第第頁M42鑄造工藝基礎(chǔ)理論4.1.2鑄造工藝基礎(chǔ)4.1.2.14.1.2.24.1.2.34.1.2.4液態(tài)金屬的充型鑄件的凝固與收縮鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋鑄件的常見缺陷

4.1.2.1液態(tài)合金的充型

充型充型技能

液態(tài)合金填充鑄型的過程

液態(tài)合金充斥鑄型型腔，獲得外形完整、輪廓清楚鑄件的技能影響充型技能的因素合金的主要鑄造性能之一

1、合金的流淌性流淌性

液態(tài)合金本身的流淌技能

螺旋形流淌性試樣澆口杯出氣口

在相同的澆注工藝條件下，將金屬液澆入鑄型中，測出其實際螺旋線長度。澆出的試樣愈長，合金的流動性愈好

灰鑄鐵、硅黃銅的流淌性最好，鑄鋼最差

合金的流淌性越好

充型技能就越強(qiáng)，越簡單澆出輪廓清楚的、薄而復(fù)雜的零件

同時有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮合金的流淌性越差

鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、氣孔和夾雜等缺陷

合金流淌性的決斷因素

化學(xué)成分1)具有共晶成分的合金、純金屬流淌性好鑄2)合金成分愈遠(yuǎn)離鋼共晶點，結(jié)晶溫度范的圍愈寬，流淌性愈差流動亞共晶鑄鐵隨性含碳量增加

結(jié)晶在恒溫下進(jìn)行

鑄鐵的流淌性a)在恒溫下凝固

b)在肯定溫度范圍內(nèi)凝固

結(jié)晶溫度范圍減小結(jié)論：合金流淌性越強(qiáng)，充型技能越高流淌性提高設(shè)計零件時，尤其是結(jié)構(gòu)繁復(fù)、壁厚薄的鑄件，肯定要選流淌性好的合金

2、澆注條件1)澆注溫度澆注溫度越高澆注溫度過高合金的粘度下降合金在鑄型中流淌時間長

充型技能強(qiáng)

鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔、粗晶等缺陷

薄壁件或流淌性差的合金可適當(dāng)提高澆注溫度2)充型壓力壓力越大充型技能愈好

壓力鑄造、低壓鑄造和離心鑄造的充型技能比砂型鑄造強(qiáng)

3、鑄型填充條件1)鑄型材料導(dǎo)熱系數(shù)越大合金的充型技能越差

金屬型鑄造較砂型鑄造簡單產(chǎn)生澆不足和冷隔等缺陷。2)鑄型溫度鑄型溫度越高3)鑄型中氣體鑄型排氣技能差阻礙液態(tài)合金的充型合金的充型技能越強(qiáng)

4.1.2.2鑄件的凝固與收縮一、鑄件的凝固方式(按凝固區(qū)寬窄劃分)合金在凝固過程中，一般存在三個區(qū)域，即固相區(qū)、凝固區(qū)、液相區(qū)

溫度

1、逐層凝固圖a2.糊狀凝固圖c3.中間凝固圖b

abc

溫度

液相線

液相線固相線

S成分

固表層

液中心

固表層

液中心表層中心

a

b

凝固區(qū)

c

1、逐層凝固2、糊狀凝固3、中間凝固逐層凝固糊狀凝固

凝固區(qū)明顯凝固區(qū)很寬凝固區(qū)介于1、2之間合金的充型技能強(qiáng)

便于防止縮孔和縮松

難以獲得結(jié)晶緊實的鑄件

在常用合金中，灰鑄鐵、鋁硅合金等傾向于逐層凝固球墨鑄鐵、錫青銅、鋁銅合金等傾向于糊狀凝固，為獲得緊實鑄件常需

采納適當(dāng)?shù)墓に嚧胧员阊a縮或減小其凝固區(qū)域

二、鑄造合金的收縮收縮

收縮是合金的物理本性

合金從澆注、凝固直至冷卻到室溫，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本緣由

合金的收縮經(jīng)受如下三個階段：1、液態(tài)收縮體積的收縮

從澆注溫度到凝固開始溫度間的收縮線收縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形和裂紋的根本緣由從凝固開始溫度到凝固終止間的收縮

2、凝固收縮尺寸的縮減

3、固態(tài)收縮

從凝固終止溫度到室溫間的收縮

4.1.2.3鑄件的常見缺陷類別孔眼名稱氣孔類別外形尺寸重量不合格名稱多肉類別表面缺陷名稱粘砂

縮孔縮松渣眼(夾渣)砂眼鐵豆裂紋熱裂冷裂

澆不足落砂抬箱錯箱偏芯變形外形尺寸重量不合格成分組織和性能不合格

夾砂冷隔化學(xué)成分不合格金相組織不合格偏析過硬物理化學(xué)性能不合格

一、鑄件中縮孔與縮松1、縮孔與縮松的形成縮孔集中在鑄件上部或最末凝固部位容積較大的孔洞

合金的液態(tài)收縮和凝固收縮愈大、澆鑄溫度愈高、鑄件愈厚，縮孔的容積愈大

縮松形成緣由

分散在鑄件某區(qū)域內(nèi)的細(xì)小縮孔

鑄件最末凝固區(qū)域的收縮未能得到補足，或因純金屬、為合金呈糊狀凝固，被樹枝狀晶體分隔開的小共晶合金液體區(qū)難以得到補縮所至逐層凝固合金糊狀凝固合金縮孔傾向大縮松傾向大縮松傾向小縮孔傾向小

均使鑄件力學(xué)性能下降

2、防止縮孔和縮松的措施1)選擇合適的合金成分也稱定向2)工藝措施凝固

選用近共晶成分或結(jié)晶溫度范圍較窄的合金

順次凝固原那么

獲得沒有縮孔的致密鑄件

定向凝固就是在鑄件上可能涌現(xiàn)縮孔的厚大部位通過安放冒口等工藝措施，使鑄件遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，然后靠近冒口部位凝固，最末冒口本身凝固

目的

冷鐵加鑄件各個部位的收縮都能得到補充，而將快冷卻縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中，最末予以清除速度安放冒口在工件厚大部位增設(shè)冷鐵冒口

措施

暗冒口

熱節(jié)

冷鐵

暗冒口

典型的鑄件澆注系統(tǒng)

定向凝固的缺點1、加大鑄件的成本2、擴(kuò)大了鑄件各部分的溫度差促進(jìn)了鑄件的變形和開裂傾向鋁青銅、鋁硅合金、鑄鋼件等

定向凝固的應(yīng)用主要用于要求補縮的場合

二一、內(nèi)應(yīng)力的形成

鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋

鑄造內(nèi)應(yīng)力

鑄件在凝固收縮時，受到阻礙，內(nèi)部形成的應(yīng)力鑄造內(nèi)應(yīng)力是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的基本緣由

內(nèi)應(yīng)力類型：熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力1、熱應(yīng)力熱應(yīng)力的形成由于鑄件的壁厚不勻稱、各部分的冷卻速度不同，使得在同一時期內(nèi)鑄件各部分收縮不一

致而引起的應(yīng)力

熱應(yīng)力的形成

結(jié)論1)鑄件的各部分截面積差越大，產(chǎn)生的應(yīng)力差越大；2)當(dāng)厚大部分進(jìn)入彈性狀態(tài)時，厚薄部分溫差越大，產(chǎn)生的熱應(yīng)