材料成形工艺基础-(铸造成形工艺理论基础).ppt

铸件特殊位置的裂纹示意图 裂纹的常见部位： 冷裂示意图 热裂示意图 铸件的裂纹与防止 ①热裂纹：接近固相线的高温下形成。 特征：短而宽、形状曲折、呈氧化色。 产生：晶粒间有少量液体，强度很低，机械应 　　　　力超过强度。（落砂前） 热裂纹在铸钢、铝合金中常见。 防止： 　材料--选择凝固温度范围小、热裂倾向小的合　　　金，减小S含量。 　结构--降低凝固过程中的应力。 　型砂--增加退让性。 ②冷裂纹：较低温度下（400℃以下）。 特征：细小、连续直线，呈轻微氧化色或金属光泽。 产生：（落砂前后） 　热应力和机械应力，受拉部位或应力集中处。 壁厚差大，形状复杂，大的薄壁件易冷裂； 灰铸铁、白口铸铁、高锰钢易冷裂。 防止： 合理设计铸件结构；降低内应力；减少P含量；落砂后及时消氢处理；防裂肋。 三、小结 合金的收缩：缩孔、缩松、形成原因。 内应力、变形、裂纹：应力和 变形规律。 定向凝固与同时凝固。 合金的吸气性 铸造缺陷的简介 作业： Ｐ１５　（５），（６），（７） 材料成形工艺基础 主讲 智小慧 2011年9月 机械分院 第一篇 金属的铸造成形工艺 第一章 铸造成形工艺理论基础(二) 主要内容: 一、上节内容回顾 二、合金的收缩性 三、小结 一、内容回顾 铸造的特点：形状、材料、大小、批量不受限制，成本低。 砂型铸造、特种铸造 影响充型能力的主要因素： (1)合金的流动性(化学成分、凝固方式) (2)浇注条件 (3)铸型填充条件等 二、合金的收缩性 1、合金收缩的概念 2. 收缩的分类 3、影响合金收缩的因素 4、铸件中的缩孔与缩松 5、铸造内应力及铸件的变形和裂纹 1、合金收缩的概念 定义：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或尺寸缩减的现象。 导致缺陷：缩孔、缩松、变形、裂纹。 三个阶段：液态收缩：ε液 ：T浇~T液之间 　　　　　　凝固收缩: ε凝： T液~T固之间 　　　　　　固态收缩: ε固 ： T固~T室之间 2. 收缩的分类 体积收缩：体收缩率，液态、凝固收缩。 　　　　　导致缩孔、缩松。 尺寸收缩：线收缩率，固态收缩。 　　　　　导致变形、裂纹、内应力。 铸钢收缩率灰铸铁 3、影响合金收缩的因素 （1）化学成分 铸钢收缩率灰铸铁 （2）浇注温度 T浇↑,过热度( T浇-T液）↑,ε液(液态收缩） ↑,收缩率↑ （3）铸件结构和铸型条件 自由收缩 受阻收缩（收缩率较小） 受阻的原因：铸件各部分冷却速度不同?收缩不一致?相互约束、产生阻力； 铸型、型芯?机械阻力 铸件结构复杂↑ ，铸型硬度↑ ，芯骨粗大↑ ，则收缩阻力↑ ，收缩率↓ 4、铸件中的缩孔与缩松 （1）缩孔与缩松的形成 液态收缩和凝固收缩、容积得不到补足。 ①缩孔的形成 液态金属充满铸型?铸件外壳?液面下降?最后凝固部位 图1-5 缩孔的形成过程 特征：集中孔洞，呈倒锥形，内表面粗糙。 纯金属、共晶成分合金易形成缩孔。？？？ 图1-5 缩孔的形成过程 ②缩松的形成 凝固前沿凹凸不平?数量众多小液体区?缩松 特征：细小分散孔洞。 宏观缩松：肉眼或放大镜，中心线附近。 显微缩松：显微镜，晶粒间，分布广泛。 图1-6 缩松的形成过程 结论： 逐层凝固?缩孔，糊状凝固?缩松。 结晶区间（凝固温度范围） ↑ ? 缩松？？？ 。 (2) 缩孔和缩松的防止 ①缩孔的防止 缩孔的危害：减小铸件承载面积，降低承载能力。 防止方法：冒口+ （冷铁）?定向凝固。 　定向凝固：厚大部位安放冒口，远离冒口的部位最先凝固，靠近冒口部位后凝固，冒口本身最后凝固。 冒口 作用：（1）控制凝固方向；（2）补缩。 位置：厚大部位（热节处） 冷铁 作用：加速铸件局部冷却，控制凝固方向，不补缩。 位置：不易放冒口的热节处。 外冷铁：可重复使用，安放在砂型中。应用多。 内冷铁：不可重复使用，材质与铸件相同，熔合 在铸件内。用于不重要的铸件中。 形状复杂的铸件可设置多个冒口、冷铁。 冒口、冷铁的用法 图1-8 阀体铸件的定向凝固 冒口、冷铁的用法 内置冷铁法 外置冷铁法 ②缩松的防止 缩松的危害：影响铸件的气密性。 防止方法： 加大冷却速度——热节处安放冷铁， 　　　　　　　　砂型局部表面涂敷激冷涂料。 加大结晶压力——破碎枝晶，减少流动阻力。 只可部分防止缩松。 5、铸造内应力及铸件的变形和裂纹 （1）内应力的形成 固态收缩?内应力?变形和裂纹 σ＞σs产生变形，σ＞σb金属断裂。 按照形成原因