M4 2铸造工艺基础理论

第第页M42铸造工艺基础理论4.1.2铸造工艺基础4.1.2.14.1.2.24.1.2.34.1.2.4液态金属的充型铸件的凝固与收缩铸造内应力、变形和裂纹铸件的常见缺陷

4.1.2.1液态合金的充型

充型充型技能

液态合金填充铸型的过程

液态合金充斥铸型型腔，获得外形完整、轮廓清楚铸件的技能影响充型技能的因素合金的主要铸造性能之一

1、合金的流淌性流淌性

液态合金本身的流淌技能

螺旋形流淌性试样浇口杯出气口

在相同的浇注工艺条件下，将金属液浇入铸型中，测出其实际螺旋线长度。浇出的试样愈长，合金的流动性愈好

灰铸铁、硅黄铜的流淌性最好，铸钢最差

合金的流淌性越好

充型技能就越强，越简单浇出轮廓清楚的、薄而复杂的零件

同时有利于非金属夹杂物和气体的上浮合金的流淌性越差

铸件易产生浇不足、冷隔、气孔和夹杂等缺陷

合金流淌性的决断因素

化学成分1)具有共晶成分的合金、纯金属流淌性好铸2)合金成分愈远离钢共晶点，结晶温度范的围愈宽，流淌性愈差流动亚共晶铸铁随性含碳量增加

结晶在恒温下进行

铸铁的流淌性a)在恒温下凝固

b)在肯定温度范围内凝固

结晶温度范围减小结论：合金流淌性越强，充型技能越高流淌性提高设计零件时，尤其是结构繁复、壁厚薄的铸件，肯定要选流淌性好的合金

2、浇注条件1)浇注温度浇注温度越高浇注温度过高合金的粘度下降合金在铸型中流淌时间长

充型技能强

铸件产生缩孔、缩松、气孔、粗晶等缺陷

薄壁件或流淌性差的合金可适当提高浇注温度2)充型压力压力越大充型技能愈好

压力铸造、低压铸造和离心铸造的充型技能比砂型铸造强

3、铸型填充条件1)铸型材料导热系数越大合金的充型技能越差

金属型铸造较砂型铸造简单产生浇不足和冷隔等缺陷。2)铸型温度铸型温度越高3)铸型中气体铸型排气技能差阻碍液态合金的充型合金的充型技能越强

4.1.2.2铸件的凝固与收缩一、铸件的凝固方式(按凝固区宽窄划分)合金在凝固过程中，一般存在三个区域，即固相区、凝固区、液相区

温度

1、逐层凝固图a2.糊状凝固图c3.中间凝固图b

abc

温度

液相线

液相线固相线

S成分

固表层

液中心

固表层

液中心表层中心

a

b

凝固区

c

1、逐层凝固2、糊状凝固3、中间凝固逐层凝固糊状凝固

凝固区明显凝固区很宽凝固区介于1、2之间合金的充型技能强

便于防止缩孔和缩松

难以获得结晶紧实的铸件

在常用合金中，灰铸铁、铝硅合金等倾向于逐层凝固球墨铸铁、锡青铜、铝铜合金等倾向于糊状凝固，为获得紧实铸件常需

采纳适当的工艺措施，以便补缩或减小其凝固区域

二、铸造合金的收缩收缩

收缩是合金的物理本性

合金从浇注、凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象体收缩率是铸件产生缩孔或缩松的根本缘由

合金的收缩经受如下三个阶段：1、液态收缩体积的收缩

从浇注温度到凝固开始温度间的收缩线收缩率是铸件产生应力、变形和裂纹的根本缘由从凝固开始温度到凝固终止间的收缩

2、凝固收缩尺寸的缩减

3、固态收缩

从凝固终止温度到室温间的收缩

4.1.2.3铸件的常见缺陷类别孔眼名称气孔类别外形尺寸重量不合格名称多肉类别表面缺陷名称粘砂

缩孔缩松渣眼(夹渣)砂眼铁豆裂纹热裂冷裂

浇不足落砂抬箱错箱偏芯变形外形尺寸重量不合格成分组织和性能不合格

夹砂冷隔化学成分不合格金相组织不合格偏析过硬物理化学性能不合格

一、铸件中缩孔与缩松1、缩孔与缩松的形成缩孔集中在铸件上部或最末凝固部位容积较大的孔洞

合金的液态收缩和凝固收缩愈大、浇铸温度愈高、铸件愈厚，缩孔的容积愈大

缩松形成缘由

分散在铸件某区域内的细小缩孔

铸件最末凝固区域的收缩未能得到补足，或因纯金属、为合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的小共晶合金液体区难以得到补缩所至逐层凝固合金糊状凝固合金缩孔倾向大缩松倾向大缩松倾向小缩孔倾向小

均使铸件力学性能下降

2、防止缩孔和缩松的措施1)选择合适的合金成分也称定向2)工艺措施凝固

选用近共晶成分或结晶温度范围较窄的合金

顺次凝固原那么

获得没有缩孔的致密铸件

定向凝固就是在铸件上可能涌现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，然后靠近冒口部位凝固，最末冒口本身凝固

目的

冷铁加铸件各个部位的收缩都能得到补充，而将快冷却缩孔转移到冒口中，最末予以清除速度安放冒口在工件厚大部位增设冷铁冒口

措施

暗冒口

热节

冷铁

暗冒口

典型的铸件浇注系统

定向凝固的缺点1、加大铸件的成本2、扩大了铸件各部分的温度差促进了铸件的变形和开裂倾向铝青铜、铝硅合金、铸钢件等

定向凝固的应用主要用于要求补缩的场合

二一、内应力的形成

铸造内应力、变形和裂纹

铸造内应力

铸件在凝固收缩时，受到阻碍，内部形成的应力铸造内应力是铸件产生变形和裂纹的基本缘由

内应力类型：热应力、机械应力1、热应力热应力的形成由于铸件的壁厚不匀称、各部分的冷却速度不同，使得在同一时期内铸件各部分收缩不一

致而引起的应力

热应力的形成

结论1)铸件的各部分截面积差越大，产生的应力差越大；2)当厚大部分进入弹性状态时，厚薄部分温差越大，产生的热应