金属液态成形教学技术总结.pptVIP

3. 合金收缩造成的铸造缺陷 （1）缩孔与缩松 ① 缩孔与缩松的形成 浇入铸型的液态合金在凝固过程中，若液态收缩 和凝固收缩所缩减的体积得不到补充，在铸件最后凝 固的部位会形成空洞，容积大而集中的是缩孔，容积 小而分散的是缩松。 ② 影响缩孔与缩松的因素 化学成分 结晶温度范围越小的合金，产生缩孔的倾向越大； 结晶温度范围越大的合金，产生缩松的倾向越大。 浇铸条件 提高浇铸温度，合金的总体积收缩和缩孔倾向增 大；浇铸速度很慢或冒口中不断补浇合金液，使液态 和凝固收缩及时得到补偿，总体积收缩和缩孔减小。 铸型材料铸件结构 铸型材料对铸件冷却速度影响很大。冷却速度大， 凝固区域变窄，缩松减少。 ③ 缩孔与缩松的防止 控制铸件的凝固过程 采用“顺序凝固”或“同时凝固”原则，在 铸件最后凝固地方，设置冒口来补缩。 顺序凝固原则适用于收缩大或壁厚差别较大，易产生缩孔的铸件。其缺点是：铸件各部分温差大，会引起较大的热应力，此外，由于要设置冒口，增大了金属的消耗及切除毛口的工作量。 同时凝固原则适用于收缩小或壁厚均匀的薄壁铸件，采用同时凝固原则，铸件热应力小，但在铸件中心往往产生缩松。 对结构复杂的铸件，既要避免产生缩孔和缩松，又要减小热应力，防止变形和裂纹，这两种凝固原则可同时采用。 合理应用冒口、冷铁等工艺措施 冒口一般设置在铸件厚 壁和热节部位，尺寸应保证 比补缩部位晚凝固，并有足 够的金属液供给，形状多为 园柱形。 冷铁通常是用铸铁、钢 和铜等金属材料制成的激冷 物，与冒口配合，可扩大冒 口的有效补缩距离。 （2）铸造应力、铸件的变形与裂纹 ① 铸造应力：铸造应力分为热应力和机械应力 铸造应力的形成 热应力：由于铸件壁厚不均，各部分的冷却速度不同而导致各部分收缩不一致引起的铸件内部应力。 Ⅰ阶段（t0～t1）：Ⅰ、Ⅱ杆都处于塑性状态，无应力产生。 Ⅱ阶段（t1～t2）：Ⅰ杆为塑性状态，Ⅱ杆为弹性状态，无应力产生。 Ⅲ阶段（t2～t3）：Ⅰ、Ⅱ杆都处于弹性状态，Ⅰ杆受拉， Ⅱ杆受压。 机械应力：铸件冷却到弹性状态后，由于受到铸型、型芯和浇、冒口等的机械阻碍而产生的铸件内部应力。一般都是拉应力。 减少和消除铸造应力的方法 采用“同时凝固”原则； 改善铸型、型芯的退让性，合理设置浇、冒口等； 采用能自由收缩的铸件结构（形状简单，壁厚均匀）； 对铸件进行时效处理，消除内应力。 ＊ 铸造应力使铸件的精度和使用寿命大大降低。在存放、加工或使用过程中铸件内部的残余应力将重新分布，使铸件发生变形或裂纹。 ② 铸件的变形与裂纹 铸件的变形 由于铸件冷却快的 部分受拉应力，冷却慢 的部分受压应力，因此，铸件厚的部分向内凹，薄的部分向外凸。如：床身铸件的变形。 对厚薄均匀的平板铸件，中心部位冷却慢受拉应力，周边受压应力，且上面比下面冷却快，因此中间向外凸。 变形的原因：处于应力状态的铸件不稳定，将通过变形来减小内应力，逐渐趋于稳定。 防止铸件变形的方法： ? 尽量减少铸件内应力； ? 使铸件结构对称，内应力互相平衡而不易变形； ? 采用反变形法以补偿铸件变形； ? 在铸件上设置拉筋来承受一部分应力，待铸件经热处理后再去掉。 铸件的裂纹 热裂 产生：凝固末期，金属的强度和塑性都很低，若铸件收缩受阻产生的很小应力也能超过该温度下金属的强度，即发生热裂。热裂分布在应力集中部位或热节处。 防止：采用合理的铸件结构；改善铸型、型芯的 退让性；内浇口设置应符合“同时凝固”原则；减少硫含量等。 冷裂 产生：在较低的温度下，由于热应力和机械应力的综合作用，使铸件的应力大于金属的强度极限而产生冷裂。冷裂往往出现在铸件受拉应力的部位，尤其是应力集中处。 防止：尽量减小铸造内应力；降低材料的脆性，主要是减少S、P的含量；。 四. 合金的偏析和吸气性 1. 合金的偏析 铸件凝固时出现化学成分、金相组织不均匀 的现象称为合金的偏析。偏析造成了铸件性能的 不均匀，使铸件整体的机械性能下降，并影响铸 件的耐蚀性、气密性和切削加工性。 （1）晶内偏析：同一个支晶内支杆和支叶的化学成分不均匀。 产生：结晶温度范围较大合金，结晶时，熔点较 高的成分先结晶，形成树枝晶的枝干，而熔点较 低的成分则存于枝叉的空隙内或晶界上后结晶。 影响： ? 晶粒内机械性能不均匀，降低使用寿命； ? 晶粒内化学性能不均匀，降低抗蚀性； 消除方法： ? 使铸件缓慢冷却； ? 对铸件进行长时间高温扩散退火。 （2）密度偏析（又称区域偏析） ：在凝固过程 中，先结晶部分的密度与剩余液体的密度不同，化学成分不均匀。 消除方法