必须澄清的几个有关凝固技术的概念

《必须澄清的几个有关凝固技术的概念》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据2006年第1期2006年2月俦造设毒研究RESEARCHSTUDIESONFOUNDRYEQUIPMENTFeb2006Nol·教学研究·必须澄清的几个有关凝固技术的概念陈宗民(山东理工大学，山东淄博255049)摘要：根据教学和研究实践，指出了几个容易混淆的铸造专业技术概念，从各方面对这些概念的台义作了详尽的阐述，并对产生的概念性错误的的原因进行了辨析。关键词：凝固技术；凝固；凝固方式；凝固原则中国分类号：G642文献标识码：B文章编号：1004—6178(2006)0l一0052—02在铸造技术中，有几个非常容易混淆的有关凝固技术的概念。有些概念是初学铸造专业的学生所感到困难的；

2、而有些出现在某些书刊中的概念也有不甚清晰的嫌疑。笔者感到有必要从几个方面探讨这些的概念的内涵。这些概念包括：逐层凝固和体积凝固、顺序凝固和同时凝固、定向凝固。1几个有关凝固的概念简介1．1定向凝固概念：定向凝固就是铸件冷却时，热量只朝一个方向散失的凝固，铸型中的熔融金属沿热流反方向定向结晶。实现方法：定向凝固最主要的工艺参数是固一液界面中的温度梯度G。和固液界面向前推进的速度即晶体生长速度R。GL／R值是控制晶体长大形态的重要判椐据，其技术关键之一是提高固液界面前沿的温度梯度G。，在提高G。的条件下增加R，才能获得所要求的晶体形态。主要工艺手段：发热剂法、功率降低法、快速凝固法、液体金属冷却法

3、。。主要工艺目的：得到规则的单向柱状晶或单晶。1．2顺序凝固概念：通过在铸件可能出现缩孔的厚大部位上(或附近)安放冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口凝固，铸件上最后凝固部位产生的收缩由冒口补充、这种设计铸件工艺的原则称为顺序凝固的原则。实现方法：在缩孔处安放冒口(补充液态金属)、局部安放冷铁(调节凝固顺序)、合理地开设内浇道(调节凝固顺序)。主要工艺目的：防止缩孔和宏观缩松。收稿日期：2005—12—15作者简介：陈宗民(1980一)注意：与顺序凝固原则相对应的是同时凝固原则。1。3逐层凝固概念：表征铸造台金的铸造性能。铸造合金在凝固过程中因不

4、存在固液共存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称谓逐层凝固方式。实现条件：纯金属或共晶成成分的合金凝固。注意：体积凝固方式、中间凝固方式与逐层凝固方式都是描述铸造合金铸造工艺性能的。2常出现的错误理解和辨析2．1同时凝固和体积凝固、顺序凝固和逐层凝固的混淆错误的产生：常见于初学铸造专业的学生。产生错误的原因是由于同时凝固和体积凝固都具有“同时”的特点，但同时凝固的“同时”是从铸件的整体上来考察铸件的凝固的。是指铸件的各个宏观部分温度梯度近乎为零，同时开始凝固，这是我们在设计铸造工艺的时候所采

5、用的一种“凝固原则”。而体积凝固的“同时”是从铸件断面上考察铸件凝固的，是指结晶温度范围较宽的合金在铸件断面温度梯度较小的条件下，凝固区贯穿整个断面，由于这种凝固方式与水泥类似，即先呈糊状后固化，故又称为糊状凝固，体积凝固方式是某种铸造合金在·定温度梯度条件的一种工艺性能。同样，由于顺序凝固与逐层凝固都具有“顺序”的特征，也容易引起混淆。其差别类似以上所述。两者的差异如图l、2所示。几个概念之间的关系：具有逐层凝固方式特征的铸造合金在凝固后容易产生缩孔，故在设计铸造万方数据2006年第l期陈宗民：必须澄清的几个有关凝固技术的概念53T艺时常采用顺序凝固的工艺原则来防tl：；而具有体积凝固特征的

6、铸造合金容易产生缩松，补缩阻力很大，如果用顺序凝固的工艺原则，补缩效果很差，反而产生铸造内应力，所以具有体积凝固特征的铸造合金在铸造时通常采用同时凝【

7、51的原则。国画圆圆画图1台金逐层凝固方式及其产生缩孔的过程浇，＼淞图2铸件顺序凝固的原则2．2定向凝固和顺序凝固的混淆错误的产生：也许是因为“定向凝固”和“顺序凝固”都包含有“按一定顺序凝固”的意思，故近几年来，甚至在某些教科书中，已经开始用“定向凝固”来取代“顺序凝固”了。笔者认为，这更是一个极不严谨的做法。很明显，定向凝固是一种严格的“一维凝固”或“单向凝固”，在凝固过程中，得到的是柱状晶(如图3)。而在顺序凝固工艺中，不论是先凝固的部分

8、，还是后凝固的部分，在凝固过程中，都不是单向凝固(如具有逐层凝固特征的合金采用顺序凝固的工艺原则时，从铸件断面上看，晶粒可能从型壁的各个部位向中心生长，如图1)，当然也不一定是单向的柱状晶组织了。a)横向截面×1000b)纵向截面×1000图3州一32Mo一6AI一1．5V合金∥1一Mo双相定向凝固共晶组织两个概念之间的关系：严格地说，这是两个没有什么关系的工艺方法。但如果一定要比较的话，笔者认为