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鑄造過(guò)程中固有的鑄件收縮類(lèi)型

作者：華峰鑄造

發(fā)布時(shí)間：2020-12-07

　　我們常說(shuō)鑄造熔融金屬就像處理生物。鑄造工程師需要了解不同的合金對不同的鑄造工藝、鑄件幾何形狀、運行系統、溫度等作出怎樣的反應。近年來(lái)，華峰重工與華中科技大學(xué)合作，通過(guò)計算機的技術(shù)實(shí)現科學(xué)化、信息化管理，使用華鑄CAE鑄造模擬軟件，華峰重工鑄造廠(chǎng)積累了豐富的經(jīng)驗。如今，這些技術(shù)大大縮短了，從最初的鑄造模擬設計到完成鑄造機械零件的交付時(shí)間。不過(guò)，在考慮鑄造機械零件的幾何形狀時(shí)，鑄造工程師需要注意很多方面。

　　這些考慮因素中的關(guān)鍵是收縮。收縮發(fā)生在鑄造工藝的各個(gè)階段，如果要滿(mǎn)足組件規格并避免鑄造缺陷，則必須仔細考慮。

　　在本文中，我們將考慮各種鑄件合金的收縮率，并討論它們如何影響鑄造過(guò)程。

　　凝固收縮率

△華峰鑄造

　　隨著(zhù)熔融金屬的冷卻，收縮分為三個(gè)不同的階段：

　　液體收縮是合金冷卻時(shí)發(fā)生的收縮，但保持液態(tài)。從鑄造設計的角度來(lái)看，這通常并不重要。

凝固收縮是當合金從液體變?yōu)楣腆w時(shí)，會(huì )發(fā)生液體至固體的收縮。熔融金屬在冷卻過(guò)程中保持整個(gè)模具中的流體金屬通道保持打開(kāi)狀態(tài)，因為收縮會(huì )將更多的金屬從冒口進(jìn)入鑄件中。

　　固態(tài)收縮是固態(tài)金屬鑄件在固態(tài)下冷卻至環(huán)境溫度時(shí)發(fā)生的持續收縮。所以我們必須考慮到在模具或模具設計中進(jìn)行補償，以確保達到規定的最終總體尺寸。

　　從鑄造幾何設計的角度來(lái)看，根據發(fā)生的凝固類(lèi)型進(jìn)一步對合金進(jìn)行分類(lèi)。有以下三種類(lèi)型：

　?、?共晶凝固：熔融合金在鑄模中短暫地保持液態(tài)，一旦它們開(kāi)始冷卻，整個(gè)鑄造過(guò)中就會(huì )迅速發(fā)生凝固。內部收縮很小，因此冒口并不是很重要，因為很少有其他合金會(huì )被引入模具。共晶合金的例子是灰鑄鐵，鋁356，青銅硅，黃黃銅，鈦和鋯。

　?、?定向凝固：這些合金開(kāi)始從模具壁向內快速凝固。這使它們可預測，因此良好的幾何設計可以考慮熱梯度模式，以避免可能導致內部收縮的封閉路徑。定向合金的示例是碳鋼，低合金鋼和鎂ZE43。

　?、?等軸凝固：這些合金有些難以預測，因為它們將從模具壁開(kāi)始向內凝固。這些合金具有典型的細微分散的微孔性。等軸合金的例子是356鋁和青銅鋁。

　　所以，為了考慮收縮對特定部件幾何形狀的大小和形式的影響，首先選擇要用于鑄造的合金。

　　了解每種合金將要發(fā)生的熱模式和凝固過(guò)程的種類(lèi)至關(guān)重要，因為它可以使設計人員預測應如何發(fā)生凝固。但是，即使定向凝固最可預測，也存在其他并發(fā)癥。在較冷的區域(模具表面相對于金屬體積較大的區域)與其他較熱的區域(可能在金屬體積較大的區域)之間將存在差異冷卻。然后，凝固將從壁上以及從較涼的區域向較熱的區域向內傳播。因此，重要的是，幾何形狀允許在凝固將其從立管上切下之前，液態(tài)金屬通向較熱區域的通道清晰。這是通過(guò)逐漸變細和有效的立管放置來(lái)完成的，否則，可能會(huì )發(fā)生孤立的內部收縮，從而引起空隙或孔隙。

　　無(wú)論發(fā)生哪種類(lèi)型的固化，固體收縮都會(huì )導致在環(huán)境溫度下最終尺寸的整體收縮和相對可預測的收縮。在模具制造的模型，模具或型芯盒的構造中必須允許這樣做。但是，必須注意，收縮可能無(wú)法在整個(gè)組件中均勻分布，因為某些區域可能比其他區域更硬。除非幾何設計考慮了這種風(fēng)險，否則這可能會(huì )導致引入殘余應力并導致零件翹曲。

　　與華峰重工的鑄造工程師密切合作或利用我們內部的工程設計專(zhuān)業(yè)知識可以幫助您減少交貨時(shí)間和成本，并優(yōu)化鑄件的幾何形狀設計。

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