金屬的定向凝固、同時凝固、均衡凝固各有什么優缺陷?


不同材質鑄件在工藝制定時,選擇凝固方式對鑄件質量與成品率有關鍵影響。選擇了不恰當的凝固方式是鑄件缺陷惡夢的開始。比如,該用同時凝固工藝的鑄件,你用了定向凝固或均衡凝固方式,那鑄件的廢品率就會大增,做出來的鑄件質量也比較差。

金屬的定向凝固、同時凝固、均衡凝固各有什么優缺陷?的圖1

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充分認識各種凝固方式的優缺點,是每位鑄造人必修的功課!

一、定向凝固。

金屬的定向凝固、同時凝固、均衡凝固各有什么優缺陷?的圖2

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這是一項一直發展的技術,眾多鑄造技術人員用自己的智慧一直在完善它。

定向凝固是在凝固過程中采用強制手段,在凝固金屬還未凝固的熔體中建立起沿特定方向的溫度梯度。具體方法就是在工藝上采取 各項措施,使鑄件上從遠離冒口或澆注系統的部分到冒口或澆注系統炎間,建立一個逐步遞增的溫度梯度,這樣就可以保證鑄件結構上各部分,按照遠離冒口的、薄的部分先凝固,然后按順序向著冒口或澆注系統的方向凝固,以實現鑄件厚實部分補縮薄細部分,而冒口又最后補縮厚實部分,從而將縮孔移入冒口中,最終獲得致密而合格的鑄件。

定向凝固的優點是:冒口補縮作用好,可以防止產生縮孔和縮松,獲得致密而合格的鑄件。因此,定向凝固對凝固收縮大,結晶范圍較小合金,常 采用這個原則保證鑄件質量。

定向凝固的缺點:因鑄件各部分有較大的溫差,使得鑄件在凝固期間在過渡部位易產生熱裂,凝固后易產生應力和變形。定向凝固原則需要加冒口和補貼,工藝成品率較低,切冒口耗費大量工時,使成本提高。

當前為了克服定向凝固這些缺點,已研究出許多新措施來克服,大家想更多了解定向凝固的知識,可多閱讀相關資料。

二、同時凝固

同時凝固原則是從工藝上采取各種措施,使鑄件結構上各部分之間溫差盡量減小,以達到各部分幾乎同時凝固完畢。

同時凝固的優點:鑄件各部分溫差較小,不易產生熱裂。冷卻后殘留應力和變形也較小,而且不必設置冒口或冒口很小就可達到工藝要求。可以簡化工藝,節約金屬,減少勞動強度。因此,同時凝固原則適用于以下情況:

  1. 結晶溫度范圍大,容易產生縮孔的合金,例如錫青銅,對氣密性要求不高的鑄件,可采用同時凝固原則。
  2. 壁厚均勻的鑄件,尤其是均勻的薄壁鑄件,應采用同時凝固原則。
  3. 從合金性考慮,適宜采用定向凝固原則的鑄件,如果熱裂、變形成為主要生產矛盾時,也可采用同時凝固原則。
同時凝固的缺點:在鑄件中心區域容易形成縮松,鑄件致密性相對較差。
三、均衡凝固
鑄鐵鐵液在冷卻時要產生體積收縮,凝固過程中析出石墨又會產生膨脹,膨脹可以抵消一部分收縮。
均衡凝固就是利用鑄鐵的收縮和膨脹的動態疊加的自補縮和澆冒口系統的外部補縮,采用工藝措施,使單位時間的收縮與補縮,收縮與膨脹按比例進行的一種工藝原則。
灰鑄鐵和球墨鑄鐵的均衡凝固技術,著重于利用石墨化膨脹自補縮,冒口只是補充自補縮不足的差額。冒口不必要晚于鑄件凝固,冒口不應放在鑄件的熱節上,冒口的補縮的有限的。
均衡凝固的優點:均衡凝固作為鑄件件工藝的設計原則,能有效地克服縮孔、縮松、氣孔、渣孔和裂紋等鑄造缺陷。
與定凝固原則要求冒口晚于鑄件凝固相比,均衡凝固可使用尺寸較小的冒口,提高工藝成品率;由于冒口不放在熱節上,可以消除冒口根部的縮孔和縮松缺陷,減少鑄件廢品率。

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