第14章 缩孔与缩松.ppt

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材料成形原理
材料成型与控制专业
第十四章缩孔与缩松
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第一节收缩的基本概念
1、收缩
(1)液态金属在冷却过程中,随着温度下降,空穴数量减少,原子集团中原子间距缩短,液态金属的体积减小;
(2)液态金属发生凝固时,状态的变化也导致金属体积显著减小;
(3)金属在固态下继续冷却,原子间距还要缩短,体积会进一步减小。
把铸件在液态、凝固态和固态冷却过程中发生的体积减小现象称为收缩。
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2、体收缩
金属从液态到常温的体积改变量称为体收缩。
3、线收缩
金属在固态时从高温到常温的线尺寸改变量称为线收缩。
4、收缩率
在实际使用中,通常用相对收缩来表示金属的收缩特性,把这一相对收缩称为收缩率。
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收缩三个阶段
根据上述分析,铸造合金从浇注温度冷却到常温,一般要经历以下三个收缩阶段:
:铸造合金从浇注温度冷却到液相线温度发生的体收缩。
:金属从液相线温度到固相线温度间产生的体收缩。
对于纯金属和共晶合金,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。
对于Bi、Sb合金,在凝固过程中体积不但不收缩,反而膨胀,因此,其凝固收缩率为负值。
:金属在固相线以下发生的体收缩。
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第二节缩孔与缩松的形成机理
1、缩孔:铸造合金在凝固过程中,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,把尺寸较大而且集中的孔洞称为集中缩孔,简称缩孔。
2、缩松:尺寸细小而且分散的孔洞称为分散性缩孔,简称缩松。
3、对铸件性能的影响
1)减少铸件的有效受力面积,在尖角处产生应力集中,导致裂纹的出现,显著降低其力学性能。
2)降低铸件的气密性,降低其承压能力。
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一、缩孔的形成
纯金属、共晶成分合金和窄结晶温度范围的合金,按逐层凝固方式凝固,由于其凝固前沿直接与液态金属接触,当液体金属凝固成固体而发生体积收缩时,可以不断得到液体的补充,在铸件最后凝固的地方产生缩孔。
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缩凹的产生
在液态金属中含气量不大的情况下,当液态金属与顶面层脱离时,液面上部要形成真空。在大气压力的作用下,顶面固体层可能向缩孔方向凹进去。因此缩孔应包括外部的缩凹和内部的缩孔两部分。当铸件顶面薄层强度很大时,也可能不出现缩凹。
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形成缩孔的原因及条件
1、基本原因:
合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
2、条件:
铸件由表及里逐层凝固。
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二、缩松的形成
当某种成分下的合金结晶温度范围较宽时,通常按体积凝固的方式凝固。凝固区域宽,晶体容易发展成为树枝发达的粗大等轴晶,当固相约占70%(体积分数)时,尚未凝固的液体被分割为一个个互不相通的小熔池。
随温度降低,同样要发生液态收缩、凝固收缩和固态收缩,由于合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩,出现的细小孔洞得不到外部合金液的补充而形成分散性的细小缩孔,即缩松。
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形成缩松的原因及条件
1、形成缩松基本原因和形成缩孔是相同的:
合金的液态收缩值和凝固收缩值之和大于固态收缩。
2、形成缩松的条件:
合金的结晶温度范围较宽,倾向于体积凝固方式。