焊接缩孔与缩松的机理及因素及防止措施课件

合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理一、金属的收缩一、金属的收缩 二、缩孔与缩松的分类及特征二、缩孔与缩松的分类及特征 三、缩孔与缩松的形成机理三、缩孔与缩松的形成机理四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施缩孔与缩松缩孔与缩松缩孔与缩松缩孔与缩松一、金属的收缩 缩孔与缩松合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理液态收缩阶段液态收缩阶段凝固收缩阶段凝固收缩阶段固态收缩阶段固态收缩阶段 三个阶段三个阶段一、一、一、一、金属的收缩金属的收缩金属的收缩金属的收缩液态收缩阶段三个阶段一、金属的收缩合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理a）合金相图）合金相图 b）有一定结晶温度范围的合金）有一定结晶温度范围的合金 c）恒温凝固的合金）恒温凝固的合金图图11-14 二元合金收缩过程示意图二元合金收缩过程示意图成分成分/体收缩率体收缩率/体收缩率体收缩率/nmAB温度温度/温度温度/温度温度/T浇浇 II IIIImnIIIIII液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收缩固相收缩固相收缩凝固收缩凝固收缩a）合金相图 b）有一定结晶温度范围的合金 合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理金属从浇注温度冷却到室温所产生的体收缩为液金属从浇注温度冷却到室温所产生的体收缩为液态收缩、凝固收缩和固态收缩之和，即态收缩、凝固收缩和固态收缩之和，即:V总总V液液V凝凝V固固 其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔缩孔和缩松和缩松的基本原因的基本原因。而固相收缩对。而固相收缩对应力、变形应力、变形与裂纹与裂纹影响较大。影响较大。金属从浇注温度冷却到室温所产生的体收缩为液态收缩、凝固收缩和合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理二、缩孔与缩松的分类及特征二、缩孔与缩松的分类及特征二、缩孔与缩松的分类及特征二、缩孔与缩松的分类及特征 缩孔缩孔 缩松缩松 二、缩孔与缩松的分类及特征 缩孔 合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理a）明缩孔）明缩孔 b）凹角缩孔）凹角缩孔 c）芯面缩孔）芯面缩孔 d）内部缩孔）内部缩孔a）明缩孔 b）凹角缩孔 合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理缩缩缩缩 孔孔孔孔 特特特特 点点点点常出现于常出现于纯金属、共晶成分合金纯金属、共晶成分合金和和结晶温度范围结晶温度范围较窄较窄的的以层状凝固方式凝固以层状凝固方式凝固的铸造合金中；的铸造合金中；多集中在铸件的多集中在铸件的上部上部和和最后凝固最后凝固的部位；铸件的部位；铸件厚厚壁处壁处、两壁相交处及内、两壁相交处及内浇口附近浇口附近等凝固较晚或凝等凝固较晚或凝固缓慢的部位（称为热节），也常出现缩孔；固缓慢的部位（称为热节），也常出现缩孔；缩孔缩孔尺寸较大尺寸较大，形状不规则形状不规则，表面不光滑表面不光滑。缩 孔 特 点常出现于纯金属、共晶成分合金和结晶温度范合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理缩缩缩缩 松松松松 的的的的 特特特特 点点点点缩松多出现于结晶温度范围较宽的合金中；缩松多出现于结晶温度范围较宽的合金中；显微缩松一般出现在枝晶间和分枝之间；显微缩松一般出现在枝晶间和分枝之间；常分布在缩孔附近或铸件厚壁的中心部位；常分布在缩孔附近或铸件厚壁的中心部位；缩 松 的 特 点缩松多出现于结晶温度范围较宽的合金合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理ABmn？凝固？凝固层状凝固层状凝固体积凝固体积凝固ABmn？凝固？凝固层状凝固体积凝固合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理TLTLTSTSGG体积凝固体积凝固层状凝固层状凝固树枝晶树枝晶胞状晶胞状晶缩松缩松缩孔缩孔TLTLTSTSGG体积凝固层状凝固树枝晶胞状晶缩松缩孔合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理焊接缩孔与缩松的机理及因素及防止措施课件合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理铸件热节处的缩孔与缩松铸件热节处的缩孔与缩松铸件热节处的缩孔与缩松合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理三、缩孔与缩松的形成机理三、缩孔与缩松的形成机理三、缩孔与缩松的形成机理三、缩孔与缩松的形成机理 缩孔的形成缩孔的形成 缩松的形成缩松的形成三、缩孔与缩松的形成机理 缩孔的形成合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理缩缩缩缩 孔孔孔孔 的的的的 形形形形 成成成成 机机机机 理理理理 纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围窄纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围窄的合金，在一般铸造条件下按由表及里的合金，在一般铸造条件下按由表及里逐层凝固逐层凝固的方式凝固。由于金属或合金在冷却过程中发生的的方式凝固。由于金属或合金在冷却过程中发生的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，从而在铸，从而在铸件最后凝固部位形成尺寸较大的集中缩孔。件最后凝固部位形成尺寸较大的集中缩孔。缩 孔 的 形 成 机 理 纯金属、共晶成分合金和结晶合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理 铸件中缩孔形成过程示意图铸件中缩孔形成过程示意图 铸件中缩孔形成过程示意图合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理缩松的形成机理缩松的形成机理缩松的形成机理缩松的形成机理 结晶温度范围较宽结晶温度范围较宽的合金，一般按照的合金，一般按照体积凝固体积凝固的方式凝固，的方式凝固，凝固区内的小晶体很容易发展成为发达的凝固区内的小晶体很容易发展成为发达的树枝晶树枝晶。当固相达到一。当固相达到一定数量形成定数量形成晶体骨架晶体骨架时，尚未凝固的液态金属便被分割成一个个时，尚未凝固的液态金属便被分割成一个个互不相通的互不相通的小熔池小熔池。在随后的冷却过程中，小熔池内的液体将发。在随后的冷却过程中，小熔池内的液体将发生液态收缩和凝固收缩，已凝固的金属则发生固态收缩。由于生液态收缩和凝固收缩，已凝固的金属则发生固态收缩。由于熔熔池金属的液态收缩和凝固收缩之和大于其固态收缩池金属的液态收缩和凝固收缩之和大于其固态收缩，两者之差引，两者之差引起的细小孔洞又起的细小孔洞又得不到外部液体的补充得不到外部液体的补充，便在相应部位形成了分，便在相应部位形成了分散性的细小缩孔，即缩松。散性的细小缩孔，即缩松。缩松的形成机理 结晶温度范围较宽的合金，一般按合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施（一）影响缩孔与缩松的因素（一）影响缩孔与缩松的因素（二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径（二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施（一）影响缩孔与缩松的因素合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理（一）影响缩孔与缩松的因素（一）影响缩孔与缩松的因素（一）影响缩孔与缩松的因素（一）影响缩孔与缩松的因素 金属的性质金属的性质 铸型的冷却能力铸型的冷却能力 浇注温度与浇注速度浇注温度与浇注速度 铸件尺寸铸件尺寸 补缩能力补缩能力(收缩系数收缩系数大大)(蓄热系数蓄热系数b小小)(高，快）高，快）（大）（大）（弱）（弱）例：铸铁的缩孔、缩松倾向例：铸铁的缩孔、缩松倾向（一）影响缩孔与缩松的因素 金属的性质(收缩系数大)合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理（二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径（二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径（二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径（二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径 顺序凝固顺序凝固 铸件各部位由远及近，朝着帽口方向顺序凝固。铸件各部位由远及近，朝着帽口方向顺序凝固。用于凝固收缩大、结晶间隔窄的金属。用于凝固收缩大、结晶间隔窄的金属。同时凝固同时凝固 凝固时产生热裂纹、变形倾向小。凝固时产生热裂纹、变形倾向小。用于凝固收缩小、对气密性要求不高的铸件。用于凝固收缩小、对气密性要求不高的铸件。使用冒口、补贴和冷铁使用冒口、补贴和冷铁（二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径 顺序凝固 合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理顺序凝固方式示意图顺序凝固方式示意图纵向温度分布曲线纵向温度分布曲线距离距离温温度度冒口冒口浇口浇口顺序凝固方式示意图纵向温度分布曲线距离温度冒口浇口合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理 同时凝固方式示意图同时凝固方式示意图内浇道内浇道IIIIII距离距离纵向温度分布曲线纵向温度分布曲线温度温度冷铁冷铁 同时凝固方式示意图内浇道IIIIII距离纵向温度分布曲线温合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理表表11-2 11-2 亚共晶铸铁的液态收缩率亚共晶铸铁的液态收缩率 VV液液表11-4 亚共晶铸铁的凝固体收缩率V凝表11-2 亚共晶铸铁的液态收缩率V液表11-4 合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理白口铸铁的收缩率高，产生白口铸铁的收缩率高，产生裂纹、缩孔、缩松的倾向大。裂纹、缩孔、缩松的倾向大。灰铸铁的缩前膨胀具有自补缩作灰铸铁的缩前膨胀具有自补缩作用，缩孔与缩松的倾向较小。用，缩孔与缩松的倾向较小。白口铸铁的收缩率高，产生灰铸铁的缩前膨胀具有自补缩作用，缩孔合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理灰铸铁和球墨铸铁共晶石墨长大示意图灰铸铁和球墨铸铁共晶石墨长大示意图CCCC灰铸铁和球墨铸铁共晶石墨长大示意图CCCC合肥工业大学材料科学与工程学院制作普通高等教育“十一五”国家级规划教材材料成形基本原理材料成形基本原理本节结束