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铸件收缩的影响因素与应对方法

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:例如,碳钢铸件在粘土砂型中会因摩擦阻力使线收缩率平均减小0.3%。机械阻力使铸件线收缩率减小。实际生产中铸件的线收缩率,根据铸件材质、大小、结构、铸型种类、所受的收缩阻力等具体条件不同,在很大范围内变化。为了获得精确的铸件,对于成批、大量生产的工厂,应在试生产中多次测定各个尺寸的线收缩率。

铸件收缩的影响因素与应对方法

铸件收缩的特点是:

(1)铸件的收缩受散热流的方向和强度的控制,如单向散热和多向散热不同。

(2)铸件不同部分因薄厚差异和冷却条件不同而存在温度差。同一断面上内部温度高于外部。

(3)凝固时,铸件内部的液态收缩、凝固收缩(或膨胀)和铸件外表的固态收缩是同时进行的。

(4)铸件的内部收缩受浇注系统和冒口补缩的影响。

(5)铸件外形的固态(线)收缩受到铸型、砂芯的阻碍,还会受到因铸件结构原因而形成的热阻力的影响等。

这里着重讨论铸件的外形收缩——线收缩问题。

(一)铸件线收缩阻力

(1)表面摩擦力。摩擦力的大小与铸件重量、型腔内表面平滑度有关。例如,碳钢铸件在粘土砂型中会因摩擦阻力使线收缩率平均减小0.3%。当铸型、砂芯表面粗糙度低而上有涂料或敷料时,摩擦阻力很小,其影响可忽略。

(2)机械阻力。如铸件具有内腔或突出部分,铸件收缩时就会受到铸型和砂芯的阻碍,这种阻力称为机械阻力。机械阻力的大小与许多因素有关,如铸型和砂芯的强度和溃散性,箱带、芯骨的吃砂量和刚性,铸件本身的厚度和结构尺寸等。机械阻力使铸件线收缩率减小。

(3)热阻力。因铸件材质和结构原因,铸件在冷却时,各部分之间、外表及内部温度不一致,使各部分之间、内外之间的收缩彼此制约,产生热应力而不能自由收缩,这种阻力称为热阻力或温度阻力。

(二)自由线收缩率

当铸件为简单的直杆时,机械阻力和表面摩擦力均可忽略,其线收缩率称为自由线收缩率;当铸件在铸型内受到多种收缩阻力的影响时,其线收缩率称为受阻收缩率。自由收缩和受阻收缩实例见图11-9。(www.xing528.com)

浇注标准的杆件,在自由线收缩仪上可以测出各种合金的自由线收缩曲线。几种常见的铸钢、铸铁的自由线收缩曲线见图11-10。表11-4为相应数据。

从图11-10中可以看出,灰铸铁和球铁有两次膨胀过程,第一次膨胀量大,称为体积膨胀(缩前膨胀),是由于共晶时石墨及气体析出而引起的。第二次膨胀较小,是因共析转变而引起的。碳钢和白口铸铁没有缩前膨胀,而只有共析转变膨胀,且白口铸铁的共析转变膨胀不明显。

图11-9 自由收缩和受阻收缩实例(铸钢)

(a)自由收缩;(b)、(c)、(d)受阻收缩

图11-10 几种常用铸钢、铸铁的自由线收缩曲线

1—碳铸钢;2—白口铸铁;3—灰铸铁;4—球墨铸铁

表11-4 几种铸钢、铸铁的自由线收缩数据

① 体积膨胀,又叫共晶石墨化膨胀或缩前膨胀等。

据测定,在相同条件下普通灰铸铁的缩前膨胀(如0.148%)远比球铁(如0.6%)小,这与两种铸铁所具有的不同的凝固特性有关。

实际生产中铸件的线收缩率,根据铸件材质、大小、结构、铸型种类、所受的收缩阻力等具体条件不同,在很大范围内变化。铸件的长、宽、高,局部和整体的线收缩率都不一样。为了获得精确的铸件,对于成批、大量生产的工厂,应在试生产中多次测定各个尺寸的线收缩率。以实际的线收缩率为依据(作为缩尺)设计模样和芯盒的有关尺寸。对于单件小批生产的大型铸件,需要有类似产品的经验数据为依据来确定线收缩率,并应使用工艺补正量,以避免铸件尺寸超差而报废。

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