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重力鑄造的澆注溫度及固態(tài)收縮
重力鑄造在進(jìn)行操作的過程中其澆注的溫度過高這樣就會直接引起砂型漲大,特別是具有復(fù)雜砂芯的灰鑄鐵件,當(dāng)澆注溫度≥1420℃時(shí)廢品增多,澆注溫度為1460℃時(shí)廢品達(dá)50%。在生產(chǎn)中,利用感應(yīng)電爐熔煉能較好地控制鐵液溫度。
重力鑄造的氣孔主要是位于灰鑄鐵件表皮以下且多在上面,常在加工后顯露出來,氣孔直徑約2~6mm。有時(shí)孔中含有少量熔渣,金相研究表明,此缺陷是由MnS偏析與熔渣混合而成,原因是澆注溫度低,同時(shí)鐵液中含Mn和S量高。
重力鑄造的氣孔和多空性氣孔常因砂芯排氣不良而引起。因?yàn)樵煨緯r(shí)砂芯多在芯盒中硬化,這就常使砂芯排氣孔數(shù)量不夠。為了形成排氣孔,可在型芯硬化后補(bǔ)充鉆孔。
重力鑄造在進(jìn)行凝固和冷卻的過程中,其不同的部位是由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力,在進(jìn)行使用時(shí)稱為熱應(yīng)力。熱應(yīng)力使冷卻較慢的厚壁處受拉伸,冷卻較快的薄壁處或表面受壓縮,鑄件的壁厚差別愈大合金的線收縮率或彈性模量愈大,熱應(yīng)力愈大。定向凝固時(shí),由于鑄件各部分冷卻速度不一致,產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大,鑄件易出現(xiàn)變形和裂紋。
重力鑄造在固態(tài)收縮的時(shí)候,在進(jìn)行操作時(shí)會因?yàn)槭艿借T型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱收縮應(yīng)力。一般鑄件冷卻到彈性狀態(tài)后,收縮受阻都會產(chǎn)生收縮應(yīng)力。收縮應(yīng)力常表現(xiàn)為拉應(yīng)力。形成原因一經(jīng)消除(如鑄件落砂或去除澆口后)收縮應(yīng)力也隨之消之,因此收縮應(yīng)力是一種臨時(shí)應(yīng)力。但在落砂前,如果鑄件的收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力共同作用其瞬間應(yīng)力大于鑄件的抗拉強(qiáng)度時(shí),鑄件會產(chǎn)生裂紋。
重力鑄造的形狀愈復(fù)雜,各部分壁厚相差愈大,冷卻時(shí)溫度愈不均勻,鑄造應(yīng)力愈大。因此,在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)應(yīng)盡量使鑄件形狀簡單、對稱、壁厚均勻。所謂同時(shí)凝固是指采取一些工藝措施,使鑄件各部分溫差很小,幾乎同時(shí)進(jìn)行凝固。因各部分溫差小,不易產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱裂,鑄件變形小。