合金的精密铸造分为五个流动性、收缩、氧化性、吸气性、偏析等。
一、流动性 熔融金属填充铸型的流动能力1.合金流动性的测定:螺旋试样测定法 2.影响因素:
A 化学成分纯金属和共晶成份合金流动性好,结晶温度范围宽的合金流动性差;Si、P提高流动性,S降低流动性。
B 浇注温度流动性,易产生浇不足、冷隔等缺陷C铸型充填条件
① 铸型传热速度、充型压力、排气口等。
② 为减少
铸造缺陷,设计铸件时,尽可能选用流动性好的合金,要求
铸件的小的壁厚不小于铸造条件允许的小的壁厚;
③ 砂型铸造:小型铸铁件,允许的壁厚小为4~6mm;小型铸钢件允许的壁厚小为8mm。
二、缩孔、缩松及防止
A 定义:
① 缩孔:在
铸件的最后凝固部位因合金收缩而形成的一个倒锥形的孔洞。
② 缩松:
铸件中分散在某一区域内的细小缩孔。宏观缩松、显微缩松
B 缩孔与缩松的影响
① 液态收缩和凝固收缩大的合金,易产生缩孔和缩松;
② 浇注温度愈高,液态收缩愈大,缩孔的体积也愈大;
③ 纯金属、共晶合金和结晶温度范围窄的合金,容易产生集中缩孔,但缩松倾向较小,如
铸造铝青铜、铝硅合金;结晶温度范围宽的合金,易于形成缩松,如锡青铜、球墨铸铁等;
④ 显微缩松多分布在晶粒之间;结晶温度范围越宽的合金,越易形成显微缩松;它影响铸件的气密性。宏观缩松多分布在铸件的中心轴线处或缩孔的下方,在放大镜下可见密集的孔洞。
C 缩孔的防止 顺序凝固
① 顺序凝固是指通过控制
铸件的凝固过程,使铸件上远离冒口的部位先凝固,冒口内的金属对其补缩,冒口处最后凝固的
铸件凝固工艺。
②设冒口对防止缩孔的效果较好,对防止缩松的效果不显著;适当提高铸型冷却速度或对铸型内的液态金属进行振动,可起到细化晶粒,减少铸件产生缩松的效果。
③冒口和冷铁增加
铸件的加工工时和成本,
铸件易产生变形和裂纹;因此冒口和冷铁通常用于必须补缩的铸件上,如铸钢件、
铸造铝青铜和铝硅合金件等。
1)
铸造应力及防止
A 定义:
铸件在固态收缩时受到阻碍,在铸件内部产生的内应力。
B 分类:机械应力、热应力
a) 热应力:
铸件因壁厚不均匀,或铸件中存在着较大的温差,在同一时间内铸件各部分收缩不同,先冷却的部位阻碍了后冷却部位的收缩,在其内部产生了内应力。
b) 铸件产生热应力与变形的规律:
① 薄壁、细小部位:冷得快,受压应力(凸出);
② 厚壁、粗大部位:冷得慢,受拉应力(凹进)。
2)热应力的防止
① 设计铸件时,尽可能使铸件壁厚均匀;
② 采用“同时凝固”原则,减少铸件各部分的温度差;如灰口铸铁件、锡青铜铸件或其它易裂易变形铸件。
③ 对铸件进行自然时效处理或去应力退火处理;对一些重要的铸件,在粗加工后还要再次进行去应力退火。如机床床身、刀架、变速箱等。
3)铸件的变形及防止
① 应力状态:厚拉薄压、后拉先压
② 变形方向:受拉应力的部分向材料内部凹陷,受压应力的部分向材料外部凸起。
③ 铸件变形的防止:铸件壁厚均匀对称、同时凝固、反变形法、加拉筋、时效处理(稳定变形)等。
4)裂纹
A 产生原因:
当
铸件中的内应力超过合金的强度极限时,会在铸件中产生裂纹。
B 分类:热裂纹、冷裂纹
① 热裂纹:多发生在固相线温度附近,在拉应力作用下,沿晶界开裂;冷裂纹:在较低温度下形成,具有穿晶断裂的特点。
② 若铸件设计不合理、合金高温强度低、收缩率大或铸造工艺不合理以及钢和铸铁的含硫量高,均易产生热裂纹。
③ 塑性低、脆性大的合金如白口铁、高碳钢和一些合金钢等易产生冷裂纹;铁碳合金中含磷较多也会引起冷裂纹;机械碰撞和结构上的缺陷也会产生冷裂纹。
C 裂纹的防止:
① 设计铸件时,要求壁厚均匀,转角处采用圆角过渡;
② 选择收缩倾向小的合金,严格控制S、P含量;
③ 提高铸型退让性,控制落砂或开型温度,减少机械应力。