《铸造铸件的收缩》课件

铸造铸件的收缩铸造过程中熔融金属冷却收缩是不可避免的这会影响到铸件的尺寸精度和质量,,了解铸件收缩的原因及规律对于提高铸件质量至关重要,课程目标理解铸件收缩的基本概念掌握铸件收缩的定义、分类及成因等知识分析影响铸件收缩的因素了解金属成分、浇注工艺等对铸件收缩的影响设计控制铸件收缩的策略学习通过合理的铸件设计和浇注工艺控制铸件收缩铸件收缩的重要性质量保证成本管控工艺优化设计创新铸件收缩的精准控制是确保铸准确预测和控制铸件收缩有助深入了解铸件收缩规律有助掌握铸件收缩特性能够指导设,件质量的关键因素过大或过于减少返工和废品率降低生于优化浇注、冷却、脱模等工计人员进行结构优化和工艺创,小的收缩会造成尺寸偏差、开产成本优化收缩控制措施可艺参数提高生产稳定性实现新开发出性能更优的铸件产,,,裂、内应力等缺陷，严重影响提高生产效率提升企业竞争精益生产品,铸件的使用性能力铸件收缩的定义收缩的含义收缩的原因铸件收缩是指铸件在从液态到固态的过程中体积减小的现象这是由于金属在凝固和冷却过程中密度的增加所致收缩的分类收缩的影响铸件收缩可分为体积收缩、固化收缩和凝固收缩三种类型铸件收缩会影响尺寸精度和外观质量必须通过合理控制得到满意的,铸件铸件收缩的分类体积收缩固化收缩12金属在凝固和冷却过程中由于原子间距减小而产生的体积收金属从液态到固态过程中的收缩由于晶格重排和原子重新排,缩列引起凝固收缩冷却收缩34金属从液态到固态过程中的体积减少主要源于密度的增加金属从凝固状态到室温状态下的线性收缩与温度下降有关,,体积收缩体积收缩的定义体积收缩的量化体积收缩的控制铸件在凝固和冷却过程中会发生体积收缩通过测量金属收缩率来量化体积收缩的大小通过合理的铸件设计、浇注系统设计和工艺,,这是由于金属材料的分子间距离减小所导致这是评估铸件尺寸精度的重要指标参数控制等措施可以有效地控制和减小铸,的件的体积收缩体积收缩的原因铸件在铸造过程中会发生体积收缩,主要有以下几个原因:金属收缩率5%3%普通碳钢铸铁碳含量低于的普通碳钢的收缩灰铸铁的收缩率通常在左右

0.25%3%率通常在左右5%

1.5%8%黄铜有色金属黄铜的收缩率一般在左右有色金属如铝合金的收缩率则可达

1.5%8%左右金属收缩率的影响因素成分组成凝固温度浇注温度冷却速度合金中不同元素的含量会对收铸件在凝固过程中的温度变化浇注温度过高会增加金属的流冷却速度过快会导致表面凝固缩率产生显著影响碳含量的直接影响收缩率一般来说，动性和收缩量，而浇注温度过收缩大于内部从而产生内部,增加通常会提高收缩率，而镁、凝固温度越高，金属收缩率越低则会影响金属的充型能力应力和开裂而冷却速度过慢铝等元素的添加则会降低收缩大因此需要根据具体工艺选择合会延长凝固时间增加整体收,率适的浇注温度缩量固化收缩定义特点12金属在固化过程中体积收缩的固化收缩发生在液体金属转变现象这是由于金属在从液态为固体过程中它是一种不可到固态过程中密度增加而造成逆的体积变化的影响因素3主要受合金成分、浇注温度、冷却速度等因素的影响合金含量越高收,缩率越大固化收缩的特点体积变化收缩时间差异对铸件质量的影响金属固化过程中会发生体积收缩这是由于固化收缩发生在金属完全凝固后与凝固收固化收缩可能会造成铸件出现裂纹、缺陷等,,结晶、密度增加等原因导致的缩存在一定时间差异问题需要重点关注和控制,凝固收缩相变收缩密度差收缩当金属从液态转变为固态时原子固态金属的密度通常高于液态金,结构的改变会导致体积收缩这属所以在凝固过程中也会出现体,种收缩为相变收缩积收缩枝晶生长收缩在金属熔体凝固过程中枝晶生长也会造成一定的体积收缩,凝固收缩的特点相变收缩温度降低晶体结构金属从液态凝固为固态时会发生显著的体积金属从熔融温度逐步降至室温会持续收缩不同结晶结构的金属其收缩行为也有所不,,收缩减小约左右最终达到最大的收缩量同如、和结构,10%,BCC FCCHCP冷却收缩收缩速率内外差异冷却收缩的速率取决于冷却速度铸件内外温度梯度会造成非均匀,通常较慢的冷却会导致更均匀的收缩内部收缩大于外部收缩,收缩表面粗糙化变形风险冷却收缩通常会导致铸件表面变不均匀的冷却收缩还可能导致铸得粗糙不平整影响外观品质件产生变形和内部应力,冷却收缩的特点持续过程累积效应12铸件从浇注到最终冷却始终存冷却收缩会随着时间的推移逐在收缩过程直到完全凝固步累积最终导致铸件尺寸和形,,状的变化不均匀性难以控制34铸件内部各区域冷却速率不同冷却过程受到多方面因素影响,,会造成局部收缩不均匀导致变难以精确预测和控制收缩量,形合金对收缩的影响合金成分晶体结构相图分析不同合金元素的添加会影响金属的收缩率合金元素可改变金属的晶体结构，从而影响根据相图分析，合金成分的变化会导致熔点、例如，铜添加可减小收缩，而镍添加则会增其收缩性能结构的金属通常收缩率凝固过程等的变化从而影响最终的收缩特BCC,大收缩较大性铸件设计与收缩模型设计1考虑金属收缩率，合理设计铸件几何形状浇注系统设计2优化浇口、冒口的位置和尺寸，控制金属流动填充模型设计3计算收缩量，设计填充模型以补偿收缩在铸件设计时需要充分考虑金属的收缩特性合理设计几何形状、浇注系统和填充模型以控制和补偿收缩确保铸件的尺寸精度同时还,,,,,要考虑铸件的功能要求和生产工艺达到最优化设计,浇注系统设计与收缩浇注系统设计要点合理设计浇注系统对于控制铸件收缩尺寸至关重要需考虑浇口和溢流口的位置、尺寸和数量模具温度管控维持模具适当温度有助于延缓铸件收缩可通过加热或冷却系统来调控模具温度真空辅助浇注采用真空辅助浇注能有效减少铸件收缩通过负压抑制铸件气化和液化过程中的体积变化预热或热处理适当的预热或热处理有助于降低铸件收缩能改善凝固过程并均匀收缩分布填充模型设计与收缩合理设计1合理设计填充模型尺寸和形状适当筋骨2适当设置筋骨以增强刚性良好连接3确保填充模型与模腔良好连接填充模型在铸件收缩过程中起着至关重要的作用合理设计填充模型的尺寸和形状可以帮助引导金属收缩方向适当设置筋骨可以增强模型,的刚性并确保模型与模腔有良好的连接从而有效控制铸件收缩行为,,冒口与压入口设计与收缩冒口设计1合理的冒口设计可以有效补偿铸件收缩确保铸件最终尺寸符合,要求冒口尺寸应根据铸件几何形状和材料特性合理确定压入口设计2压入口的设计对减少铸件收缩同样重要压入口应尽量靠近冒口,以增加补缩能力降低铸件收缩,收缩控制3通过优化冒口与压入口设计可以有效控制铸件收缩确保铸件尺,,寸精度此外还需结合浇注温度、冷却速度等因素综合考虑,合金成分对收缩的影响合金元素碳含量硅含量其他合金元素合金元素的种类和含量会直接碳含量的增加会提高铸件的收硅的增加会降低铸件的收缩率铜、镍、锰等合金元素也会对,影响铸件的收缩特性不同的缩率因为碳能促进共晶点的因为硅能延缓共晶点的形成收缩产生不同程度的影响需,,合金元素会改变金属的熔点、形成从而增加固化收缩减少固化收缩但过高硅含量要根据具体合金组成进行分析,凝固过程和冷却速度会导致铸件脆性增大和控制浇注温度对收缩的影响浇注温度过高合理控制浇注温度实时监控浇注温度过高的浇注温度会导致金属液体的过度过热通过精准控制浇注温度可以最大限度地减应用先进的温度监控技术实时监控和调整,,,加剧金属在凝固过程中的体积收缩从而增少铸件在凝固过程中的体积收缩提高铸件浇注温度确保铸件在最佳温度条件下凝固,,,加铸件内部的收缩孔洞和裂纹的产生质量成型模具材质对收缩的影响模具材质选择热膨胀系数模具材质的选择会显著影响铸件模具材质的热膨胀系数不同会导的收缩情况要根据铸件的材料、致冷却过程中的收缩量不同合尺寸及复杂程度来确定合适的模理选择热膨胀系数可以减少收缩具材质变形热传导性表面性能模具材质的热传导性会影响铸件模具表面的粗糙度和光洁度也会内部温度梯度从而影响收缩量影响铸件冷却速度进而影响收缩,,选用导热性能好的材料有利于均量光洁度高的模具有利于均匀匀冷却冷却模具温度对收缩的影响升高模具温度降低模具温度较高的模具温度会减少铸件在冷却过程中的收缩率这是因为较较低的模具温度会增加铸件在冷却过程中的收缩率这是由于较高的模具温度可以减缓铸件的冷却速度，降低凝固时的体积收缩低的模具温度会加快铸件的冷却速度，增加凝固时的体积收缩铸件脱模与收缩脱模时机脱模工艺12铸件在完全凝固后才能脱模以合理的脱模工艺如使用脱模剂、,,免由于内部应力而造成变形或振动脱模等有助于减少铸件收,破裂缩变形冷却速度尺寸补偿34控制冷却速度能有效减少铸件在设计时应考虑铸件收缩并,表面和内部的收缩差异降低变进行相应的尺寸补偿以确保最,,形风险终产品符合要求铸件热处理对收缩的影响热处理控制应力释放组织优化通过精确控制铸件的热处理工艺参数可以热处理可以释放铸件内部的残余应力降低热处理可以调整铸件的金属组织结构优化,,,有效控制铸件的收缩变形变形风险其体积收缩特性铸件机械加工对收缩的影响精加工对铸件收缩的影响加工质量对收缩的影响加工偏差对收缩的影响铸件进行精密的机械加工会改变其内部应力机械加工的粗糙度和精度会直接影响铸件的如果机械加工存在较大的偏差会导致铸件,分布从而影响最终的收缩量加工过程也最终尺寸和形状从而影响收缩量及其均匀整体收缩不均匀出现严重的变形因此需,,,可能引发局部变形性要控制加工偏差铸件质量检测与收缩控制质量检测尺寸检测通过各种检测手段如测量、探伤采用坐标测量机、三次元测量仪,等确保铸件满足设计要求及时发等检测铸件关键尺寸评估收缩情,,,,现并控制收缩问题况成分分析收缩控制通过化学分析确保铸件成分符合针对不同类型收缩采取相应的工,,要求控制收缩相关成分含量艺和设计优化措施最大限度减少,,收缩缺陷结论与建议完善管控措施提升铸件质量推动行业发展通过设计优化、工艺改进及检测手段的全方采取有效的收缩控制措施可显著提升铸件铸件收缩问题的有效解决将为铸造行业的,,位管控可有效降低铸件收缩缺陷的发生率的尺寸精度和外观质量满足客户更高的要技术创新和高质量发展奠定坚实基础,,求。