第9次课+3.21日+第九章+合金铸造性能的测定+2.ppt

1,第九章合金铸造性能的测定,2,研究的范畴,铸造成型：材料的工艺性能好坏的重要指标。影响因素：物理、化学性质，结晶过程重要意义：制订正确的铸造工艺，获得优质铸件铸造性能：a)合金（液体？）的流动性、b)线收缩特性、c)体收缩特性、d)产生应力和热裂倾向的特性、e)合金的偏析和吸气特性。,3,a)合金的流动性,合金的流动性与粘度关系：正相关，不是正比例概念：合金的流动性表示合金在液态下（非固态？，多相流？）充填铸型的能力；流动性不好常常会造成浇不足，冷隔等铸造缺陷（优生优育）。,4,液态合金充满铸型、获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。充型能力不足，会使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。所谓浇不足是指铸件的形状不完整；冷隔是指铸件上某处由于两股或两股以上金属液流未熔合而形成的接缝。,5,6,合金的流动性是指液态合金自身的流动能力，属于合金的一种主要铸造性能。良好的流动性不仅易于铸造出薄而复杂的铸件，而且也利于铸件在凝固时的补缩以及气体和非金属夹杂物的逸出和上浮。反之流动性差的合金，易使铸件上出现浇不足、冷隔、气孔、夹渣和缩孔等缺陷。,7,表9-1，p194,粘度？,铸件的结构？,8,合金流动性的衡量,通常用浇注的螺旋形试样的长度来衡量合金的流动性。如图9.1所示的螺旋形试样，其截面为等截面的梯形，试样上隔50mm长度有一个凸点，以便于计量其长度。合金的流动性愈好，其长度就愈长。,9,10,合金的种类不同，其流动性不同，如表9.2列出了一些常用铸造合金的流动性值，可看出铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金的次之，铸钢的最差。,11,表9.2常用合金的流动性（砂型，试样截面88mm,12,合金的成分和结晶特征对流动性的影响最为显著,共晶成分的合金，其结晶同纯金属一样，是在恒温下进行的。从铸型表面到中心，液态合金逐层凝固，如图a），由于已凝固层的内表面光滑，对液态合金的流动阻力小。而且，由于共晶成分合金的凝固温度最低，相同浇注温度下其过热度最大，延长了合金处于液态的时间，故流动性最好。,13,14,此外，其它成分的合金均是在一定宽度的温度范围内凝固的，即在其已凝固层和纯液态区之间存在一个液固两相共存的区域，使得已凝固层的内表面粗糙如图b）。所以非共晶成分的合金流动性变差，且随合金成分偏离共晶点愈远，其结晶温度范围愈宽，流动性愈差，如图9.3为铁碳合金流动性与含碳量的关系图。,15,16,液态合金的粘度,回答问题：液态合金的粘度、结晶潜热和导热系数等物理参数对流动性也有影响。一般的粘度愈大、结晶潜热愈小和导热系数愈小，其流动性愈差棱锥充填试样，不讲,17,合金收缩特性的测定,从浇注、凝固、直至冷却至室温的过程中，铸造合金的体积或尺寸会缩减的现象为收缩，收缩是合金的物理属性。但铸造合金的收缩给铸造工艺带来许多困难，是形成缩孔、缩松、变形和裂纹等多种铸造缺陷的根本原因。,18,线收缩特性的测试,合金冷却到室温，其长度方向上与铸型尺寸的差值为绝对线收缩量，其比值用百分率表示成为合金的线收缩率。与铸型关系：自由线收缩，受限线收缩,19,合金的线收缩率公式,p199,20,测定方法,描述图9-7描述图9-8，可以作出：收缩量温度曲线，这也是一种冷却曲线。位移传感器,21,合金的体收缩率,根据表9-6解释体收缩、缩孔、缩松的概念测量技术上的特点：非规则的体积测量为什么采用表面张力小的液体？P205根据凝固原理，合理设计测定缩孔的试样，保证凝固顺序。图9-11，所以凝固原理是正确测量的技术基础。缩松的测定，则设计试样，使之不按顺序凝固，图9-16,22,合金应力特性的测定,铸件完全凝固后便进入了固态收缩阶段，若铸件的固态收缩受到阻碍，将在铸件内部产生应力，称为铸造应力。它是铸件产生变形和裂纹的基本原因。按照应力产生的原因，将铸造应力分为热应力和机械应力两种。,23,（1）热应力热应力是由于铸件壁厚不均或各部分冷却速度不同，使铸件各部分的收缩不同步而引起的。它在铸件落砂后仍然存在于铸件内部，是一种残留应力。规律：热应力，厚拉，薄压。薄的是厚的收缩阻碍。,24,三杆热应力分析模型,+,-,+,-,-,+,-表示压，+表示拉。,动态过程可以由p211图9-23测定,25,26,应力框测试铸造应力,P210，图9-20缺点：不准确，具有参考价值,27,合金热裂纹倾向的测定,热裂：铸件收缩受阻而形成的拉力，把铸件尚处于塑性状态的低强度部位拉