必须澄清的几个有关凝固技术的概念.pdf

2 0 0 6 年第1 期 2 0 0 6 年2 月 俦造设毒研究 R E S E A R C HS T U D I E SO NF O U N D R YE Q U I P M E N TF e b2 0 0 6N o l 教学研究 必须澄清的几个有关凝固技术的概念 陈宗民 山东理工大学 山东淄博2 5 5 0 4 9 摘要 根据教学和研究实践 指出了几个容易混淆的铸造专业技术概念 从各方面对这些概念的台义作 了详尽的阐述 并对产生的概念性错误的的原因进行了辨析 关键词 凝固技术 凝固 凝固方式 凝固原则 中国分类号 G 6 4 2文献标识码 B文章编号 1 0 0 4 6 1 7 8 2 0 0 6 0 l 一0 0 5 2 0 2 在铸造技术中 有几个非常容易混淆的有关凝 固技术的概念 有些概念是初学铸造专业的学生所 感到困难的 而有些出现在某些书刊中的概念也有 不甚清晰的嫌疑 笔者感到有必要从几个方面探讨 这些的概念的内涵 这些概念包括 逐层凝固和体 积凝固 顺序凝固和同时凝固 定向凝固 1 几个有关凝固的概念简介 1 1 定向凝固 概念 定向凝固就是铸件冷却时 热量只朝一个 方向散失的凝固 铸型中的熔融金属沿热流反方向 定向结晶 实现方法 定向凝固最主要的工艺参数是固一 液界面中的温度梯度G 和固液界面向前推进的速 度即晶体生长速度R G L R 值是控制晶体长大形 态的重要判椐据 其技术关键之一是提高固液界面 前沿的温度梯度G 在提高G 的条件下增加R 才 能获得所要求的晶体形态 主要工艺手段 发热剂法 功率降低法 快速凝 固法 液体金属冷却法 主要工艺目的 得到规则的单向柱状晶或单晶 1 2 顺序凝固 概念 通过在铸件可能出现缩孔的厚大部位上 或附近 安放冒口等工艺措施 使铸件上远离冒口 的部位先凝固 尔后是靠近冒口的部位凝固 最后才 是冒口凝固 铸件上最后凝固部位产生的收缩由冒 口补充 这种设计铸件工艺的原则称为顺序凝固的 原则 实现方法 在缩孔处安放冒口 补充液态金 属 局部安放冷铁 调节凝固顺序 合理地开设内 浇道 调节凝固顺序 主要工艺目的 防止缩孔和宏观缩松 收稿日期 2 0 0 5 1 2 1 5 作者简介 陈宗民 1 9 8 0 一 注意 与顺序凝固原则相对应的是同时凝固原 则 1 3 逐层凝固 概念 表征铸造台金的铸造性能 铸造合金在凝 固过程中因不存在固液共存的凝固区 故断面上外层 的固体和内层的液体由一条界限清楚地分开 随着 温度的下降 固体层不断加厚 液体层不断减少 直达 铸件的中心 这种凝固方式称谓逐层凝固方式 实现条件 纯金属或共晶成成分的合金凝固 注意 体积凝固方式 中间凝固方式与逐层凝固 方式都是描述铸造合金铸造工艺性能的 2 常出现的错误理解和辨析 2 1 同时凝固和体积凝固 顺序凝固和逐层凝固的 混淆 错误的产生 常见于初学铸造专业的学生 产 生错误的原因是由于同时凝固和体积凝固都具有 同时 的特点 但同时凝固的 同时 是从铸件的整 体上来考察铸件的凝固的 是指铸件的各个宏观部 分温度梯度近乎为零 同时开始凝固 这是我们在设 计铸造工艺的时候所采用的一种 凝固原则 而 体积凝固的 同时 是从铸件断面上考察铸件凝固 的 是指结晶温度范围较宽的合金在铸件断面温度 梯度较小的条件下 凝固区贯穿整个断面 由于这种 凝固方式与水泥类似 即先呈糊状后固化 故又称为 糊状凝固 体积凝固方式是某种铸造合金在 定温 度梯度条件的一种工艺性能 同样 由于顺序凝固与逐层凝固都具有 顺序 的特征 也容易引起混淆 其差别类似以上所述 两者的差异如图l 2 所示 几个概念之间的关系 具有逐层凝固方式特征 的铸造合金在凝固后容易产生缩孔 故在设计铸造 万方数据 2 0 0 6 年第l 期陈宗民 必须澄清的几个有关凝固技术的概念 5 3 T 艺时常采用顺序凝固的工艺原则来防t l 而具有 体积凝固特征的铸造合金容易产生缩松 补缩阻力 很大 如果用顺序凝固的工艺原则 补缩效果很差 反而产生铸造内应力 所以具有体积凝固特征的铸 造合金在铸造时通常采用同时凝 5 1 的原则 国画圆圆画 图1台金逐层凝固方式及其产生缩孔的过程 浇 淞 图2 铸件顺序凝固的原则 2 2 定向凝固和顺序凝固的混淆 错误的产生 也许是因为 定向凝固 和 顺序 凝固 都包含有 按一定顺序凝固 的意思 故近几 年来 甚至在某些教科书中 已经开始用 定向凝 固 来取代 顺序凝固 了 笔者认为 这更是一个 极不严谨的做法 很明显 定向凝固是一种严格的 一维凝固 或 单向凝固 在凝固过程中 得到的 是柱状晶 如图3 而在顺序凝固工艺中 不论是 先凝固的部分 还是后凝固的部分 在凝固过程中 都不是单向凝固 如具有逐层凝固特征的合金采用 顺序凝固的工艺原则时 从铸件断面上看 晶粒可能 从型壁的各个部位向中心生长 如图1 当然也不 一定是单向的柱状晶组织了 a 横向截面 1 0 0 0b 纵向截面 1 0 0 0 图3 州一3 2 M o 一6 A I 一1 5 V 合金 1 一M o 双相定向 凝固共晶组织 两个概念之间的关系 严格地说 这是两个没有 什么关系的工艺方法 但如果一定要比较的话 笔 者认为 定向凝固一定是一种顺序凝固 但顺序凝固 未必是定向凝固 o 口强 蚺 4 峙蛆 蛐蛆 蚶坩蚶啦 口p 9 坩丑p 9 9 口p 9 啦 湖啦韭出 渺舯 渺妒9 渺班 舭4 i 阻 社h 咿秘 畔郴 耻柙 口t 蝉 铲 9 9 峁蚺 t 弘 第6 7 届世界铸造会议组团通知 第6 7 届世界铸造会议将于2 X 1 6 年6 月5 日至7 口在英 国H a r r o g a t e 举行 H a r r o g a t e 是一个独特的温泉疗养地 拥有 乔治王朝的建筑和美丽的园林 城市被连绵的乡村和历史 遗迹所包围 是一个理想的英式度假胜地 世界铸造会议已其有7 7 年的历史 每两年举行一次 是 国际铸造界规格最高 规模最大的学术活动 与会议同时同 地举办国际铸造展览会 第6 7 届世界铸造会 义由世界铸造组织主办 英国铸造 金属工程师学会承办 征文工作已结束 作为世界铸造组织 的成员之一 中国机械工程学会铸造分会将组织大型代表同 参加本届世界铸造会议和国际铸造展览会 现将有关内容 通知如下 一 内容 1 参加会议 宣读论文 学习和了解国际先进技术 2 参观国际铸造展览会 寻求技术和贸易合作 3 参观英国 北欧国家相关铸造企业和大学 二 费用 组团费 1 0 0 0 英镑 人 含境外9 天的住宿费 伙食费 公 杂费 个人零用 1 0 0 英镑 人 城市间交通费 4 0 0 英镑 人 机票 1 1 0 0 0 元人民币 合计 1 5 0 0 英镑 I 0 0 0 元人民币 含展览会参观费 会议注册费 此项费用可不含在团费中 1 W F O 成员代表 我会为W V O 成员学会 5 2 5 英镑 2 w F O 非成员代表 5 7 5 英镑 3 陪同人员 2 6 5 英镑 4 W F O 成员学会的官方代表 2 6 5 英镑 5 宣读论文作者 每篇论文一人 2 6 5 英镑 6 W F O 执委 成员学会秘书长 前主席 在此次大会期 间举行会泌的国际分委员会主席和秘书长 2 6 5 英镑 三 报名 报名截止日期 2 0 0 6 年2 月底 报名时请填好出国人员 申请表 请先发传真后寄原件给我会联系人 报名费 2 0 0 0 元人民币 含签证费等手续费在内 若因 参加者本人的原因退团 报名费不予退还 四 联系人及汇款 联系人 刘秀玲 地址 沈阳市铁西区云峰南街1 7 号邮编 1 1 0 0 2 2 电话 0 2 42 5 8 5 2 3 1 1 2 0 20 2 4 2 5 8 5 1 5 9 8 传真 0 2 4 2 5 8 5 5 7 9 3 请将人民币汇人如下帐号 英镑付款形式另议 户名 沈阳铸造研究所开户行 中信铁西支行 帐号 7 2 2 1 7 1 0 1 8 2 1 0 0 0 0 3