铸造工艺学 教学课件 作者 董选普 李继强 编第4章 铸件的凝固与补缩.pptx

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1、董选普第四章铸件的凝固与补缩铸造工艺学目录第二章铸造工艺方案的确定2第三章浇注系统设计3第四章铸件的凝固与补缩4第五章铸造工装设计5第六章消失模铸造工艺设计6第七章计算机技术在铸造工程中的应用7第一章铸造工艺设计的基本概念1目录第二章铸造工艺方案的确定2第一章铸造工艺设计的基本概念1第五章铸造工装设计5第六章消失模铸造工艺设计6第七章计算机技术在铸造工程中的应用7第三章浇筑系统设计3第四章铸件的凝固与补缩4第四章铸件的凝固与补缩铸件的凝固4.1铸件的缩孔和缩松4.2冒口的种类及补缩原理4.3铸钢件冒口的设计4.4?思考与练习铸铁件实用冒口设计4.5提高通用冒口

2、补缩效率的措施和特种冒口4.6冷铁4.7铸肋4.84.1铸件的凝固铸件的凝固特性及其影响因素4.1.1凝固方式与铸件质量的关系4.1.24.1.1铸件的凝固特性及其影响因素外生凝固方式的特点：首先在型壁处开始结晶，晶体向溶液中心生长。图4-1铸件凝固的五种方式外生式：a)平滑壁凝固b)粗糙壁凝固c)网状凝固内生式：d)糊状凝固e)壳状凝固4.1.1铸件的凝固特性及其影响因素下面对影响凝固方式的一些主要因素进行讨论。１.合金的结晶温度范围。图4-2不同含碳量的碳钢的凝固动态曲线a)低碳铸钢b)中碳铸钢c)高碳铸钢砂型-实线金属型-虚线4.1.1铸件的凝固特性及其

3、影响因素２.合金的导温系数又称热扩散率。３.合金的结晶温度和结晶潜热。４.铸型材料的蓄热系数。５.铸型预热温度和金属液浇注温度。６.铸件壁厚。4.1.2凝固方式与铸件质量的关系铸件的致密性和健全性与合金的凝固方式密切相关。逐层凝固的凝固前沿与溶液直接接触，金属由液态转变为固态时发生的体积收缩，直接得到溶液的补给，因此，产生缩松的倾向性很小，而在最后凝固的部位形成缩孔；如果设置合理的冒口，可使缩孔移至冒口。但在壁的拐弯及壁与壁的连接处仍易出现小缩孔；在长条或板状的中心处，易产生轴线缩松。4.2铸件的缩孔和缩松缩孔4.2.1缩松4.2.2缩孔与缩松的分配规律4.2

4、.3防止铸件产生缩孔和缩松的措施4.2.44.2.1缩孔（一）缩孔形成以图4-3圆柱体铸件为例来分析缩孔的形成过程。假定所浇注的合金其结晶温度范围不大，铸件是由表及里进行逐层凝固。图4-3铸件中形成缩孔过程示意图4.2.1缩孔（二）缩孔位置的确定1．等固相线法：此法一般用于形状比较简单的铸件，它假定铸件各向冷却速度相等，并按逐层凝固方式进行凝固，凝固层始终与冷却表面平行，且铸件顶面不凝固。图4-4等固相线法确定铸件中缩孔的位置4.2.1缩孔2．模数法铸件内各个部分的凝固时间，主要取决于其体积与表面积的比值，这一比值称为“凝固模数”，简称“模数”M（cm），用下

5、式表示：（4-1）式中-铸件体积（cm3）-铸件传热表面积（cm2）图4-4等固相线法确定铸件中缩孔的位置4.2.2缩松(一)缩松的形成用图4-5所示圆柱体铸件分析轴线缩松的形成过程。图4-5缩松的形成过程示意图4.2.2缩松(二)显微缩松一般合金液在凝固过程中都有液-固两相并存的凝固区域，树枝晶在其中不断生长。铸件内显微缩松的程度一般用孔隙率来表示：（4-2）4.2.3缩孔与缩松的分配规律把形成缩孔和缩松的条件与合金的状态图联系起来，可发现铸件内形成缩孔或缩松的倾向与合金成分之间相关，对于一定成分的合金，缩孔和缩松的数量可以相互转化，但是两者的总容积基本上是

6、一定的，即（4-3）式中——由于合金收缩形成的孔洞总容积（cm3）；——集中缩孔的容积（cm3）；——缩松的总容积（cm3）。4.2.3缩孔与缩松的分配规律在实际生产中，一定成分的合金可在不同铸造条件下形成铸件，因此铸件的疑固方式不仅决定于合金的成分，而且也受浇注条件、铸型特性和补缩压力等因素影响，图4-6为Fe-C合金缩孔和缩松的分配及转换示意图。图4-6Fe-C合金铸件中缩孔和缩松的分配示意图4.2.4防止铸件产生缩孔和缩松的措施（一）铸件凝固的基本原则1．顺序凝固原则2．同时凝固原则图4-7定向凝固原则示意图　　　图4-8同时凝固原则示意图4.2.4防止

7、铸件产生缩孔和缩松的措施（二）凝固原则的选择方法1．除承受静载荷外还受到动力作用、要求保证安全使用的铸件，承受流体压力不允许渗漏的铸件或表面粗糙度要求高的铸件以及铸态组织要求致密的其它铸件2．厚实的或壁厚不均的铸件，当其材质是无凝固膨胀且倾向于逐层凝固的铸造合金时，宜采用顺序凝固。3．碳硅含量较高的灰铸铁，其铸件凝固时有充分的石墨化膨胀，不易出现缩孔和缩松。宜采用同时凝固。4.2.4防止铸件产生缩孔和缩松的措施4．球墨铸铁利用凝固时的石墨化膨胀力实现自补缩缩(即实现无冒口铸造)时应选择同时凝固。5．非厚实的、壁厚均匀的铸件，尤其是薄壁件(各种合金的)宜采用同时

8、凝固。6．当热裂或变形、冷裂是铸件主要