铸件缩孔的形成机理
发布:hj9411 | 发布时间: 2008年4月15日缩孔、缩松形成原因是多方面的,但基本原因是与铸件凝固过程相关联的。铸件凝固过程中,如果液态收缩及凝固收缩不能得到及时的补偿,则在相应部位容易形成孔洞,即缩孔或缩松。
缩孔的形成
铸件中产生集中缩孔的基本原因是金属的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。产生集中缩孔的基本条件是,铸件由表及里逐层凝固,缩孔就集中在最后凝固的部位。
铸件中致密的固态金属体积Vs等于原液态金属体积VL减去其全部体积收缩量(包括液态金属由浇注温度tg,降至凝固温度ts。的液态收缩量,金属在凝固时的体收缩量,金属由凝固温度ts冷却至断面平均温度tf的固态收缩量)。所以致密固态金属的体积为
Vs=VL [1—aVL(tg—ts)—aVs—1/3 aVG(ts-tf)]
铸件凝固后的外壳体积VK为
VK=VL [1—aVG (ts-tf)]
铸件中缩孔的体积为VH
VH=VK-Vs
式中 aVL——金属液态体收缩率,%;
aVs——金属凝固体收缩率,%;
aVG——金属固态体收缩率,%。
通过上式可以清楚地了解各种因素对缩孔容积的影响,如金属在各个收缩过程中的收缩率,铸型的激冷能力,浇注温度浇注时间等。如缩孔形成过程中液态金属浇满了型腔。此时,金属液通过铸型向外散热,随着热量的传出,产生液态体积收缩,但由于浇口还未凝结,型腔内的金属液由于收缩而减少的体积可以从浇口处得到补充,因此不发生液面下降,使型腔仍保持充满的状态。当铸件表面的温度下降到凝固温度时,铸件表层就凝固结成硬壳。假定此时内浇口也已经凝结,所形成的硬壳就像一个封闭的容器,内部包住了液体。当铸件进一步冷却时,壳内金属液一方面因温度降低而产生液态收缩,另一方面硬壳继续凝固增厚产生凝固收缩。这两者的收缩将会造成液面降低。这时,虽然硬壳因固态收缩时壳内金属液面相对地下降变慢,但是,对一般铸造金属合金来说,这个时期的液态收缩和凝固收缩要大于固态收缩。因此,在重力作用下,金属液的液面与硬壳脱开。随着逐层凝固的进行,上述的变化—直继续到铸件的中心,结果在铸件上部就形成了孔洞,即缩孔。铸件凝固后,其还会因温度下降而不断缩小,直到常温为止。这个时期中,缩孔的容积虽有所减少,但缩孔容积与铸件体积的比值仍不变,这样缩孔就保留下来。综上所述,缩孔产生的条件:一是液态金属的液态收缩与凝固收缩之和大于其固态收缩;二是铸件逐层凝固。大多数合金如低碳钢、铝硅合金、黄铜等,其液态收缩及凝固收缩之和远远大于固态收缩,所以较易产生缩孔缺陷。缩孔一般在铸件顶部或最后凝固部位,如果在这些部位设置冒口,缩孔将被移入冒口中。
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