铸件均衡凝固技术及其应用.ppt

1、a，1，铸件均衡凝固技术及其应用，河北工业大学材料加工和控制系李日，a，2，铸件均衡凝固技术及其应用，第一章铸铁零件均衡凝固理论和相应的浇铸设计技术第二章铸铁零件浇铸修补设计和应用第四章铸造系统的大孔流出理论和设计，a，3， 第一章铸铁零件均衡凝固理论和相应的冒口设计技术均衡凝固理论基本思想分析冒口大小为热节冒口位置灰/球铁修补方式的微观过程分析均衡凝固过程的微观机制铸铁零件均衡凝固技术原则，回归，a，4，第一节均衡凝固理论基本思想分析冒口大小，传统的灰铸铁/分析了球铁零件的浇铸设计方法对铸铁零件的收缩和修复的特点，返回a、5传统的灰铸铁/球铁零件的浇铸设计方法，分析了传统的灰铸铁/球铁零件的

2、浇铸设计方法。 主要控制铸钢冒口一样的模数法，直接实用冒口、压力冒口。 1 )用像铸钢冒口这样的模数法设计铸铁冒口，无视石墨化膨胀，设计的冒口大，制品率低，而且出现了越能弥补越收缩的现象，因此必须寻求新的更好的方法。 2 )直接实用冒口由铸铁合金凝固过程的收缩膨胀特性计算冒口(图3-5-20 )。 回到，a，6，这个冒口补充了铸件的液体(一次)收缩，液体收缩结束或体积膨胀开始时，使冒口立即冻结。 计算热水的时候使用液体收缩值，认为这个值是不变的。 控制压力冒口的是湿式砂型，球铁零件模块仅朝向0.48cm，灰铁零件模块仅朝向0.8，因此分割体1能够经由分割体2向设置于分割体3的冒口内输送大量的铁

3、水，在该情况下，仅设置冒口即可的M2/M10.8的情况下适用于a、11、回流、a、12、湿式中铸造模块0.482.5cm的球铁部件的模块为0.752.0cm的灰铁部件，要求硬度85。 计算冒口时使用一定的收缩膨胀值。 用经验曲线计算。 结论：只要铸铁收缩膨胀值均匀，就能进行规则计算，但根据实际情况如何，a、13，铸铁件的收缩和修补特征实验(教材pp1，图1-1 )，铸铁件的收缩不仅取决于合金化学成分、浇注温度，还取决于冷却速度，冷却速度的表现在铸件结构和壁厚、铸模条件下1 )铸铁材料的收缩值不是铸铁合金材料的收缩值，而是变化量。 铸铁合金材料的体收缩用标准的小样品测定，但铸件实际收缩的定量数据

4、无法测定。 因为根据铸件的部位，冷却速度不同，所以收缩膨胀的状况不同，返回，a、14、2 )冷却速度大，身体的收缩大，需要补偿收缩3 )在一般的砂型铸造条件下，越薄的部件，收缩值越大，必须强调补充的越厚，收缩越小大的用小的冒口补缩，显示与铸钢相反(图1-4 )。 问题：那么，如何设计灰/球铁零件的冒口？如何找到互补规律呢？ a，15，铸铁宏观收缩和膨胀规律1 )铸钢冒口弥补了哪个部分收缩？ a .铸件比例尺考虑到固体收缩的b .冒口收缩的是液状收缩和凝固收缩2 )铸铁部件的冒口也无视一锅端、全保、石墨化膨胀，是传统的模数法3 )但是，仔细研究了整体铸件的宏观凝固规律，有更好的冒口计算方法、收缩

5、和膨胀动态4 )各种合金铸件的收缩膨胀重合图，从a、16、5 )膨胀收缩动态曲线可知，铸件冷却凝固到均衡点p之前，需要在外部补偿收缩，到达p点后，不需要补偿收缩。 建立Mr和MAP的关系可以实现的有限互补。返回、a、17、第二节接触节冒口的位置、接触节发生中性节接触节的防止和消除、返回、a、18、接触节的发生、a、19、取上图的平板铸件边长130mm、厚度25mm，改变圆柱形冒口的直径，在湿润砂型条件下测定不同位置的凝固时间。 a、20、结论：1.传统的冒口设计是几何热节的1.5倍，实际上增大了冒口根部的热节圆2 .即使冒口有梯度，根部附近部分的直径也有比根部直径小的危险，根部容易出现缩痕、松

6、弛缺陷。 返回，a，21，中性热节，a，22，接触热节的防止和消除1 )热水不要放在几何热节上，离开热节，即使防止热干涉也要保证收缩2 ) 压条，压条，压条，压条，压条，压条，压条，压条，压条，压条，压条，压条，压条，压条，请不要采用圆柱形、正方形、腰圆形的压条3 )压条下，在铸件的侧面放置冷铁，压条收缩4 )把冒口做成中性棒体尺寸5 )从中性尺寸缩小冒口，使冒口变大。 返回a，23，第三节灰/球铁补充方式的微观过程分析均衡凝固过程的微观机制，铸造铁材料补充方式分析，铸造铁材料的枝晶凝固和收缩，铸造铁材料的自补充方式，返回a，24，铸造铁材料的枝晶凝固和收缩，1 .枝晶凝固是收缩孔的收缩形成的

7、主要原因(灰/凝) 收缩孔：热节部，补充通路堵塞引起的收缩，宏观收缩：收缩孔的下枝晶生长后期，枝晶间的液体从外部被吸引，结果液体的流动被输送，微观缓和3360枝晶间的液体本身收缩，结果没有液体的流动。返回、a、25、宏通道：石墨化膨胀，冲破了固体壳层，弥补了，一般没有良好效果。 在保证球墨铸铁组织的致密性中起着重要的作用。 微观的缩减是不能用热水弥补的。 微互补通道固有于枝晶手臂之间，宏互补通道被膨胀压力挤出。 返回、a、26、返回、a、27、返回、a、28、返回、a、29、返回、a、30、a、31、返回、a、32、a、33、a、34、a、35、返回、a、36、返回、a、37、收缩孔的位置是热

8、中心、a、38、缩孔形成时间处于初晶凝固末期和共晶凝固阶段，返回，a、39、宏观缓和一般在缩孔下，发生时间在几何中心，从时间上看，宏观缓和和微观缓和分别在共晶膨胀前和后形成。 回来，a，40，宏观松弛是树枝晶间的液体被从外部吸引的结果，微观松弛是树枝晶间的液体本身收缩的结果，没有液体输送的流动。 因此，显微缩松很难用外部冒口补充，宏观缩松可以用外部冒口补充。 返回a，41，返回a，42，缩小或局部缩小的相邻区域的盈馀铁液，通过枝晶之间的显微通道补充它们。 由图可以看出，中心共晶组织很细，与周围粗大的枝晶的边界很明显。 回到，a、43、凹陷到铸件上部的咖啡豆，向铸件外侧的液体流动的结果是，在a、

9、44、收缩孔中进入了红豆，红豆无法填补收缩孔，与收缩孔壁之间保持间隙，呈现出冷的间隔形。 豆子分为两部分，金相组织不同，表示来自不同的地方，说明互补通道不止一个。 据观察，红豆很少完全填充收缩孔。 克服收缩孔必须集中在初期的外部冒口上。 a，45，通道凝固时石墨数多，分枝发达，无初生枝晶，是典型的共晶组织。 通道以外(上下部)枝晶密集，石墨少而小。返回，a，46，返回，a，47，返回，a，48，灰铸铁输送距离，球铁输送距离，返回，a，49，第四节铸铁材料均衡凝固过程原则，均衡凝固的定义均衡凝固和逐次凝固的异同均衡凝固和同时凝固的异同，返回，a，50，均衡凝固的定义铸铁液冷却时产生体积收缩，凝固

10、均衡凝固是利用膨胀和收缩动态重叠的自收缩和冒口系统外部收缩，采取工艺措施，按比例进行单位时间收缩和膨胀、收缩和收缩的凝固过程原则。 返回，a，51，二，均衡凝固的工艺原则1 )铸铁件的收缩值不确定，合金的种类和品种给定的收缩值，铸件的收缩值不仅仅是合金成分、浇注温度，还与铸件的大小、结构、壁厚、铸模的种类、浇注工艺和参数相关2 )越薄的小东西越强调加强，加强措施可以利用浇注系统(薄的小东西)，也可以利用专用的冒口(厚的小东西)。 厚大补充的要求很低，可以使用小押汤、有限的押汤、无押汤的艺术。 回到，a，52，3 )铸铁的修补技术设计必须以自我修补为基础。 需要冒口修补的铸件。 石墨化膨胀自收缩

11、也必须充分利用，冒口只能弥补自补偿不足的差额，因此，铸铁冒口可以不晚于铸件凝固，冒口可以用尺寸土或模数比铸件壁厚或模数小。 4 )铸件的冒口也不应该放在铸件的热潮上。 冒口靠近热点，冒口远离热点，以减少冒口对铸件的热干扰。 冒口远离铸件几何热节是均衡凝固技术的重要技术之一，均衡凝固技术尤其强调了内浇道的根部、冒口的根部和铸件热节不能重叠。 5 )浇口的开设不形成接触热节适用于所有的合金。 a、53、6 )铸铁冒口是系列、耳朵食欲、毛刺冒口眼睛短、薄、宽、无溢流冒口和无冒口铸造保险冒口的理想形式。 7 )铸件的厚壁热节放在浇注位置的下部，厚度差较大时，在厚壁处放置冷铁，铸件不安地浇注，大的平面在

12、上箱。 采用溢出食欲，能保证宽平面的表面质量。 8 )采用冷铁平衡壁厚差，消除热节。 冷铁的作用除了防止铸件的厚壁、热节松弛外，还有利于加快铸件的一部分石墨化膨胀，早期叠加膨胀收缩，加快均衡点，减小浇口尺寸。 因此，冷铁不仅在放置冷铁的部位，铸件的整体也有增强自收缩的作用。 a、54、冷铁材质以普通灰铸铁为优。 反复使用冷铁次数、冷铁后，表面的氧化脱石墨会形成微观的孔和裂纹，冷冻能力降低，容易与铸件熔接，在铸件放置冷铁的地方形成气孔。 9 )调节铸件的温差，薄壁部的保温和厚壁部的冷铁的设置有同样的技术效果。 10 )为了尽快使先注入的铁液静止，加快石墨化膨胀，提高自身收缩的利用度，优先采用顶层

13、注入技术。 对于圆形铸件，不要对中间铁心施加冲击，优先采用径向和轴向，避免导入切线方向。 向切线方向导入的话，铁液在铸模内不断旋转，一个不稳定，二个铁液不能尽快静止，自补的利用度降低。 回到a，55，均衡凝固和顺序凝固的异同均衡凝固和顺序凝固强调了铸件的补充收缩。 均衡凝固的补充技术强调了铸件的自补充收缩，冒口只弥补了自补充不足的差额，冒口不要比铸件凝固慢，冒口不应该放在铸件热点上。 热水的补充是有限的。 依次凝固强调冒口比铸件的凝固晚，冒口放在铸件最高厚实部的热节上。均衡凝固的冒口尺寸小，技术生产率提高的感冒d不放在热节上，所以能消除冒口根部的缩孔，缓和缺陷，减少废品。 回到a，56，均街凝

14、固和同时凝固的合同均衡凝固和同时凝固强调了从铸件的薄壁部导入浇注系统和冒口，减少铸件不同部位的温差，避免局部过热。 同时凝固强调的是不考虑收缩而减少应力、龟裂、变形。 均衡凝固可以补偿收缩，强调小件、薄壁材料、壁厚均匀材料的收缩，但浇口对铸件的热节不安，在有效收缩的同时，应力、变形、裂纹的倾向也减少了。 采用平衡凝固技术原则设计薄零件技术，能大幅度减少收缩孔松动等废品缺陷，提高铸件的内在质量。 返回，a，57，第二章铸铁件冒口设计和应用，基于均衡凝固原理的铸铁件冒口设计概论均衡凝固理论的冒口设计方法铸铁件冒口类型和结构冒口设计的工程应用实例，返回，a，58，第一节基于均衡凝固原理的铸铁件冒口设

15、计概论，灰铸铁和球墨铸铁件(以下简称铸铁件) 基于浇注系统后的修补收缩和石墨化膨胀自修补收缩，仅仅是铸件本身的结构、合金成分、冷却条件等原因，即使是无法实现的需要冒口修补缩的铸件，也必须活用后修补缩和自修补缩，冒口只是弥补后修补和自修补不足的差额。 铸铁零件的冒口设计要求冒口凝固得比铸件的收缩时间AP晚，即冒口的率MR比铸件的收缩率MS大。 冒口能提供的补充液量必须大于铸件的外观收缩值，铸件的外观收缩值等于铸件体积VC和补充率FC的积。 回到，a，59，冒口与铸件连接的接触热节比铸件的几何热节小，不可通过设置冒口延长铸件的收缩时间和凝固时间。 因此，不要在铸件的几个热部分开设冒口。 冒口和铸件

16、需要补偿收缩的分体之间存在补偿液体流动的通路，收缩通路的模块不要比铸件的收缩模块小。 冒口体内需要充分的补充压力，沿必须补充补充液的方向流动，克服流动阻力，保证铸件在凝固过程中始终处于正压状态，即冒口停止补充时，冒口中有一定的残铁液压头。 铸铁零件的风d颈短，薄，宽。 因此，铸铁件均衡凝固的有限冒口设计在冒口位置、冒口大小、冒口修复时间等方面与铸钢顺序凝固有显着差异。 返回a，60，第二节均衡凝固理论的冒口设计方法，传统冒口设计内容和均衡凝固设计内容的对比均衡凝固冒口尺寸计算理论均衡凝固理论中整体补充液量的校正冒口位置和个数的确定，返回a，61，传统冒口设计内容和均衡凝固设计内容的对比，返回a

17、，62，3 .铸铁冒口设计， 由于铸铁收缩的是右图的阴影部分收缩，与通用冒口设计相对应，设计内容为返回、a、63，均衡凝固冒口尺寸的计算理论1 .冒口尺寸设计对铸铁零件来说，冒口只是abp部分收缩，而返回、a、64、MAP难以确定p是收缩时间点数f2是收缩率系数，求出p，求出f2、a、65，收缩时间得分p通过实验回归求出，a、66、灰铸铁收缩时间得分回归式：球墨铸铁收缩时间得分回归式：a、67，还有冒口补充收缩结束前的最后压力也考虑在内、返回、a、68、均衡凝固浇口头部尺寸计算理论因为浇口头部过热的金属液不断流动，所以凝固时间即使小尺寸也很长，其模块动态生长，直到铸件达到均衡点。因此，浇口部组件必须与作为修复对象的收缩组件的Mn=Ms相等，但由于Mn动态地成长，所以Mn在几何学上比Ms小，若导入流通效