工程材料及制造基礎(chǔ)第六講合金鑄造性能及鑄造缺陷的產(chǎn)生與防止課件

上講主要內(nèi)容：一、機器造型二、鑄造工藝

在零件圖上表示出以下內(nèi)容：1）澆注位置2）分型面3）工藝參數(shù)：機加工余量、拔模斜度、鑄造圓角和鑄造收縮率等；

4）型芯的設(shè)計及其他技術(shù)要求。第六講合金鑄造性能及鑄造缺陷的產(chǎn)生與防止

一.流動性(Fluidity)

二.合金的收縮(Alloy’sContraction)三.縮孔和縮松(PorosityCausedbyContraction)四.鑄造應(yīng)力、變形和裂紋(Stress,Distortion,andCrack)材料鑄造性能：金屬材料接受鑄造、獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的難易程度。包括流動性和收縮一.流動性(Fluidity)1.概念：金屬液體充滿鑄型、獲得形狀正確、輪廓清晰鑄件的能力。2.質(zhì)量影響：流動性不好，易產(chǎn)生澆不足和冷隔、氣孔、和夾渣、縮孔和熱裂。3.衡量：螺旋形試樣長度4.影響因素

FactorsAffectingtheAlloy’sFluidity

（1）合金性質(zhì)1)合金種類：灰鑄鐵的流動性比鑄鋼好，鋁硅合金和硅黃銅其它合金好。2）化學(xué)成分：純金屬和共晶成分合金流動性最好。鑄鐵的碳越接近共晶點，其流動性越好。3）結(jié)晶特征：逐層凝固的流動性好；糊狀凝固的流動性差。4）其它物理特征：粘度大的流動性差。（2）鑄型：鑄型導(dǎo)熱、蓄熱能力越強，流動性越差。造不同凝固方式鑄合金的流動性流動性與相圖的關(guān)系（3）澆注條件ConditionsofPouringProcess

1）澆注溫度：太低，粘度大、流動性差；太高，由于吸氣多、氧化嚴(yán)重，會降低流動性。鑄鋼澆溫：1520~1620℃鑄鐵澆溫：1230~1450℃有色合金：680~780℃。總之，薄件取高值，厚件取低值。2）澆注壓力：金屬液壓力越大，流動性越好。3）澆注系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動性越低。（4）鑄件結(jié)構(gòu)(StructureofCasting)

鑄件壁越薄、壁厚變化急劇和大面積水平面等均降低流動性。5.改善流動性措施

（1）選用共晶點成分或窄結(jié)晶溫度范圍合金鑄造；（2）盡可能提高金屬液純度；（3）適當(dāng)提高澆注溫度和壓力；（4）合理設(shè)計澆注系統(tǒng)；（5）改善鑄件結(jié)構(gòu)（以后還會講到）二.合金的收縮(Alloy’sContraction)

1.收縮概念：金屬液在冷卻過程中引起的體積縮減。用體收縮率或線收縮率表示。2.收縮的三個階段：（1）液態(tài)收縮（2）凝固收縮（3）固態(tài)收縮注：液態(tài)收縮和凝固收縮是產(chǎn)生縮孔和縮松的基本原因，固態(tài)收縮是產(chǎn)生鑄造應(yīng)力、變形和裂紋的基本原因。縮孔的位置縮孔的形成過程縮松的形成過程4.防止縮孔和縮松工藝（1）采用順序凝固原則。（2）具體措施：A.在鑄件厚大部位或經(jīng)冒口開內(nèi)澆口；B.使用冒口、冷鐵和補貼等工藝措施；

C.提高澆溫和減緩澆速；鐵---碳合金體收縮的關(guān)系順序凝固原則輪緣處增加補貼缸體增加補貼冒口與冷鐵（3）順序凝固原則適用范圍：A.收縮大合金，如：鑄鋼、可鍛鑄鐵和高強度灰鑄鐵；B.壁厚相差大鑄件。（4）順序凝固不足：鑄件內(nèi)應(yīng)力大，易開裂或變形。四.鑄造應(yīng)力、變形和裂紋1.鑄造應(yīng)力概念：固態(tài)收縮受阻而產(chǎn)生的應(yīng)力。2.分類：熱應(yīng)力和機械應(yīng)力。熱應(yīng)力：由于冷卻速度不一致造成，屬于殘留應(yīng)力，厚壁處受拉，薄壁處受壓。機械應(yīng)力：由于受機械阻力造成，屬于臨時應(yīng)力。機械應(yīng)力同時凝固原則框形架變形T形梁鋼件變形4.變形和裂紋（1）變形A.產(chǎn)生原因——鑄造應(yīng)力大于鑄件屈服強度所產(chǎn)生的變形。B.危害——因機加工余量不足而報廢。C.防止措施：防止產(chǎn)生鑄造應(yīng)力；采用反變形工藝；加大機加工余量；采用早落砂和及時燜火工藝。（2）裂紋A.產(chǎn)生原因——鑄造應(yīng)力大于鑄件抗拉強度就會產(chǎn)生裂紋。B.裂紋分類——熱裂和冷裂。圓柱體平板鑄件變形床身翹曲C.熱裂：在凝固末期產(chǎn)生的。

1）特征——裂紋有氧化色，屬于沿晶開裂，呈曲折狀。2）部位——應(yīng)力集中處、熱節(jié)處等部位。3）防止——合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)；改善鑄型和砂芯退讓性；減小澆口、冒口對鑄件收縮的阻礙，符合同時凝固原則；提高金屬液熔煉質(zhì)量，以提高高溫抗拉強度。D.冷裂：在完全凝固的彈性階段產(chǎn)生的。1）特征——裂紋有金屬光澤、微氧化色，穿晶開裂，直而光滑；2）部位——受拉應(yīng)力處。脆性大、塑性低合金

如：白口鐵、高碳鋼、合金鋼及

一些大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件。3）防止——合理設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)；澆口、冒口設(shè)置應(yīng)符合同時凝固原則；提早落砂，消除機械應(yīng)力。詞匯合金鑄造性能:PropertiesofAlloy’sCastingProcess鑄件缺陷：DefectofCasting流動性：Fluidity