鑄造合金從液態凝同和冷卻至室溫過程中,其體積和尺寸減少的現象稱為收縮性。 包括液態收縮、凝固收縮、固態收縮三個階段。
液態收縮是金屬液由於溫度的降低而發生的體積縮減。 凝固收縮是金屬液凝固(液態轉變為同態)階段的體積縮減。 液態收縮和凝固收縮表現為合金體積的縮減,通常稱為“體收縮”。
固態收縮是金屬在固態下由於溫度的降低而發生的體積縮減,固態收縮雖然也導致體積的縮減,但通常用鑄件的尺寸縮減量來表示,故稱為“線收縮”。 鑄件收縮不僅影響尺寸,還會使鑄件產生縮孔、疏鬆、內應力、變形和開裂等缺陷,故鑄造用材料的收縮率越小越好。 收縮直接影響鑄件的質量。 液態收縮和凝固收縮若得不到補足,會使鑄件產生縮孔和縮松缺陷,固態收縮若受到阻礙會產生鑄造內應力,導致鑄件變形開裂。
1、縮孔和縮松 縮孔是由於金屬的液態收縮和凝固收縮部分得不到補足時,在鑄件的最後凝固處出現的較大的集中孔洞。 縮松是分散在鑄件內的細小的縮孔。 縮孔和縮松都能使鑄件的力學性能下降,縮松還能使鑄件在氣密性試驗和水壓試驗時出現滲漏現象。
生產中可通過在鑄件的厚壁處設定冒口的工藝措施,使縮孔轉移至最後凝固的冒口處,從而獲得完整的鑄件。 冒口是多餘部分,切除後便獲得完整、緻密的鑄件;也可以通過合理地設計鑄件結構,避免鑄件局部金屬積聚,來預防縮孔的產生。
2、變形與開裂 鑄件在凝固後繼續冷卻過程中,若固態收縮受到阻礙就會產生鑄造內應力,當內應力達到一定數值時,鑄件便產生變形甚至開裂。 鑄造內應力主要包括收縮時的機械應力和熱應力兩種,機械應力是由鑄型、型芯等外力的阻礙收縮引起的內應力;熱應力是鑄件在冷卻和凝固過程中,由於不同部位的不均衡收縮引起的內應力。
生產中為減小鑄造內應力,經常從改進鑄件結構和最佳化鑄造工藝入手,如鑄件的壁厚應均勻,或合理地設定冷鐵等工藝措施,使鑄件各部位冷卻均勻,同時凝固,從而減小熱應力;鑄件的結構儘量簡單、對稱,這樣可減小金屬的收縮受阻,從而減小機械應力。
影響收縮率的因素分內部和外部條件。
1.合金的種類和成分 合金的種類和成分不同,其收縮率不同,鐵碳合金中灰鑄鐵的收縮率小,鑄鋼的收縮率大。
2.工藝條件 金屬的澆注溫度對收縮率有影響,澆注溫度越高,液態收縮越大。 鑄件結構和鑄型材料對收縮也有影響,型腔形狀越複雜、鑄型材料的退讓性越差,對收縮的阻礙越大。 當鑄件結構設計不合理,鑄型材料的退讓性不良時,鑄件會因收縮受阻而產生鑄造應力,容易產生裂紋。
資料來源:中文百科
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