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    鋁合金重力鑄件應力和裂紋的品種,鋁合金鑄造澆注溫度對鑄件的影響

    來源: 時間:2021-01-12 17:19:21 瀏覽次數:


    重力鑄造就是澆注溫度過高會引起砂型漲大,特別是具有復雜砂芯的灰鑄鐵件,當澆注溫度≥1420℃時廢品增多,澆注溫度為1460℃時廢品達50%。在生產中,使用感應電爐熔煉能較好地控制鐵液溫度。
    2、澆注溫度過低時或許構成的缺點
    (1)硫化錳氣孔
    此種氣孔位于灰鑄鐵件表皮以下且多在上面,常在加工后顯露出來,氣孔直徑約2~6mm。有時孔中含有少量熔渣,金相研討標明,此缺點是由MnS偏析與熔渣混合而成,原因是澆注溫度低,一起鐵液中含Mn和S量高。
    這樣的含S量和適合的含Mn量(0.5%~0.65%),可以顯著改進鐵液純度,然后有用地避免這類缺點。
    (2)砂芯氣體引起的氣孔
    氣孔和多空性氣孔常因砂芯排氣不良而引起。因為造芯時砂芯多在芯盒中硬化,這就常使砂芯排氣孔數量不夠。為了構成排氣孔,可在型芯硬化后補充鉆孔。
    (3)液體夾渣
    加工后灰鑄鐵件表皮之下會發現一個個單體的小孔,孔的直徑一般為1~3mm。個別情況下只有1~2個小孔。金相研討標明,這些小孔與少量的液體夾渣一起呈現,但該處未發現S的偏析。研討標明,這種缺點與澆注溫度有關,澆注溫度高于1380℃時,鑄件中未發現這種缺點,故澆注溫度應控制在1380—1420℃。值得一提的是改動澆注體系規劃,未能消除此缺點,故此種缺點可以認為是因為澆注溫度低以及鐵液在微量復原氣氛下澆注時構成的。
    1.重力鑄造應力
    鑄造應力按發生的原因不同,主要可分為熱應力、縮短應力兩種。
    (1)熱應力
    鑄件在凝結和冷卻過程中,不同部位因為不均衡的縮短而引起的應力,稱熱應力。熱應力使冷卻較慢的厚壁處受拉伸,冷卻較快的薄壁處或外表受緊縮,鑄件的壁厚差別愈大合金的線縮短率或彈性模量愈大,熱應力愈大。定向凝結時,因為鑄件各部分冷卻速度不一致,發生的熱應力較大,鑄件易呈現變形和裂紋。
    (2)縮短應力
    鑄件在固態縮短時,因受鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而發生的應力稱縮短應力。、一般鑄件冷卻到彈性狀況后,縮短受阻都會發生縮短應力??s短應力常表現為拉應力。構成原因一經消除(如鑄件落砂或去除澆口后)縮短應力也隨之消之,因此縮短應力是一種臨時應力。但在落砂前,如果鑄件的縮短應力和熱應力一起效果其瞬間應力大于鑄件的抗拉強度時,鑄件會發生裂紋。
    2.減小和消除鑄造應力的辦法
    (1)合理地規劃鑄件的結構
    鑄件的形狀愈復雜,各部分壁厚相差愈大,冷卻時溫度愈不均勻,鑄造應力愈大。因此,在規劃鑄件時應盡量使鑄件形狀簡略、對稱、壁厚均勻。
    (2)選用一起凝結的工藝
    所謂一起凝結是指采取一些工藝辦法,使鑄件各部分溫差很小,簡直一起進行凝結。因各部分溫差小,不易發生熱應力和熱裂,鑄件變形小。設法改進鑄型、型芯的讓步性,合理設置澆冒口等。一起凝結的示意圖,該工藝是在工件厚壁處加冷鐵,冒口設薄壁處。
    (3)時效處理是消除鑄造應力的有用辦法。
    時效分天然時效、熱時效和共振時效等。所謂天然時效,是將鑄件置于露天場所半年以上,讓其內應力消除。熱時效(人工時效)又稱去應力退火,是將鑄件加熱到550-650℃,保溫2-4h,隨爐冷卻至150-200T,然后出爐。共振法是將鑄件在其共振頻率下震動10-60ndn,以消除鑄件中的殘留應力。
    3.鑄件的變形與避免
    如前所述,在熱應力的效果下,鑄件薄的部分受壓應力,厚的部分受拉應力,但鑄件總是力求經過變形來減緩其內應力。因此,鑄件常發生不同程度的變形。鑄件的變形往往使鑄件精度下降,嚴峻時可以使鑄件報廢,應予避免。因鑄件變形是由鑄造應力引起,減小和避免鑄造應力的辦法,是避免鑄件變形的有用辦法。
    3.鑄件的裂紋與避免
    當鑄造內應力超過金屬的強度極限時,鑄件便發生裂紋。裂紋是嚴峻的鑄造缺點,必須設法避免。裂紋按構成的溫度范圍分為熱裂和冷裂兩種。
    (1)熱裂
    ①熱裂的發生
    一般是在凝結晚期,金屬處于固相線鄰近的高溫時構成的。其形狀特征是裂縫短,縫隙寬,形狀曲折,縫內呈氧化顏色。鑄件結構不合理,合金縮短大,型(芯)砂讓步性差以及鑄造工藝不合理等均可引發熱裂。鋼和鐵中的硫、磷下降了鋼和鐵的耐性,使熱裂傾向增大。
    ②熱裂的避免
    合理地調整合金成分(嚴格控制鋼和鐵中的硫、磷含量),合理地規劃鑄件結構,選用一起凝結的原則和改進型(芯)砂的讓步性,都是避免熱裂的有用辦法。
    (2)冷裂
    ①冷裂的發生
    冷裂是鑄件冷卻到低溫處于彈性狀況時所發生的熱應力和縮短應力的總和,如果大于該溫度下合金的強度,則發生冷裂。冷裂是在較低溫度下構成的,其裂縫細小,呈連續直線狀,縫內潔凈,有時呈細微氧化色。壁厚差別大、形狀復雜的鑄件,尤其是大而薄的鑄件易于發生冷裂。
    ②冷裂的避免
    但凡減小鑄造內應力或下降合金脆性的辦法,都能避免冷裂的構成。例如:鋼和鑄鐵中的磷能顯著下降合金的沖擊耐性,增加脆性,容易發生冷裂傾向,因此在金屬熔煉中必須嚴格加以約束。
    關鍵字:重力鑄造 
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