焊接缩孔与缩松的机理及因素及防止措施.ppt

合肥工业大学材料科学与工程学院制作 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》 2009.1 * 一、金属的收缩 二、缩孔与缩松的分类及特征 三、缩孔与缩松的形成机理 四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施 缩孔与缩松 液态收缩阶段 凝固收缩阶段 固态收缩阶段 三个阶段 一、 金属的收缩 a）合金相图 b）有一定结晶温度范围的合金 c）恒温凝固的合金 图11-14 二元合金收缩过程示意图 成分/％ 体收缩率/％ 体收缩率/％ n m A B 温度/℃ 温度 /℃ 温度 /℃ T浇 II I III m n II I III 液态收缩 凝固收缩 固相收缩 凝固收缩 金属从浇注温度冷却到室温所产生的体收缩为液态收缩、凝固收缩和固态收缩之和，即: εV总＝εV液＋εV凝＋εV固 其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因 。而固相收缩对应力、变形与裂纹影响较大。 二、缩孔与缩松的分类及特征 缩孔 缩松 a）明缩孔 b）凹角缩孔 c）芯面缩孔 d）内部缩孔 缩 孔 特 点 常出现于纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围较窄的以层状凝固方式凝固的铸造合金中； 多集中在铸件的上部和最后凝固的部位；铸件厚壁处、两壁相交处及内浇口附近等凝固较晚或凝固缓慢的部位（称为热节），也常出现缩孔； 缩孔尺寸较大，形状不规则，表面不光滑。 缩 松 的 特 点 缩松多出现于结晶温度范围较宽的合金中； 显微缩松一般出现在枝晶间和分枝之间； 常分布在缩孔附近或铸件厚壁的中心部位； A B m n ？凝固 ？凝固 层状凝固 体积凝固 TL TL TS TS G G 体积凝固 层状凝固 树枝晶 胞状晶 缩松 缩孔 铸件热节处的缩孔与缩松 三、缩孔与缩松的形成机理 缩孔的形成 缩松的形成 缩 孔 的 形 成 机 理 纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围窄的合金，在一般铸造条件下按由表及里逐层凝固的方式凝固。由于金属或合金在冷却过程中发生的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，从而在铸件最后凝固部位形成尺寸较大的集中缩孔。 铸件中缩孔形成过程示意图 缩松的形成机理 结晶温度范围较宽的合金，一般按照体积凝固的方式凝固，凝固区内的小晶体很容易发展成为发达的树枝晶。当固相达到一定数量形成晶体骨架时，尚未凝固的液态金属便被分割成一个个互不相通的小熔池。在随后的冷却过程中，小熔池内的液体将发生液态收缩和凝固收缩，已凝固的金属则发生固态收缩。由于熔池金属的液态收缩和凝固收缩之和大于其固态收缩，两者之差引起的细小孔洞又得不到外部液体的补充，便在相应部位形成了分散性的细小缩孔，即缩松。 四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施 （一）影响缩孔与缩松的因素 （二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径 （一）影响缩孔与缩松的因素 金属的性质 铸型的冷却能力 浇注温度与浇注速度 铸件尺寸 补缩能力 (收缩系数α大) (蓄热系数b小) (高，快） （大） （弱） 例：铸铁的缩孔、缩松倾向 （二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径 顺序凝固 铸件各部位由远及近，朝着帽口方向顺序凝固。 用于凝固收缩大、结晶间隔窄的金属。 同时凝固 凝固时产生热裂纹、变形倾向小。 用于凝固收缩小、对气密性要求不高的铸件。 使用冒口、补贴和冷铁 合肥工业大学材料科学与工程学院制作 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》 2009.1 *