重力鑄(zhù)造是指金屬液在地球重力作用下注入鑄型的工藝,也稱重力澆鑄。那(nà)麽,下麵
重力鑄造廠家小編說一(yī)說關於在重力鑄造過程中,需要避(bì)免多(duō)種裂紋的出現,以下是詳細介紹(shào):
一、熱裂(liè)紋
產生原(yuán)因
凝固方式不當:如果鑄件的凝固方式是糊狀凝固,即鑄件在凝固過程中,結晶骨架被剩餘的液態金屬分割開,形成孤立的液膜,當鑄件收縮受到阻礙時,這些液膜就容易被拉裂,產生熱裂紋。例如,在一些壁(bì)厚差異較大的鑄件中,厚壁(bì)部分凝固速度慢,薄壁部分凝(níng)固速度快,這(zhè)種凝(níng)固的不同(tóng)步可能導致熱裂紋。
合金成分影響:某些合金(jīn)元素會影響合金的凝固溫度範圍和收(shōu)縮特性。如鋁合(hé)金中,銅(tóng)含(hán)量過高可能會擴大凝固溫度範圍,使合金在凝(níng)固過程中更容易(yì)產生熱裂傾向。因為較寬的凝固溫度範圍會使鑄件在凝固後期,液態金屬補縮困難,從而產生(shēng)裂紋。
澆注溫度過高:高溫澆注(zhù)會(huì)使鑄件在凝(níng)固過程中的液態收縮和(hé)凝固收縮增大。當收縮產生的拉應力超過合(hé)金在該溫度下的強度極限時,就會產生熱裂(liè)紋。例如,對於鑄鐵鑄件,如果澆(jiāo)注溫度過(guò)高,液態鑄鐵在冷(lěng)卻凝固(gù)過(guò)程中,由於溫度梯度大,收縮劇烈,容易產生(shēng)熱裂紋。
避免措施
優化鑄件結構:設計鑄件時,盡量使(shǐ)壁厚均勻,避免出現過大的壁(bì)厚差異。對於無法避免的壁厚變化,應采用漸變的方式,如設(shè)置過渡圓角,減少熱(rè)節的產生,從而使鑄件能夠更均勻地凝固(gù),減少熱裂(liè)風險。
調整合金(jīn)成(chéng)分:通(tōng)過合理調整合金成分,控製有(yǒu)害元素的(de)含量,如在鋁合金中降低雜質元素的(de)含量,適當調整銅、鎂等主要合金元素的比例,以優化合金的凝固(gù)特性(xìng),減小凝(níng)固溫度範圍,降低熱裂傾向。
控製澆注溫(wēn)度和速度:根據鑄件的材質、形狀和(hé)尺寸,合理確(què)定澆注溫度和速度。一般來說,在(zài)保證鑄(zhù)件充型完整的前提下,盡(jìn)量采用較低的澆(jiāo)注溫度。同時,澆注速度要適中,避免過快或過慢。例如,對於小型簡(jiǎn)單的鑄件,可以采用稍(shāo)快的澆注速度和相對(duì)較低的澆注溫(wēn)度;而(ér)對於大型(xíng)複雜鑄件(jiàn),則需要更精細地控製澆(jiāo)注速度,以確保液態金屬(shǔ)能夠平穩地填充型腔,減少熱應力的產生。
二、冷裂紋
產生原因(yīn)
鑄件內應力過大:在鑄件凝固(gù)後冷卻過程中,由於不同部位的冷卻速度不同,會產生熱應(yīng)力。如果鑄件的結構設計不合理,如存在尖銳的內角、複雜的形狀導致冷卻不均(jun1)勻,或者在鑄造(zào)工藝上沒有(yǒu)采取適當的措施來消除應力,當這些內應力超過鑄件材料的屈服強度時(shí),就會產生(shēng)冷裂紋。例如,在鑄鋼件中(zhōng),由於鋼的彈性模量較大,冷卻(què)過程中產生的內(nèi)應力也較大,容易(yì)出現冷裂紋。
氫含量過高:在熔煉過(guò)程中,如(rú)果(guǒ)金屬液吸收了過(guò)多的氫(qīng)氣,在鑄件凝固和冷卻過程中,氫會以分子形式析出,在鑄件內部形成高壓氣體,當壓力(lì)足夠大時,會導致鑄件產生裂紋。這(zhè)種(zhǒng)情況在一些對氫比較敏感的合金(如(rú)高強度鋁合金)中尤為明顯。
材料韌(rèn)性差:如果鑄件材料本身的韌性較(jiào)低(dī),在受到一定的應力作用時,容易發生脆性斷裂,產生冷裂紋。例如,一些(xiē)鑄鐵材料,由於其(qí)石(shí)墨形態和基體組織的影響,如果(guǒ)石墨呈片狀且基體組織較脆,在應力作用下就容易產生冷裂紋。
避免措(cuò)施
去應力處理:對於結(jié)構複雜(zá)、容易產生內應力(lì)的鑄件(jiàn),可(kě)以在鑄造完成後進行去應力退火處理。將鑄件加熱到一定溫度(根據材料不同而異(yì)),保溫(wēn)一段時間後緩慢冷卻(què),通過這(zhè)種方(fāng)式消除鑄件內部(bù)的殘餘應力,減少冷裂紋的產生。例如,鑄鋼件(jiàn)通常在 550 - 650℃進行去應力退火,時間根據鑄件的尺寸和形狀等因素(sù)確定,一(yī)般每(měi) 25mm 厚度保溫 1 - 2 小(xiǎo)時。
控(kòng)製熔煉過程中的氫含量:在熔煉合金(jīn)時,采用幹燥的爐料和合適的熔煉工藝,避免金屬(shǔ)液與水分接觸,減少氫氣的吸(xī)收。例如,在鋁合(hé)金熔煉中,可(kě)以使用覆(fù)蓋劑防止金屬液(yè)吸氣,並且在澆注前進行除氣處理,如采用旋轉除氣或吹氣精煉等方法,降低金屬液中的氫含量。
提高材料韌性:通過調整合金成分(fèn)和鑄造工藝來改善鑄件材料的韌性。例如,在鑄(zhù)鐵中加入適量的(de)合(hé)金元素(如鎳(niè)、鉬等)可以改變石(shí)墨形態和基體組織(zhī),提高材料的(de)韌性(xìng);同時,優化鑄(zhù)造工藝,如控製冷卻速(sù)度,使鑄件獲得更理想的組織,也有助於提高材料的(de)韌性,從而減少(shǎo)冷裂紋的產生。