第一节金属的液态成形原理案例.ppt

铸件的凝固方式 糊状凝固 结晶温度范围很宽的合金，从铸件的表面至心部都是固液两相混存。 铸件的凝固方式 1)逐层凝固 纯金属和共晶成份的合金，结晶温度是一固定值。凝固过程由表面向中心逐步进行。 合金结晶温度范围很小，或铸件断面的凝固区域很窄，也属于逐层凝固方式。 有良好的充型能力和补缩条件。 铸件的凝固方式 2)糊状凝固 结晶温度范围很宽的合金，从铸件的表面至心部都是固液两相混存。 铸件断面上布满小晶体，将金属液分割开，致充型和补缩能力变差。 铸件的凝固方式 3)中间凝固 大多数合金属于这种方式。 3 流动性对铸件质量影响 1)??流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件. 2)??流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮,排除. 3)??流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩. 因此，合金流动性好能有效防止铸件出现冷隔、浇不足、气孔、夹渣、缩孔等缺陷。 ???? 常用铸造合金的收缩率 铸造合金从浇注，凝固直到至冷却到室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象，称为收缩。收缩是铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形的根源。 液态收缩 凝固收缩 固态收缩 凝固之后的继续冷却过程中,其固态收缩若受到阻碍, 铸件内部就发生内应力,即铸造应力。内应力是铸件 产生变形和裂纹的基本原因。 按阻碍收缩的原因分为： 1）热应力 2）机械应力 塑性状态: 金属在高于再结晶温度以上的固态冷却阶段,受力变形,产生加工硬化,同时发生的再结晶将硬化抵消,内应力自行消失.(简单说,处于屈服状态,受力—变形无应力) ? 弹性状态: 低于再结晶温度,外力作用下,金属发生弹性变形,变形后应力继续存在。 缩松一般分布于铸件的轴线区域、厚大部位或浇口附近。 宏观缩松（肉眼可见）多分布在铸件最后凝固的部位，显微缩松 （显微镜下可见）则是存在于在晶粒之间的微小孔洞。 1）顺序凝固：就是采取一定措施，使铸件按规定的方向从一 部分到另一部分逐渐凝固的过程。?冒口和冷铁的合理使用， 可造成铸件按次序凝固，有效地消除缩孔、缩松。 冒口 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 顺序凝固示意图 冒口— 储存补缩用金属液的“水库”。 冷铁— 用来控制铸件凝固顺序的激冷物，加大某一部分得冷却速度。用铸铁、钢或铜制成。 冷铁 热节 （缩孔部位） 纵向温度分布曲线 2. 缩孔、缩松的防止措施：实现顺序凝固，用冒口补缩。 寻找热节的方法 等温线法 内切圆法 顺序凝固特点: 开设冒口补缩。缺点：一是冒口浪费金属； 二是铸件内应力大，易于变形和开裂。主要用于凝固收缩 大，凝固温度范围较宽的合金或壁厚差别较大的合金铸件。 如铸钢、高牌号灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和黄铜等。 冷铁 同时凝固— 整个铸件几乎同时凝固。 纵向温度分布曲线 2）同时凝固:采用厚壁处放置冷铁，薄壁处开浇口等工艺措施使铸件各部分温度均匀，在同一时间内凝固。 同时凝固特点:不需冒口，节约金属且工艺简单；铸件均匀冷却，减小热应力,不易形成内应力、变形和裂纹等缺陷，但心部缩松有时难以避免,故用于收缩小的合金和各种合金的薄壁铸件。如灰铸铁，锡青铜，铝硅合金等。 （1）这是由于薄壁铸件的铸型冷却作用强，薄壁断面温度梯度大，倾向于逐层凝固。因此收缩小的灰铸铁可消除缩孔，获得致密铸件；而收缩较大的薄壁铸钢、有色合金铸件会出现轴线缩松，但其表层组织致密。 （2）锡青铜，铝硅合金等凝固温度范围较宽的合金，倾 向于糊状凝固，用顺序凝固也难以消除缩松，采用 冷铁（或金属型铸造）及同时凝固原则，可保证其 表层组织致密。 1、铸造应力及减少措施 2、 铸件的变形及防止 3 、铸件的裂纹及防止 1）热应力和机械应力 2）减小铸造应力的措施 1）热裂及防止 2）冷裂及防止 二） 固态收缩缺陷-铸造内应力及其引起的变形和裂纹及防止: 1、铸造应力及减少措施： （塑－弹性临界转变温度） 受热应力的铸件 Ⅰ Ⅱ 热应力分布规律： （1）厚壁及冷却慢的部位——拉应力 （2）薄壁及冷却快的部位——压应力 + + + + － － － － t0~t1: t1~t2： t2~t3： 1）热应力：热应力是由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，收缩不一致而引起的应力。 a) t0 – t1:凝固开始,粗 细处都为塑性状态,无内应力 ∵两杆冷速不同,细杆快,收缩大,∵受粗杆限制, 不能自由收缩,相对被拉长,粗杆相对被压缩,结果 两杆等量收缩. b) t1 – t2: 细杆冷速大,先进入弹性阶段,而粗杆仍为塑性阶段,随细杆收缩发生塑性收缩,无应力. c) t2 – t3: 细杆收缩先停止,粗杆继续收缩,压迫细杆,而细杆又阻止粗杆的收缩,至室