合金的铸造性能

2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
化学成分对合金流动性的影响
化学成分的影响主要体现在碳含量对流动性的影 响上。
接近共晶成分
合金结晶温度范围缩小，所成树枝状晶体增 大未凝合金流动阻力及增大冷却速度的倾向 减弱，其流动性提高。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
铸造工艺对合金流动性的影响
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金的收缩
液态合金在铸型型腔内冷却凝固的过程中 ，其体积和尺寸减小的现象称为合金的收 缩。收缩分为三个阶段：
液态收缩—自浇注温度冷却至凝固开始温度之间的收缩
凝固收缩—自凝固开始温度冷却至凝固终止温度之间的 收缩
固态收缩—自凝固终止温度冷却至室温之间的收缩
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
防止机械应力变形及裂纹的工艺措施
机械应力造成的热裂缺陷是主要的预防对 象，防止热裂的工艺措施有
1. 使铸件结构合理，壁厚均匀，形状对称 2. 提高铸型或型芯的容让性 3. 严格控制钢和铸铁的含硫量
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
氧化性
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
防止热应力变形及裂纹的工艺措施
基本原则是尽量减少铸件各部分温差，使 之均匀冷却。
1. 设计时应尽量使铸件的壁厚均匀或形状对称。
2. 在铸造工艺上遵循同时凝固原则。所谓同时凝固原则
是使铸件各个部分没有大的温度差而同时凝固。 3. 采用反变形法，用以抵消铸件所产生的变形。 4. 采用天然时效或人工时效消除铸件残余应力。
减小液态合金流动阻力及降低冷却速度的工艺因 素均可提高合金的流动性。具体工艺措施有：
增加直浇口高度提高液态合金静压力 增大浇注速度提高液态合金动压力 简化浇注系统，光滑铸型型壁，减小流动阻力 减少型砂发气量，减小气体对合金流动的反压力 增大型砂透气性，减少气体反压力 预热铸型，降低冷却速度，提高合金流动性
铸造工艺—遵循顺序凝固原则。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金的线收缩及其铸造缺陷
合金的固态收缩在铸件的内部产生内应力而引起铸 件尺寸的变化，称为线收缩，是铸件产生内应力、 变形及裂纹的主要原因。
合金在凝固后的固体状态下继续冷却，若线收缩受阻，会在 铸件内部产生铸造应力。铸造应力如果是在铸件冷却过程中 残存下来的，则称之为热应力或残存应力，它是由于铸件厚 薄不匀，各部分冷却速度不一，在同一时间内各部分收缩不 匀而产生的；如果是在铸件收缩时因机械阻碍而暂存下来的， 则称之为机械应力或暂存应力。
流动性差
合金溶液中的杂质及气体不易 排出，容易产生夹渣、气孔缺 陷；不利于补充液态合金凝固 过程的收缩，易产生缩孔及缩 松缺陷。
流动性对铸件质量影响示意图
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金流动性的测定
合金流动性一般用标准螺旋试样测定，合箱前用 水平仪校正下箱水平，浇注时采用如下方式：
在相同浇注温度下将不同的液态合金浇入相同砂型中以 测定化学成分对合金流动性的影响
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
浇注温度对合金流动性的影响
提高浇注温度
浇注温度过高
液态合金热容量增加， 冷却速度降低，合金 保持液态的时间增长， 流动性好；液态合金 内摩擦减少，粘度降 低，流动性好。
但是浇注温度如果过 高，则容易导致合金 的吸气、氧化及收缩 等缺陷的发生。
缩松—铸件中分散型的孔洞
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
防止缩孔缩松的工艺措施
浇注温度—合金浇注温度越高，液态收缩越大，铸件
越容易形成缩孔。因此在保证合金流动性的前提下应尽 量降低浇注温度。
化学成分—采用结晶间隔小的合金或接近共晶成分
的合金来生产铸件。另外增加铸铁含硅量可以促进石 墨化进程，因此控制铸件含碳量可以防止缩松。
铸造性能的范畴
合金的铸造性能包括氧化性、吸气性 、流动性、收缩和偏析等。铸造性能 主要体现在铸造合金的工艺性能上， 直接影响合金的铸造质量。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金的流动性
浇注铸型时，液态合金充填铸型型腔的能力称 为合金的流动性。
流动性好
液态合金填充型腔的能力强，得 到的铸件尺寸精确、轮廓清晰、 表面光洁，可以浇铸薄壁或形状 复杂的铸件。
螺旋形试样
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金流动性的测定
合金流动性一般用标准螺旋试样测定，合箱前用 水平仪校正下箱水平，浇注时采用如下方式：
相同液态合金相同浇注温度下浇注不同砂型以测定铸造 工艺（冷却速度）对合金流动性的影响
相同液态合金在不同浇注温度下浇注相同砂型以测定浇 注温度对合金流动性的影响
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
热应力的形成
热应力的室温状态总是 在铸件的厚处、慢冷处或中心处受拉 在铸件的薄处、快冷处或表面处受压
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
源自文库
机械应力的形成
机械应力是铸件收缩时受到机械阻碍而形成 的内应力。这种收缩应力使铸件产生拉应力 或剪切应力，铸件经开箱出砂后应力即自行 消除，因此它是一种瞬时应力。机械应力在 铸型中与热应力共同作用，促使铸件开箱出 砂前的热裂或低温冷却时的冷裂现象发生。
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
合金的体收缩及其铸造缺陷
合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的 缩小，称为体收缩，是铸件产生缩孔和缩松的 根本原因。
液态合金在体收缩过程中由于收缩部分得不到 及时的金属补充，而在铸件最后凝固的部位形 成孔洞，成为缩孔和缩松。
？ 缩孔—铸件中集中型的孔洞—防止缩孔缩松的工艺措施
2020年8月4日星期二
2-2 合金的铸造性能
热应力的形成
• 热应力的形成分为三个阶段
热应力的形成
• Ⅰ（塑性状态）因为粗细杆均处于塑性状态，所 以铸件中无应力
• Ⅱ（弹塑性状态）细杆冷却速度大，并已进入弹 性阶段，收缩时受粗杆阻碍，因此受拉应力； 此时如发生断裂则称为热裂
• Ⅲ（弹性状态）粗细杆均进入弹性阶段，但粗杆 温度较高，将进一步冷却收缩，由于细杆的阻 碍将使得粗杆受到拉应力的作用，细杆则受压 应力；此时如发生断裂则称为冷裂