金属成型设计铸件的收缩ppt课件.ppt

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1、金属的收缩§1金属的收缩一、收缩的基本概念：金属在液态、凝固态和固态的冷却过程中，所发生的体积减小的现象称为收缩。收缩是铸造金属本身的物理性质，也是重要的铸造性能之一，是引起铸件中缩孔、缩松、应力、变形、热裂和冷裂等缺陷的基本原因。金属从液态到常温的体积改变量称为体收缩。液态收缩凝固收缩铸件体积变化（体积收缩率）缩松、缩孔固态收缩铸件外形尺寸的变化（线收缩率）应力、变形和裂纹液态金属从浇注温度冷却到常温要经历三个阶段，液态收缩阶段、凝固收缩阶段和固态收缩阶段。金属的收缩mn金属收缩的三个阶段：（Ⅰ）液态收缩——液态金属从浇注温度T浇

2、冷却到液相线温度TL产生的体收缩（体积改变量）。在此阶段，液体金属不发生状态和组织变化，收缩由温度下降引起（仅表现为型腔内金属液面的降低）。其大小可用液态收缩率表示：的因素：浇注温度合金成分合金成分、温度、气体和夹杂物含量是液态收缩率，其影响因素主要是，浇注温度、合金成分等。影响（Ⅱ）凝固收缩——金属从液相线冷却到固相线所产生的收缩。（1）对于纯金属和共晶合金，凝固期间的体收缩只是由于状态的改变，而与温度无关，所以具有一定的数值。（2）具有一定结晶温度范围的合金由液态转变为固态时，状态的改变和温度的降低都引起收缩。（3）某些合金（如

3、Bi-Sb）在凝固过程中，其凝固体积收缩率为负值。（Ⅲ）固态收缩固态收缩率：线收缩率：金属的线收缩是铸件产生应力、变形和裂纹的基本原因。（冷却阶段的相变也会引起收缩率的变化）——金属在固相线已下发生的体收缩,其表现形式为三维尺寸的同时缩小。线收缩的开始温度对于纯金属和共晶合金的线收缩是在金属形成凝固壳开始的。对于具有一定结晶温度范围的合金，随着枝晶数量增多，彼此相连构成连续的骨架，则开始线收缩。合金的线收缩开始温度与成分的关系线收缩与状态图的关系共晶型合金b)固溶体合金c)有限固溶体合金a)共晶型合金合金的线收缩与成分的关系金属从浇

4、注温度冷却到室温产生的体收缩影响金属收缩的因素（1）合金化学成分：不同的化学成分的合金，其收缩率不同。（2）浇注温度：合金的浇注温度越高，过热度越大，液态收缩量也越大，故总收缩量增加。（3）铸件的实际收缩率还受铸件的结构、尺寸、铸型和铸芯的性质、浇注系统等因素的影响。铸件的受阻收缩总是小于其自由收缩二、铸钢的收缩：纯铁和碳钢的收缩过程曲线（比容的变化）碳钢的比容与温度和含碳量的关系1.液态收缩：含碳量增加1%，增加20%钢液温度每下降100，=1.5～1.75%：=0.4～1.6/钢液每降100：（0.4～1.6）=（0.4～1.6

5、）%：随含碳量增加，随浇注温度增加，而增加。2.凝固收缩：包括状态改变和温度降低两部分。3.固态收缩：分为以下三个阶段：)珠光体转变前收缩：从凝固终了到相变前的温度范围，2.)共析转变期的膨胀：相变时，体积，3.)珠光体转变后收缩：转变终了到室温，碳钢的总收缩为液态、凝固态和固态收缩之和。三、铸铁的收缩：1.液态收缩：对共晶铸铁：为碳质量分数铸铁的收缩过程曲线1-白口铸铁2-灰口铸铁2.凝固收缩：1）对亚共晶白口铁：：凝固体收缩率：因状态改变的体收缩。平均值为3%：凝固温度范围内的体收缩系数。平均值为2）对石墨铸铁（灰口、蠕墨和球墨

6、）一次收缩、石墨化膨胀、二次收缩表灰铸铁的自实作用（自补缩作用）3.固态收缩缩前膨胀，珠光体前收缩：对铸件的热裂倾向性有重要影响。珠光体收缩、共析膨胀、珠光体后收缩：对铸件产生应力、变形、冷裂有影响。珠光体前收缩共析转变膨胀珠光体后收缩自由线收缩率铸件为简单的直杆，不受收缩阻力时的线收缩率称为自由线收缩率自由收缩和受阻收缩实例（铸钢）a自由收缩；b、c、d受阻收缩铸件的收缩：以上讲的收缩，只考虑了金属本身的成分、温度和相变的影响。而实际铸件在收缩时，要受到外界阻力的影响。自由收缩：铸件在铸型中收缩仅受到金属表面与铸型表面之间的摩擦阻

7、力时，为自由收缩。受阻收缩：铸件在铸型中的收缩还受到其它阻力时。铸件在铸型中收缩时受到的阻力为以下几种：1）铸型表面的摩擦力：与铸件重量、铸型表面的平滑程度有关。2）热阻力：各部分的收缩彼此制约产生阻力而不能自由收缩时。-----与铸件结构有关。3）机械阻力：当铸件由于本身结构的特点，如具有突出部分或内腔部分有型芯，在收缩时便会受到铸型和型芯的阻力，而不能自由收缩。Theend！