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铝合金重力铸件应力和裂纹的品种,铝合金铸造浇注温度对铸件的影响

来源: 时间:2021-01-12 17:19:21 浏览次数:


重力铸造就是浇注温度过高会引起砂型涨大,特别是具有复杂砂芯的灰铸铁件,当浇注温度≥1420℃时废品增多,浇注温度为1460℃时废品达50%。在生产中,使用感应电炉熔炼能较好地控制铁液温度。
2、浇注温度过低时或许构成的缺点
(1)硫化锰气孔
此种气孔位于灰铸铁件表皮以下且多在上面,常在加工后显露出来,气孔直径约2~6mm。有时孔中含有少量熔渣,金相研讨标明,此缺点是由MnS偏析与熔渣混合而成,原因是浇注温度低,一起铁液中含Mn和S量高。
这样的含S量和适合的含Mn量(0.5%~0.65%),可以显著改进铁液纯度,然后有用地避免这类缺点。
(2)砂芯气体引起的气孔
气孔和多空性气孔常因砂芯排气不良而引起。因为造芯时砂芯多在芯盒中硬化,这就常使砂芯排气孔数量不够。为了构成排气孔,可在型芯硬化后补充钻孔。
(3)液体夹渣
加工后灰铸铁件表皮之下会发现一个个单体的小孔,孔的直径一般为1~3mm。个别情况下只有1~2个小孔。金相研讨标明,这些小孔与少量的液体夹渣一起呈现,但该处未发现S的偏析。研讨标明,这种缺点与浇注温度有关,浇注温度高于1380℃时,铸件中未发现这种缺点,故浇注温度应控制在1380—1420℃。值得一提的是改动浇注体系规划,未能消除此缺点,故此种缺点可以认为是因为浇注温度低以及铁液在微量复原气氛下浇注时构成的。
1.重力铸造应力
铸造应力按发生的原因不同,主要可分为热应力、缩短应力两种。
(1)热应力
铸件在凝结和冷却过程中,不同部位因为不均衡的缩短而引起的应力,称热应力。热应力使冷却较慢的厚壁处受拉伸,冷却较快的薄壁处或外表受紧缩,铸件的壁厚差别愈大合金的线缩短率或弹性模量愈大,热应力愈大。定向凝结时,因为铸件各部分冷却速度不一致,发生的热应力较大,铸件易呈现变形和裂纹。
(2)缩短应力
铸件在固态缩短时,因受铸型、型芯、浇冒口等外力的阻碍而发生的应力称缩短应力。、一般铸件冷却到弹性状况后,缩短受阻都会发生缩短应力。缩短应力常表现为拉应力。构成原因一经消除(如铸件落砂或去除浇口后)缩短应力也随之消之,因此缩短应力是一种临时应力。但在落砂前,如果铸件的缩短应力和热应力一起效果其瞬间应力大于铸件的抗拉强度时,铸件会发生裂纹。
2.减小和消除铸造应力的办法
(1)合理地规划铸件的结构
铸件的形状愈复杂,各部分壁厚相差愈大,冷却时温度愈不均匀,铸造应力愈大。因此,在规划铸件时应尽量使铸件形状简略、对称、壁厚均匀。
(2)选用一起凝结的工艺
所谓一起凝结是指采取一些工艺办法,使铸件各部分温差很小,简直一起进行凝结。因各部分温差小,不易发生热应力和热裂,铸件变形小。设法改进铸型、型芯的让步性,合理设置浇冒口等。一起凝结的示意图,该工艺是在工件厚壁处加冷铁,冒口设薄壁处。
(3)时效处理是消除铸造应力的有用办法。
时效分天然时效、热时效和共振时效等。所谓天然时效,是将铸件置于露天场所半年以上,让其内应力消除。热时效(人工时效)又称去应力退火,是将铸件加热到550-650℃,保温2-4h,随炉冷却至150-200T,然后出炉。共振法是将铸件在其共振频率下震动10-60ndn,以消除铸件中的残留应力。
3.铸件的变形与避免
如前所述,在热应力的效果下,铸件薄的部分受压应力,厚的部分受拉应力,但铸件总是力求经过变形来减缓其内应力。因此,铸件常发生不同程度的变形。铸件的变形往往使铸件精度下降,严峻时可以使铸件报废,应予避免。因铸件变形是由铸造应力引起,减小和避免铸造应力的办法,是避免铸件变形的有用办法。
3.铸件的裂纹与避免
当铸造内应力超过金属的强度极限时,铸件便发生裂纹。裂纹是严峻的铸造缺点,必须设法避免。裂纹按构成的温度范围分为热裂和冷裂两种。
(1)热裂
①热裂的发生
一般是在凝结晚期,金属处于固相线邻近的高温时构成的。其形状特征是裂缝短,缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化颜色。铸件结构不合理,合金缩短大,型(芯)砂让步性差以及铸造工艺不合理等均可引发热裂。钢和铁中的硫、磷下降了钢和铁的耐性,使热裂倾向增大。
②热裂的避免
合理地调整合金成分(严格控制钢和铁中的硫、磷含量),合理地规划铸件结构,选用一起凝结的原则和改进型(芯)砂的让步性,都是避免热裂的有用办法。
(2)冷裂
①冷裂的发生
冷裂是铸件冷却到低温处于弹性状况时所发生的热应力和缩短应力的总和,如果大于该温度下合金的强度,则发生冷裂。冷裂是在较低温度下构成的,其裂缝细小,呈连续直线状,缝内洁净,有时呈细微氧化色。壁厚差别大、形状复杂的铸件,尤其是大而薄的铸件易于发生冷裂。
②冷裂的避免
但凡减小铸造内应力或下降合金脆性的办法,都能避免冷裂的构成。例如:钢和铸铁中的磷能显著下降合金的冲击耐性,增加脆性,容易发生冷裂倾向,因此在金属熔炼中必须严格加以约束。
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