，

5、析出的气体来不及逸出而产生的气孔称为析出性气孔。这类气孔主要是氢气孔和氮气孔。析出性气孔通常分布在铸件的整个断面或某一局部区域，尤其在冒口附近和热节等温度较高的区域分布比较密集。气孔形状有团球形、裂纹多角形、断续裂纹状或混合型。当金屈含气量较少时，呈裂纹状；而含气量较多时，气孔较大，呈团球形。2)侵入性气孔铸型和型芯等在液态金属高温作川下产牛的气体，侵入金屈内部所形成的气孔，称为侵入性气孔。其特征是数量少、体积鮫大、孔壁光滑、表而有氧化色，常出现在铸件表层或近层。形状多呈梨形、椭闘形或圆形，梨尖一般指向气体侵入的方向。侵入的气体一般是水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、氢

6、、氮和碳氢化合物等。3)反应性气孔液态金属内部或与铸型Z间发生化学反应而产生的气孔，称反应性气孔。金属一铸型间反应性气孔帘分布在铸件表面皮F1〜3哂处，通称为皮下气孔，具形状有球状和梨状，孔径约为1〜3mm处，冇些皮下气孔呈细长状，垂直铸件表面，深度町达10mm左右。气孔内主要是H2,CO和N2等。液态金屈内部合金元索或与非金属夹杂物发生化学反应产牛的蜂窝状气孔，呈梨形或团球形均匀分布。3.渣孔原材料本身不纯含有杂质或金屈在熔炼、浇注和凝固过程屮与非金屈元索或化合物发牛反应形成氧化夹渣，当金属液凝固后，就会在铸件内形成夹杂物，即渣孔。渣孔的存在破坏了金属本体的连续

7、性，是金属的强度和犁性卜•降；尖角形成夹杂物易引起应力集中，显著降低金属的冲击韧性和疲劳强度；易熔夹杂物分布与晶界，不仅降低强度且引起热裂。夹杂物也能促进气孔的形成，它既能吸附气体，乂是气核形成的良好衬底。1)一次夹杂物的形成(1)夹杂物的偏晶析岀从液态金属屮析出固相夹杂物是一个结晶过程，夹杂物往往是结晶过程屮最先析出的和，并且人多属于偏晶反应。（2）夹杂物的聚和长人夹杂物从液相中析出时尺寸很小，数量却很多。异类的夹杂物相互碰撞，可机械地粘结在一起，组成各种成分不均匀、形状不规则的复杂的夹杂物。2）二次氧化夹杂物液态金属在浇注及充型过程中因氧化而产生的夹杂物，称为

8、二次夹杂物