先進成形與智能技術(shù) 課件 -2.4 鑄造工藝缺陷

先進成形與智能技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造目錄CONTENTS第1章

第7章

第8章

第6章

第5章

第4章

第3章

第2章

緒論軋制成型技術(shù)鍛壓加工技術(shù)特種加工及增材制造技術(shù)焊接工藝基礎鑄造技術(shù)金屬成型過程智能控制技術(shù)智能檢測技術(shù)第2章鑄造技術(shù)2.4鑄造工藝缺陷戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補足，則在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。根據(jù)這些孔洞的大小和分布，可將其分為縮孔和縮松兩大類?？s孔縮松的形成2.1.3鑄件中的縮孔縮松第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造(1)按照順序凝固原則進行凝固：順序凝固即定向凝固，就是在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位通過安放冒口等工藝措施，使鑄件上遠離冒口的部位先凝固，而后是靠近冒口部位凝固，最后才是冒口本身凝固，這樣，鑄件上每一部分的收縮都能得到稍后凝固部分的液體金屬的補充，縮孔則產(chǎn)生在最后凝固的冒口內(nèi)，冒口是多余部分，在鑄件清理時將其去除。順序凝固冒口和冷鐵一、縮孔縮松的防止第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造(3)合理利用冒口、冷鐵和補貼等工藝。鑄鋼輪緣加冒口補貼(2)合理確定內(nèi)澆道位置和澆注工藝：內(nèi)澆道的引入位置對鑄件各部分的溫度分布有明顯影響，應按照順序凝固原則確定，例如，內(nèi)澆道應從鑄件厚實處引入，盡可能靠近冒口或由冒口引入。一、縮孔縮松的防止第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造鑄件在凝固和冷卻的過程中，由于鑄件的壁厚不均勻，導致不同部位不均衡的收縮而引起的應力。鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生的應力。1.內(nèi)應力熱應力機械應力2.變形3.裂紋殘余熱應力的存在，使鑄件處在一種非穩(wěn)定狀態(tài)，將自發(fā)地通過鑄件的變形來緩解其應力，以回到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。當熱應力大到一定程度會導致出現(xiàn)裂紋。二、鑄件內(nèi)應力、變形和裂紋永久存在暫時存在第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造1.內(nèi)應力——（1）熱應力Ⅰ、Ⅱ桿彈性狀態(tài)，Ⅰ比Ⅱ溫度高，Ⅰ收縮大于Ⅱ，Ⅰ收縮受Ⅱ的阻礙，產(chǎn)生拉應力溫度/℃t0t1t2

t3時間/sT固T再ⅠⅡ框形鑄件（該鑄件由粗桿I和兩根細桿II組成）+表拉應力；-表壓應力熱應力使鑄件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表層受壓縮。高溫階段，塑性狀態(tài)，內(nèi)應力通過塑性變形消除Ⅱ桿彈性狀態(tài)，Ⅰ塑性狀態(tài)，Ⅱ桿受拉應力，Ⅰ受壓應力，內(nèi)應力通過Ⅰ塑性變形消除(a)(b)(c)(d)第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造常用內(nèi)應力的防止方法——同時凝固原則同時凝固——整個鑄件幾乎同時間進行凝固。預防方法：

a:壁厚均勻，盡量減少溫差；b:同時凝固—薄處開澆口，厚處放冷鐵第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造鑄件在固態(tài)收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、砂箱等外力阻礙而產(chǎn)生的應力。機械應力會導致裂紋的產(chǎn)生，應適時開箱加以解決。機械應力預防方法：

提高鑄型和型芯的退讓性。1.內(nèi)應力——（2）機械應力第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造2.鑄件的變形機床床身的橈曲變形平板鑄件變形不同截面鑄件的變形厚部、心部受拉應力，出現(xiàn)凹變形。薄部、表面受壓應力，出現(xiàn)外凸變形。第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造鑄件變形防止防止變形的方法：防止變形的具體方法：(1)使鑄件壁厚盡可能均勻；(2)采用同時凝固的原則；(3)采用反變形法。與防止應力的方法基本相同，帶有殘余應力的鑄件，變形使殘余應力減小而趨于穩(wěn)定。第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造3.鑄件的裂紋與防止熱裂：熱裂是在高溫下形成的裂紋，其形狀特征是：縫隙寬、形狀曲折、縫內(nèi)呈氧化色。熱裂的防止：(1)應盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。(2)應提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機械應力。(3)對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴格控制硫的含量，防止熱脆性。第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造冷裂：冷裂是在較低溫下形成的裂紋，其形狀特征是：裂紋細小、呈連續(xù)直線狀，有時縫內(nèi)呈輕微氧化色。冷裂的防止：

三、鑄件中的氣孔氣孔：氣孔是最常見的鑄造缺陷，它是由于金屬液中的氣體未能排出，在鑄件中形成氣泡所致。根據(jù)氣體的來源，可將氣孔分為侵入氣孔、析出氣孔和反應氣孔3種類型。(1)使鑄件壁厚盡可能均勻。(2)采用同時凝固的原則,(3)對于鑄鋼件和鑄鐵件，必須嚴格控制磷的含量，防止冷脆性。第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造2.1.4鑄件質(zhì)量分析名稱特征名稱特征氣孔主要為梨形、圓形、橢圓形的孔洞，表面較光滑，一般不在鑄件表面露出，大孔獨立存在，小孔則成群出現(xiàn)。縮孔縮松1．縮孔：形狀為不規(guī)則的封閉或敞露的空洞，孔壁粗糙并帶有枝狀晶，常出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。

2．縮松：鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細小的縮孔。粘砂鑄件的部分或整個表面粘附著一層金屬和砂粒的機械混和物，多發(fā)生在鑄件厚壁和熱節(jié)處。裂紋1．熱裂：斷面嚴重氧化，無金屬光澤，斷口沿晶界產(chǎn)生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則的裂紋。

2．冷裂：穿過晶體而不沿晶界斷裂，斷口有金屬光澤或有輕微氧化色。夾砂鑄件表面上有凸起的金屬片狀物，表面粗糙，邊角銳利，有小部分與鑄件本體相連?；瘜W成分及力學性能不合格鑄件的化學成分和硬度、強度、伸長率、沖擊韌度、耐熱、耐蝕及耐磨等性能不符合技術(shù)條件要求。白口灰鑄鐵件斷面全部或表面出現(xiàn)亮白色組織，常在鑄件薄的斷面、棱角及邊緣部分。常見鑄件缺陷及特征第2章鑄造技術(shù)2.1鑄造工藝基礎戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設團隊-重型高端裝備制造鑄件缺陷的產(chǎn)生與鑄造工藝、造型材料、模具、合金的熔煉與澆注、鑄造合金的選擇、鑄件結(jié)構(gòu)設計、技術(shù)要求的設計是否合理等各個環(huán)節(jié)密切相關(guān)。因此，應從以下幾個主要方面控制鑄件質(zhì)量：1．合理選定鑄造合金和鑄件結(jié)構(gòu)2．合理制定鑄件的技術(shù)要求——3．鑄件質(zhì)量檢驗——具有缺陷的鑄件并不都是廢品，在合格鑄件中，允許存在哪些缺陷及其存在的程度，應在零件圖或有關(guān)的技術(shù)文件中做出具體規(guī)定，作為鑄件質(zhì)量要求的依據(jù)。鑄件質(zhì)量檢驗是控制鑄件質(zhì)量的重要措施。鑄件檢驗的項目有：鑄件外觀質(zhì)量，

包括鑄件表面缺陷、表面粗糙度、重量公差和尺寸公差等；鑄件內(nèi)在質(zhì)量，包括鑄件內(nèi)部缺陷、化學成分、金相