合金铸造性能及铸造缺陷产生与防止

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上讲主要内容：,铸造工艺案例分析,-,在零件图上表示出以下内容：,1,）浇注位置,2,）分型面,3,）工艺参数：机加工余量、拔模斜度、,铸造圆角和铸造收缩率等；,4,）型芯的设计及其它技术要求。,第十一讲,合金铸造性能及铸造缺陷产生与防止,一,.,流动性,(Fluidity),二,.,合金的收缩,( Alloys Contraction),三,.,缩孔和缩松,(Porosity Caused by Contraction),四,.,铸造应力、变形和裂纹,(Stress,Distortion,and,Crack),材料铸造性能：,金属接受铸造、获得优质铸件,的难易程度。包括,流动性和收缩,一,.,流动性,(Fluidity),1.,概念：金属液体充满铸型、获得形状正确、轮廓,清晰铸件的能力。,2.,质量影响：,流动性不好，易产生浇不足和冷隔、气孔、,和夹渣、缩孔和热裂。,3.,衡量：螺旋形试样长度,测试流动性试样示意图,流动性与相图的关系：,4.,影响因素,Factors Affecting the Alloys Fluidity,（,1,）合金性质,1),合金种类： 灰铸铁的流动性比铸钢好，,铝硅合金和硅黄铜其它合金好。,2,）化学成分：纯金属和共晶成分合金流动性最好。,铸铁的碳越接近共晶点，其流动性越好。,3,）结晶特征：逐层凝固的流动性好；,糊状凝固的流动性差。,4,）其它物理特征：粘度大的流动性差。,（,2,）铸型：,铸型导热、蓄热能力越强，流动性越差。,铸 件 的 凝 固 方 式,不同凝固方式铸合金的流动性,（,3,）浇注条件,Conditions of Pouring Process,1,）浇注温度：太低，粘度大、流动性差；,太高，由于吸气多、氧化 严重，,会降低流动性。,铸钢浇温：,15201620,铸铁浇温：,12301450,有色合金：,680780,总之，薄件取高值，厚件取低值。,2,）浇注压力：金属液压力越大，流动性越好。,3,）浇注系统：结构越复杂，流动性越低。,（,4,）铸件结构,(Structure of Casting),铸件壁越薄、壁厚变化急剧和大面积水平面等,均降低流动性。,5.,改善流动性措施,（,1,）选用共晶点成分或窄结晶温度范围合金铸造；,（,2,）尽可能提高金属液纯度；,（,3,）适当提高浇注温度和压力；,（,4,）合理设计浇注系统；,（,5,）改进铸件结构。,二,.,合金的收缩,( Alloys Contraction),1.,收缩概念：金属液在冷却过程中引起的,体积缩减。,用体收缩率或线收缩率表示。,2.,收缩的三个阶段：,（,1,）液态收缩,（,2,）凝固收缩,（,3,）固态收缩,注：,液态收缩和凝固收缩,是产生,缩孔和缩松,的基本原因，,固态收缩,是产生铸造,应力,、,变形和裂纹,的基本原因。,以上三个阶段之和为合金总收缩。,三,.,缩孔和缩松,(Porosity Caused by Contraction),1.,概念：,缩孔,由于收缩而产生的大而集中孔洞。,缩松,也是由收缩引起、但是小而分散。,2.,形成：,A,）原因,液态和凝固收缩得不到,金属液补充而造成。,B,）存在部位,缩孔：厚壁处、两壁,相交处和内浇口附近,缩松： 缩孔下方、冒口根部和壁的轴线处。,缩 孔 位 置的确定：,a,等温线法,b,内切圆法,缩 孔 的 形 成 过 程,缩 松 的 形 成 过 程,3.,影响因素,（,1,）合金成分,结晶温度范围窄的或恒温结晶,合金易形成缩孔；,结晶温度范围宽，倾向于形成缩松。,（,2,）浇注条件,提高浇温、放慢 浇速，有利于,补缩、减小缩孔倾向。,（,3,）铸型条件,增大铸型冷却能力，可减小,凝固宽度，减小缩松倾向。,（,4,）铸件结构,避免厚大壁，消除热节。,4.,防止缩孔和缩松工艺,（,1,）采用顺序凝固原则。,（,2,）,具体措施：,A.,在铸件厚大部位或经冒口开内浇口；,B.,使用冒口、冷铁和补贴等工艺措施；,C.,提高浇温和减缓浇速；,铁,-,碳合金体收缩的关系,顺 序 凝 固 原 则,消除缩孔方法：,顺序凝固,暗冒口,冒口,储存补缩用金属液。,顺序凝固,按一定顺序凝固。,冷铁,热节,冒 口 与 冷 铁,轮缘处增加补贴,缸 体 增 加 补 贴,冒 口 与 冷 铁,冒 口 有 效 补 缩 距 离,（,3,）,顺序凝固原则适用范围：,A.,收缩大合金，如：铸钢、可锻铸铁和高强度灰铸铁；,B.,壁厚相差大铸件。,（,4,）,顺序凝固不足,：铸件内应力大，易开裂或变形。,四,.,铸造应力、变形和裂纹,1.,铸造应力概念：,固态收缩受阻而产生的应力。,2.,分类：热应力和机械应力。,热应力,：由于冷却速度不一致造成，属于残留应力，,厚壁处受拉，薄壁处受压。,机械应力,：由于受机械阻力造成，属于临时应力。,机 械 应 力,热 应 力 形 成,3.,减小和消除应力方法,1,）,采用同时凝固原则,（,1,）具体措施；,A.,内浇口开铸件薄的部位；,B.,冷铁放在厚的部位。,（,2,）适用范围：,A.,收缩小的合金，如灰铸铁；,B.,结晶温度范围宽的合金，如锡青铜；,C.,壁厚均匀的铸件。,（,3,）不足之处,铸件致密性差。,2,）改善铸型和砂芯退让性；,3,）合理设计铸件结构。,4,）去应力退火,。,同时凝固原则,框 形 架 变 形,T,形 梁 钢 件 变 形,4.,变形和裂纹,（,1,）变形,A.,产生原因,铸造应力大于铸件屈服强度,所产生的变形。,B.,危害,因机加工余量不足而报废。,C.,防止措施：,防止产生铸造应力；,采用反变形工艺；,加大机加工余量；,采用早落砂和及时焖火工艺。,（,2,）裂纹,A.,产生原因,铸造应力大于铸件抗拉强度就会产生裂纹。,B.,裂纹分类,热裂和冷裂。,圆 柱 体,平 板 铸 件 变 形,床 身 翘 曲,C.,热裂：在凝固末期产生的。,1,）特征,裂纹有氧化色，属于沿晶开裂，呈曲折状。,2,）部位,应力集中处、热节处等部位。,3,）防止,合理设计铸件结构；,改善铸型和砂芯退让性；,减小浇口、冒口对铸件收缩的阻碍，符合同时凝固原则；,提高金属液熔炼质量，以提高高温抗拉强度。,D.,冷裂：在完全凝固的弹性阶段产生的。,1,）特征,裂纹有金属光泽、微氧化色，,穿晶开裂，直而光滑；,2,）部位,受拉应力处。脆性大、塑性低合金 如：白口铁、高碳钢、合金钢及 一些大型结构复杂铸件。,3,）防止,合理设计铸件结构；,浇口、冒口设置应符合同时凝固原则；,提早落砂，消除机械应力。,词汇,合金铸造性能,:Properties of Alloys Casting Process,铸件缺陷：,Defect of Casting,流动性：,Fluidity,浇注条件：,Conditions of Pouring Process,铸件结构：,Structure of Casting,合金的收缩：,Alloys Contraction,缩孔和缩松：,Porosity Caused by Contraction,