应该从元素的氧化难易、含量多少、结膜温度和逸出气体几个方面来综合考虑合金成分对二次氧化夹杂物的影响。 减少和排除夹杂物的途径
1)正确地选择合金成分,严格控制易氧化元素的含量。(2)加熔剂 金属液表面覆盖一层熔剂,能吸收上浮的夹杂物(如铝合金精炼时加氯盐、氟盐),或向金属液中加入熔剂,使之与夹杂物形成密度更小的液态夹杂物。如向球铁液中加入冰晶石,可降低夹杂物熔点,便于聚合和上浮。3)采用复合脱氧剂 采用单一脱氧剂,由于脱氧产物熔点高(表18-2),易成为夹杂物残存在铸件中(4)采用真空或在保护气氛下熔炼和浇注。 5)应避免金属液在浇注和充型时发生飞溅和涡流,尽可能保证充型平稳。(6)过滤法 金属液通过过滤器,再注入型腔,也可达到去除夹杂物的目的。7)为减少铸型的氧化气氛,除严格控制铸型水分外,还可在型砂中添加附加物,
第十九章 铸件的收缩
任何一种液态金属注入铸型以后,从浇注温度冷却到常温都要经历三个互相联系的收缩阶段(图19-1):1)液态收缩阶段(Ⅰ); 2)凝固收缩阶段(Ⅱ);3)固态收缩阶段(Ⅲ)。 (1)液态收缩
充满铸型瞬间,液态金属所具有的温度 t浇 冷却至开始凝固的液相线温度 tL 的体收缩为液态收缩。因此在此阶段中,金属处于液态,体积的缩小仅表现为型腔内的液面的降低
(2)凝固收缩
对于纯金属和共晶合金,凝固期间的体收缩只是由于状态的改变,而与温度无关,故具有一定的数值(见表11-4)。
具有一定结晶温度范围的合金由液态转变为固态时,收缩率既与状态改变时的体积变化有关,又与结晶温度范围有关
(3)固态收缩
在固态收缩阶段,铸件各个方向上都表现出线尺寸的缩小。因此,这个阶段对铸件的形状和尺寸的精度影响最大
缩孔 铸件在凝固过程中,由于合金的液态收缩和凝固收缩,往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞,称为缩孔。容积大而集中的孔洞称为集中缩孔,或简称为缩孔。
缩松 细小而分散的孔洞称为分散性缩孔,简称为缩松。 第二十章 铸件的热裂
热裂形成的机理主要有液膜理论和强度理论
(1)液膜理论
合金的热裂倾向性与合金结晶末期晶体周围的液体性质及其分布有关。铸件冷却到固相线附近时,晶体周围还有少量末凝固的液体,构成液膜。温度越接近固相线,液体数量越少,铸件全部凝固时液膜即消失。如果铸件收缩受到某种阻碍,变形主要集中在液膜上,晶体周围的液膜被拉长。当应力足够大时,液膜开裂,形成晶间裂纹。
因此,液膜理论认为,热裂纹的形成是由于铸件在凝固末期晶间存在液膜和铸件在凝固过程中受拉应力共同作用的结果。液膜是产生热裂纹的根本原因,而铸件收缩受阻是产生热裂纹的必要条件。 (2)强度理论
铸件在凝固后期,固相骨架已经形成并开始线收缩,由于收缩受阻,铸件中产生应力和变形。当应力或变形超过合金在该温度下的强度极限或变形能力时,铸件便产生热裂纹。对合金高温力学性能的研究表明,在固相线附近合金的强度和断裂应变都很低,合金呈脆性断裂。
第二十一章铸造应力、变形及冷裂 铸造应力
铸件在凝固和以后的冷却过程中,发生线收缩,有些合金还发生固态相变,也会引起体积的膨胀或收缩。这种变化往往受到外界的约束或铸件各部分之间的相互制约而不能自由地进行,于是在产生变形的同时还产生应力,这种应力统称为铸造应力
铸造应力按其产生原因分为三种:热应力、相变应力和机械阻碍应力 热应力:铸件在凝固和其后的冷却过程中,由于铸件各部分冷却速度不同,造成同一时刻收缩量的不一致,铸件各部分彼此相互制约,因而产生应力。这种应力称为热应力。
相变应力:固态发生相变的合金,由于铸件各部分冷却条件不同,它们到达相变温度的时刻不同,且相变的程度也不同,由此而产生的应力称为相变应力。
机械阻碍应力:铸件的收缩受到诸如铸型、型芯、箱档和芯骨等机械阻碍而产生的应力称为机械阻碍应力。
铸件的冷裂
冷裂是铸件中应力超出合金的强度极限而产生的。冷裂往往出现在铸件受拉伸的部位,特别是有应力集中的地方。影响冷裂的因素与影响铸造应力的因素基本是一致的。
冷裂外形呈连续直线状或圆滑曲线状,常常穿过晶粒,断口有金属光泽或呈轻微的氧化色。
形状复杂的大型铸件容易产生冷裂。有些冷裂纹在打箱清理后即能发现,有些在水爆清砂后发现,有些则是因铸件内部有很大的残余应力,在清理和搬运时受到震击形成的。
防止铸件产生变形和冷裂的途径
铸件产生冷裂和变形的原因是冷却过程中铸件各部分冷却速度不一致。因此,前节所述防止铸件产生铸造应力的方法都可用于防止铸件产生变形和冷裂。 此外,从工艺上防止变形还可以采取以下措施:
1)提高铸型刚度,加大压铁重量可以减小铸件的挠曲变形量。
2)控制铸件打箱时间。过早打箱,铸件温度高,在空气中冷却会加大内外温差,以致引起变形和开裂。适当延长打箱时间,可避免开裂和减小变形,但对于某些结构复杂的铸件,因铸型或型芯溃散性差,会引起冷裂。对易变形的重要铸件,可采用早打箱,并立即放入炉内保温缓冷的工艺。
3)采取反变形措施。在模样上做出与铸件残余变形量相等、方向相反的预变形量,按该模样生产铸件,铸件经冷却变形后,尺寸和形状刚好符合要求。 4)设置防变形筋。防变形筋能承受一部分应力,可防止变形。待铸件热处理后再将防变形筋去除。
5)改变铸件的结构,采用弯形轮幅代替直轮幅,减小阻力,防止变形。