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合金的收缩

来源:本站编辑    发布日期:2019-6-28    阅读次数:1012 次
液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象。是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因。
一、收缩的几个阶段
1)液态收缩: 从金属液浇入铸型到开始凝固之前。液态收缩减少的体积与浇注温度质开始凝固的温度的温差成正比。
2)凝固收缩: 从凝固开始到凝固完毕。 同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大。如: 35钢,体积收缩率3.0%, 45钢 4.3%
3)固态收缩: 凝固以后到常温。 固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示。
二、影响收缩的因素
1)化学成分: 铸铁中促进石墨形成的元素增加,收缩减少。如: 灰口铁 C, Si↑,收↓,S↑ 收↑。因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩。
2)浇注温度: 温度↑ 液态收缩↑
3)铸件结构与铸型条件
铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍。实际收缩小于自由收缩。铸型要有好的退让性。
三、 缩孔形成
在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔。纯金属,共晶成分易产生缩孔
产生缩孔的基本原因: 铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远远大于固态收缩。
四、 影响缩孔容积的因素(补充)
1)液态收缩,凝固收缩 ↑ 缩孔容积↑
2)凝固期间,固态收缩↑,缩孔容积↓
3)浇注速度↓ 缩孔容积↓
4)浇注速度↑ 液态收缩↑ 易产生缩孔
五、缩松的形成
 由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足,或者,因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至。
1)宏观缩松
肉眼可见,往往出现在缩孔附近,或铸件截面的中心。非共晶成分,结晶范围愈宽,愈易形成缩松。
2)微观缩松
凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞
凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞。凝固区愈宽,愈易形成微观缩松,对铸件危害不大,故不列为缺陷,但对气密性,机械性能等要求较高的铸件,则必须设法减少。(先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三个收缩,先凝固的有凝,固二个收缩区----这也是形成微观缩松的基本原因。与缩孔形成基本原因类似)
六、缩孔,缩松的防止办法
基本原则: 制定合理工艺—补缩, 缩松转化成缩孔。
顺序凝固: 冒口—补缩
同时凝固: 冷铁—厚处。 减小热应力,但心部缩松,故用于收缩小的合金。
安置冒口,实行顺序凝固,可有效的防止缩孔,但冒口浪费金属,浪费工时,是铸件成本增加。而且,铸件内应力加大,易于产生变形和裂纹。主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金。
非共晶成分合金,先结晶树枝晶,阻碍金属流动,冒口作用甚小。
对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于糊状凝固,结晶开始之后,发达的树枝状骨状布满整个截面,使冒口补缩道路受阻,因而难避免显微缩松的产生。显然,选用近共晶成分和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的。
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