铸件的收缩课件.ppt
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1、铸件的收缩第1页,此课件共31页哦一、收缩的种类一、收缩的种类收缩收缩液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收缩固态收缩固态收缩金属从液相线温度到固相线温度间产生的体收缩称为凝固金属从液相线温度到固相线温度间产生的体收缩称为凝固收缩。对于纯合金和共晶合金,凝固期间的体收缩是由于收缩。对于纯合金和共晶合金,凝固期间的体收缩是由于状态的改变,与温度无关,具有一定的数值。其它合金凝状态的改变,与温度无关,具有一定的数值。其它合金凝固期间的体收缩不仅与状态有关而且还与温度有关。固期间的体收缩不仅与状态有关而且还与温度有关。液态收缩和凝固收缩是产生缩孔和缩松的基本原因。液态收缩和凝固收缩是产生缩孔和缩松的基本原因
2、。线收缩是铸件中产生应力、变形和裂纹的基本原因线收缩是铸件中产生应力、变形和裂纹的基本原因9-1 缩孔与缩松的种类缩孔与缩松的种类收缩图收缩图从浇注温度到凝固开始温度(即液相线温度)间的收缩从浇注温度到凝固开始温度(即液相线温度)间的收缩 从凝固终止温度到室温间的收缩。从凝固终止温度到室温间的收缩。第2页,此课件共31页哦二、线收缩的开始温度二、线收缩的开始温度线收缩的开始温度线收缩的开始温度纯金属和共晶合金:金属完全凝固后开始纯金属和共晶合金:金属完全凝固后开始具有结晶温度范围的合金:其线收缩不是从完全具有结晶温度范围的合金:其线收缩不是从完全凝固开始,而是在结晶温度范围中的某一温度开凝固开
3、始,而是在结晶温度范围中的某一温度开始。始。第3页,此课件共31页哦三、铸钢的收缩三、铸钢的收缩1.液态收缩液态收缩由合金相图可知,增加碳含量,液相温度下降,由合金相图可知,增加碳含量,液相温度下降,增大增大W(C)每增大)每增大1,增大增大20钢液温度每下降钢液温度每下降100,收缩率减少,收缩率减少1.51.75第4页,此课件共31页哦2.凝固收缩凝固收缩凝固期间的收缩受凝固期间的收缩受状态改变状态改变和和温度降低温度降低两部分所影响。两部分所影响。状态改变引起的体收缩为一固定值。温度的改变可改变体收缩。状态改变引起的体收缩为一固定值。温度的改变可改变体收缩。含碳量0.10.250.350
4、.450.70收缩率2.02.53.04.35.3铸钢凝固收缩率铸钢凝固收缩率碳钢:碳钢:液态收缩率加上凝固收缩率的总和随着碳含量的增加而增大。液态收缩率加上凝固收缩率的总和随着碳含量的增加而增大。第5页,此课件共31页哦3.固态收缩固态收缩1)珠光体转变前收缩,发生在凝固终了到)珠光体转变前收缩,发生在凝固终了到 相变前的温度相变前的温度范围,以范围,以 表示。表示。2)共析转变期的膨胀,发生在)共析转变期的膨胀,发生在 相变的温度范围内,以相变的温度范围内,以 表示。表示。3)珠光体转变后收缩,发生在)珠光体转变后收缩,发生在 相变终了到室温的温度相变终了到室温的温度范围内,以范围内,以
5、表示。表示。第6页,此课件共31页哦W(C)%珠前V珠后l0.081.420.111.162.470.141.510.111.062.460.351.470.111.042.400.451.390.111.072.350.551.350.091.052.310.601.210.010.982.18碳钢的线收缩率与碳含量的关系碳钢的线收缩率与碳含量的关系碳钢:碳钢:整体收缩率随着碳含量的增加而增大。整体收缩率随着碳含量的增加而增大。第7页,此课件共31页哦四、铸铁的收缩四、铸铁的收缩1.液态收缩液态收缩铸铁的液态体收缩系数随碳含量的提高而增大。铸铁的液态体收缩系数随碳含量的提高而增大。对亚共晶有
6、下式:对亚共晶有下式:由相图知:铸铁的碳质量分数每增加由相图知:铸铁的碳质量分数每增加1,液相线温度下降,液相线温度下降90。第8页,此课件共31页哦.凝固收缩凝固收缩1)亚共晶白口铸铁收缩)亚共晶白口铸铁收缩与钢一样,是状态和温度降低共同作用的结果与钢一样,是状态和温度降低共同作用的结果C每增大每增大1,液相线温度降低,液相线温度降低90第9页,此课件共31页哦由上面公式计算得下表:由上面公式计算得下表:从数据来看,从数据来看,随碳含量增大,亚共晶白口铸铁的凝固收缩率减小。随碳含量增大,亚共晶白口铸铁的凝固收缩率减小。第10页,此课件共31页哦W(C)%2.02.53.03.54.01400
7、白口铸铁5.76.06.57.17.9灰铸铁4.94.23.73.33.1tp-tL=100白口铸铁6.66.36.05.75.4灰铸铁5.84.53.21.90.6亚共晶铸铁凝固收缩率亚共晶铸铁凝固收缩率第11页,此课件共31页哦考虑从液态到凝固整个过程,对于白口铸铁,考虑从液态到凝固整个过程,对于白口铸铁,当浇注温度固定当浇注温度固定时,时,提高碳量对增大液态收缩率起主导作用。提高碳量对增大液态收缩率起主导作用。因此,收缩率随碳因此,收缩率随碳含量增大而增大。含量增大而增大。但是但是当铁液过热度固定时当铁液过热度固定时,提高碳量而减小,提高碳量而减小凝固收缩率比较突出,所以凝固收缩率比较突
8、出,所以收缩率随碳含量增大而降低。收缩率随碳含量增大而降低。第12页,此课件共31页哦2)灰铸铁)灰铸铁对于亚共晶灰铸铁,在凝固后期共晶转变时,由于石墨化的对于亚共晶灰铸铁,在凝固后期共晶转变时,由于石墨化的膨胀而使体收缩得到补偿。每析出膨胀而使体收缩得到补偿。每析出1(体积分数)的石墨,(体积分数)的石墨,体积增大体积增大2,故亚共晶灰铸铁的凝固收缩为:,故亚共晶灰铸铁的凝固收缩为:在在W(C)的铁液中,奥氏体中碳含量的铁液中,奥氏体中碳含量W(C)1.6%,剩余的剩余的碳量,在慢冷和碳硅量较高的条件下将沿稳定系结晶成石墨,其碳量,在慢冷和碳硅量较高的条件下将沿稳定系结晶成石墨,其数量为数量
9、为:由上两式得:由上两式得:第13页,此课件共31页哦由上面公式得下表:由上面公式得下表:从数据来看,对于灰铸铁,碳量足够高时,在凝固后期将发生从数据来看,对于灰铸铁,碳量足够高时,在凝固后期将发生体积膨胀现象。这种膨胀作用在铸件内部产生很大压力,使尚体积膨胀现象。这种膨胀作用在铸件内部产生很大压力,使尚未凝固的液体能对因收缩而形成的孔洞进行充填,所以灰铸铁未凝固的液体能对因收缩而形成的孔洞进行充填,所以灰铸铁有有“自实自实”或或“自补缩自补缩”作用。作用。对于灰铸铁,由于石墨化的膨胀作用而减小凝固体收缩,在所有对于灰铸铁,由于石墨化的膨胀作用而减小凝固体收缩,在所有的情况下(浇注温度固定或者
10、过热度固定)都是主要的。所以的情况下(浇注温度固定或者过热度固定)都是主要的。所以体体收缩率随碳含量增加而降低收缩率随碳含量增加而降低。当铁液过热度固定时,这种作用就。当铁液过热度固定时,这种作用就更明显。只有更明显。只有在低的浇注温度和碳量高的条件下,体收缩才可是在低的浇注温度和碳量高的条件下,体收缩才可是负值。负值。第14页,此课件共31页哦3.固态收缩固态收缩铸铁固态收缩铸铁固态收缩珠光体前收缩珠光体前收缩共析转变膨胀奥氏体分解为铁素体、共析转变膨胀奥氏体分解为铁素体、石墨和珠光体石墨和珠光体珠光体后收缩珠光体后收缩缩前膨胀缩前膨胀对热裂有影响对热裂有影响对应力、变形和冷裂对应力、变形和
11、冷裂有影响有影响四、铸件的收缩四、铸件的收缩1.自由收缩;自由收缩;2.铸件收缩所受阻力种类铸件收缩所受阻力种类铸型表面摩擦阻力铸型表面摩擦阻力热阻力热阻力机械阻力机械阻力第15页,此课件共31页哦9-2 铸件中的缩孔与缩松铸件中的缩孔与缩松一、概述一、概述缩孔:在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩的产生,往往缩孔:在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩的产生,往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞,称为缩孔,在铸件最后凝固的部位出现孔洞,称为缩孔,尺寸较大而且集尺寸较大而且集中的孔洞中的孔洞称为集中缩孔,简称缩孔。称为集中缩孔,简称缩孔。缩松:尺寸缩松:尺寸细小而且分散的孔洞细小而且分散的孔洞称为分
12、散性缩孔,简称缩松。称为分散性缩孔,简称缩松。缩孔特点:缩孔形状不规则,缩孔特点:缩孔形状不规则,表面不光滑表面不光滑,可以看到,可以看到发达的树发达的树枝晶末梢枝晶末梢(与气孔的区别)。(与气孔的区别)。缩孔与缩松对铸件性能的影响:降低铸件的强度;减少受力的缩孔与缩松对铸件性能的影响:降低铸件的强度;减少受力的有效面积,容易产生应力集中,出现裂纹,降低铸件的气密性和有效面积,容易产生应力集中,出现裂纹,降低铸件的气密性和物理化学性能。物理化学性能。第16页,此课件共31页哦二、缩孔二、缩孔1)缩孔的形成)缩孔的形成a.成壳。成壳。b.紧密接触。固态收缩率等于液态与凝固收缩率之和。紧密接触。固
13、态收缩率等于液态与凝固收缩率之和。c.脱离。液态收缩与凝固收缩超过硬壳的固态收缩。脱离。液态收缩与凝固收缩超过硬壳的固态收缩。d.倒立锥孔和上面凹陷形成。倒形锥孔是由于液态金属在重力的倒立锥孔和上面凹陷形成。倒形锥孔是由于液态金属在重力的作用下补充了下面缩孔。凹面形成是由于外面压力大于缩孔内部作用下补充了下面缩孔。凹面形成是由于外面压力大于缩孔内部的压力或者壳的强度不够所造成。的压力或者壳的强度不够所造成。缩孔产生的基本原因:缩孔产生的基本原因:合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值。合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值。缩孔产生的条件:缩孔产生的条件:铸件由表及里逐层凝固,缩孔集中在最
14、后凝固的地方。铸件由表及里逐层凝固,缩孔集中在最后凝固的地方。第17页,此课件共31页哦2)缩孔位置的确定)缩孔位置的确定采用等固相线法确定最后凝固区域,从而确定缩孔的位置。采用等固相线法确定最后凝固区域,从而确定缩孔的位置。等固相线:等固相线:对在恒温下结晶或结晶温度范围很小的合金,可将对在恒温下结晶或结晶温度范围很小的合金,可将凝固前沿视为固液相的分解线,也是一条等温线,称为等固线。凝固前沿视为固液相的分解线,也是一条等温线,称为等固线。等固相线法:等固相线法:就是在铸件断面上从冷却表面开始逐层向内绘制就是在铸件断面上从冷却表面开始逐层向内绘制等固相线,直到最窄断面上的等固相线接触为止。等
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