合金的精密鑄造分為五個流動性、收縮、氧化性、吸氣性、偏析等。
一、流動性 熔融金屬填充鑄型的流動能力1.合金流動性的測定:螺旋試樣測定法 2.影響因素:
A 化學成分純金屬和共晶成份合金流動性好,結晶溫度范圍寬的合金流動性差;Si、P提高流動性,S降低流動性。
B 澆注溫度流動性,易產生澆不足、冷隔等缺陷C鑄型充填條件
① 鑄型傳熱速度、充型壓力、排氣口等。
② 為減少
鑄造缺陷,設計鑄件時,盡可能選用流動性好的合金,要求
鑄件的小的壁厚不小于鑄造條件允許的小的壁厚;
③ 砂型鑄造:小型鑄鐵件,允許的壁厚小為4~6mm;小型鑄鋼件允許的壁厚小為8mm。
二、縮孔、縮松及防止
A 定義:
① 縮孔:在
鑄件的最后凝固部位因合金收縮而形成的一個倒錐形的孔洞。
② 縮松:
鑄件中分散在某一區域內的細小縮孔。宏觀縮松、顯微縮松
B 縮孔與縮松的影響
① 液態收縮和凝固收縮大的合金,易產生縮孔和縮松;
② 澆注溫度愈高,液態收縮愈大,縮孔的體積也愈大;
③ 純金屬、共晶合金和結晶溫度范圍窄的合金,容易產生集中縮孔,但縮松傾向較小,如
鑄造鋁青銅、鋁硅合金;結晶溫度范圍寬的合金,易于形成縮松,如錫青銅、球墨鑄鐵等;
④ 顯微縮松多分布在晶粒之間;結晶溫度范圍越寬的合金,越易形成顯微縮松;它影響鑄件的氣密性。宏觀縮松多分布在鑄件的中心軸線處或縮孔的下方,在放大鏡下可見密集的孔洞。
C 縮孔的防止 順序凝固
① 順序凝固是指通過控制
鑄件的凝固過程,使鑄件上遠離冒口的部位先凝固,冒口內的金屬對其補縮,冒口處最后凝固的
鑄件凝固工藝。
②設冒口對防止縮孔的效果較好,對防止縮松的效果不顯著;適當提高鑄型冷卻速度或對鑄型內的液態金屬進行振動,可起到細化晶粒,減少鑄件產生縮松的效果。
③冒口和冷鐵增加
鑄件的加工工時和成本,
鑄件易產生變形和裂紋;因此冒口和冷鐵通常用于必須補縮的鑄件上,如鑄鋼件、
鑄造鋁青銅和鋁硅合金件等。
1)
鑄造應力及防止
A 定義:
鑄件在固態收縮時受到阻礙,在鑄件內部產生的內應力。
B 分類:機械應力、熱應力
a) 熱應力:
鑄件因壁厚不均勻,或鑄件中存在著較大的溫差,在同一時間內鑄件各部分收縮不同,先冷卻的部位阻礙了后冷卻部位的收縮,在其內部產生了內應力。
b) 鑄件產生熱應力與變形的規律:
① 薄壁、細小部位:冷得快,受壓應力(凸出);
② 厚壁、粗大部位:冷得慢,受拉應力(凹進)。
2)熱應力的防止
① 設計鑄件時,盡可能使鑄件壁厚均勻;
② 采用“同時凝固”原則,減少鑄件各部分的溫度差;如灰口鑄鐵件、錫青銅鑄件或其它易裂易變形鑄件。
③ 對鑄件進行自然時效處理或去應力退火處理;對一些重要的鑄件,在粗加工后還要再次進行去應力退火。如機床床身、刀架、變速箱等。
3)鑄件的變形及防止
① 應力狀態:厚拉薄壓、后拉先壓
② 變形方向:受拉應力的部分向材料內部凹陷,受壓應力的部分向材料外部凸起。
③ 鑄件變形的防止:鑄件壁厚均勻對稱、同時凝固、反變形法、加拉筋、時效處理(穩定變形)等。
4)裂紋
A 產生原因:
當
鑄件中的內應力超過合金的強度極限時,會在鑄件中產生裂紋。
B 分類:熱裂紋、冷裂紋
① 熱裂紋:多發生在固相線溫度附近,在拉應力作用下,沿晶界開裂;冷裂紋:在較低溫度下形成,具有穿晶斷裂的特點。
② 若鑄件設計不合理、合金高溫強度低、收縮率大或鑄造工藝不合理以及鋼和鑄鐵的含硫量高,均易產生熱裂紋。
③ 塑性低、脆性大的合金如白口鐵、高碳鋼和一些合金鋼等易產生冷裂紋;鐵碳合金中含磷較多也會引起冷裂紋;機械碰撞和結構上的缺陷也會產生冷裂紋。
C 裂紋的防止:
① 設計鑄件時,要求壁厚均勻,轉角處采用圓角過渡;
② 選擇收縮傾向小的合金,嚴格控制S、P含量;
③ 提高鑄型退讓性,控制落砂或開型溫度,減少機械應力。