金属液态成形的铸造基础.ppt

体收缩率 εv=（V0-V1）/V0 =αv（t0-t1）*100% 线收缩率 εL=（L0-L1）/L0 =αL（t0-t1）*100% 式中： t0，t1为合金在常态和液态时的温度； V0，V1为金属在t0，t1时的体积； L0，L1为金属在t0，t1时的长度； αv， αL为金属在t0至t1温度范围内的体积收缩和线收缩系数。 合金收缩对铸件的影响： 液态收缩： 浇注系统的 设计 凝固收缩： 缩孔、缩松 的形成 固态收缩： 应力、变形 和开裂。 1、影响收缩的因素： （1）、化学成分（重点掌握） （2）、浇注温度 （3）、铸件的结构和铸型结构 金属凝固过程中的收缩导致缩孔和缩松的主要原因。 2、缩孔与缩松 铸型内的熔融合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充，在铸造件最后凝固部位将形成孔洞。按孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。缩孔是比较集中的孔洞。缩松是比较分散的孔洞。 a)金属液充满型腔 b)铸件表层凝固 c)液面下降 d)缩孔形成 ①缩孔的形成 产生原因：凝固收缩 条件：逐层凝固 合金：凝固温度范围小（纯金属、共晶合金） 位置：铸件的最后凝固部位（一般在内层） ②缩松的形成 a)凝固初期 b)宽的固液共存区 c)中心线缩松形成 产生原因：凝固收缩 条件：糊状凝固(有初晶相生成） 合金：结晶凝固温度范围大（亚、过共晶合金） 2、影响收缩的因素 ①化学成分：碳素钢随含碳量增加，凝固收缩增加，而固态收缩略减。 ②浇注温度：浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增加。 ③铸件结构：铸型中的铸件冷却时，因形状和尺寸不同，各部分的冷却速度不同，结果对铸件收缩产生阻碍。 ④铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力：铸件的实际线收缩率比自由线收缩率小。因此设计模样时，应根据合金的种类、铸件的形状、尺寸等因素，选取适合的收缩率。 由以上缩孔、缩松的形成过程可以得到以下规律： a）合金的液态收缩越大，铸件越容易形成缩孔； b）合金的浇注温度越高，液态收缩越大，越容易形成缩孔； c) 结晶范围越宽的合金，越容易倾向于糊状凝固，易形成缩松； d) 纯金属和共晶成分合金倾向于逐层凝固，容易形成缩孔。 三、缩孔和缩松的防止 （1）、顺序凝固原则：从远离冒口到冒口逐次凝固。 三、缩孔和缩松的防止 （2）、合理的应用冒口、冷铁、补贴等工艺措施 三、缩孔和缩松的防止 （3）、合理地确定內浇道位置及浇注工艺 三、铸造应力、变形及裂纹 铸件在冷却、凝固过程中，由于各部分体积变化不一致、彼此制约而使其固态收缩受到阻碍引起的内应力。 按照阻碍收缩原因不同，可分为热应力和收缩应力。 内应力是产生铸件变形和裂纹的原因。铸件各部分由于冷却速度的不同、收缩量不同而引起的阻碍称为热阻碍，铸型、型芯对铸件的收缩阻碍称为机械阻碍。 应力超过材料的屈服极限时，铸件产生变形；超过材料的抗拉强度时，就产生裂纹。临时应力、残余应力。 （1）铸造应力与变形 形成原因：固态收缩受阻。 危害：导致铸件变形或开裂 分类：热应力和收缩应力。 ① 热应力 形成原因； 形成过程； 3.1、铸造应力 热应力使冷却较慢的厚壁处受拉伸，冷却较快的薄壁或表面受压缩。 壁厚差距越大、合金的线收缩率越大、弹性模量越大，热应力越大。 原因：铸件冷却到弹性状态以后，其收缩受到铸型、型芯和浇、冒口等的机械阻碍而产生。 应力类型：拉应力。 性质：临时应力，清砂后消失。 ②：收缩应力 ⊙合理地设计铸件的结构：壁厚均匀、热节小。 ⊙采用同时凝固的工艺---冷铁：加快局部冷却速度 ⊙时效处理（自然和人工） ⊙合理选材。 ③减小和消除铸造应力的措施 顺序凝固原则与同时凝固原则 顺序凝固原则： 优点：便于补缩，铸件致密。 缺点：温差导致应力、变形和开裂等。 适用材料：铸钢、高强度灰铁、可锻铸铁。 同时凝固原则： 优点：温差小，减小应力，防止变形和开裂。 缺点：易出现缩松。 适用材料：普通灰铸铁。 a)顺序凝固 b)同时凝固 ④ 铸件的变形与防止 原因：铸造应力σs (P10) 防止：防止应力即可防止变形（反变形法，提早落砂） 3.2、铸件的变形和防止 （2）铸件的裂纹与防止 当铸造内应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹。分为热裂和冷裂两种。 3.3、铸件的裂纹和防止 ①热裂 产生时间：凝固末期。 特征：沿晶开裂，外形不规则，表面有氧化色 原因：收缩受机械阻碍 防止: ①尽量选择凝固温度范围小、热裂倾