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金属型铸件有什么缺陷?

日期:2019-06-10 16:44

  (1)成形方法 金属型铸造是利用重力将液态金属浇入金属材质的铸型中,并在重力的作用下结晶凝固而形成铸件的一种方法。

  (2)凝固特点 与砂型相比较,金属型的导热性能要高得多,能获得很大的温度梯度,使铸件快速冷却。因此,在金属型铸造中,不仅共晶合金,甚至结晶温度间隔较宽的合金,也能得到密实的铸件。同时,冷却速度快,可使铸件晶粒细化,减轻或消除有色合金铸件的针孔。为了得到更大的冷却速度,要求用较低的金属型温度。

  液态金属浇入金属型的型腔后,由于型壁的直接导热,金属液会很快冷却凝结成一层硬壳,以后的散热要通过硬壳与型壁间所形成的空隙。在金属型中铸造厚大铸件时,浇入型腔中的金属液在充满型腔的一定时间后才开始凝固,特别是在金属型预热温度高和有大的砂芯时,更是如此,这些因素减缓了铸件的散热。所以,浇注厚大铸件时,应采用较低的金属型温度和浇注温度。

  在金属型中成形较小的薄壁铸件时,金属液凝固很快,许多情况下,几乎在浇注完毕时,铸件的凝固也同时完成。对大而壁薄的铸件,为了完全充满型腔,获得轮廓清晰的铸件,要有较高的金属型温度和浇注温度。同时,还必须在型腔表面喷刷隔热涂料。此外,提高浇注温度能改善铸件的补缩条件,因为这样能使金属液容易进入已被型壁冷却的下层金属中。采用底注式时,要求金属液有更高的温度,以提高充型能力。但浇注温度也不能太高,温度太高时,会增大铸件的收缩量,降低力学性能。金属型铸造中,铸件产生裂纹的可能性比砂型要大得多,因为金属型和金属芯没有退让性,阻碍铸件收缩。另外,铸件凝固不均匀也是产生裂纹的重要原因。

  如果能使铸件变形在较高的温度下进行,这时合金的塑性足够大,裂纹将不会产生。所以,确定温度规范时,应尽量使合金由塑性转变到弹性状态的过程中,铸件各部分的温差减到最小,并且尽量减小在合金结晶期间浇注的合金和金属型型壁之间的温度差,这就要求铸型温度较高,而浇注温度较低。

  (3)金属型工作温度 金属型在喷涂料及浇注之前,要均匀地加热到工作温度或接近工作温度,并且在工作过程中要保持选定的温度范围,这样才能得到内部质量和外形尺寸稳定的铸件。确定金属型的工作温度时,选择过高或过低的温度都会带来一些不良后果。金属型温度过低时,会出现下列缺点:

  浇入型腔的液态金属会迅速降低流动性,使铸件容易产生冷隔、浇不足、裂纹、气孔和轮廓不清晰等缺陷;型腔表面受到液态金属的强烈加热,型壁内外温差大,金属型容易开裂损坏;冷的金属型上往往凝结有水汽,浇入液态金属时会引起喷溅或爆炸;有些会破坏顺序凝固的条件,这时单靠涂料调整是不行的。

  铸件结晶组织变粗,对于有色合金,还容易产生针孔和缩松;延长铸件冷却时间,降低生产率;金属型温度过高时,强度和刚度低,容易产生扭曲变形,导致过早损坏。同时,也容易和浇注合金发生熔焊现象。

  金属型工作温度取决于浇注合金的种类和牌号、铸件的结构形状、尺寸大小和壁厚,同时也和合金的浇注温度有关。具体的金属型工作温度可参照相关铸造手册。

  铸件结构:形状复杂、壁薄的大铸件,浇注温度应高些;形状简单的厚壁铸件或有较大砂芯的铸件,浇注温度应低些;铸型温度:金属型工作温度愈低,则浇注温度应愈高。为了完好地充填铸件的薄断面,提高合金浇注温度比提高铸型温度有更好的效果;

  浇注速度:浇注速度快时,液态金属在铸型内流动过程中热量损失少,流动性的降低也就少,因而浇注温度可低些。若由于铸件结构的要求,需缓慢浇注时,则应将浇注温度提高;

  浇注系统:采用顶注式浇注系统时,应该用较低的浇注温度;采用底注式浇注系统时,应该用较高的浇注温度,以便合金在温度相当高时到达顶部和冒口中;

  (5)浇注过程中金属型的热平稳性 金属型铸造时,生产量一般都很大,要求同一金属型成形的铸件质量应该一致。为此,要求金属型的工艺规范保持稳定。浇注温度可以由保温炉控制,因此,金属型的工作温度就成了影响热规范稳定性的主要因素。在一个浇注周期中,要想让金属型温度始终保持不变是不可能的,但要求在每次浇注时,金属型温度能稳定在所选择的温度范围内。在生产过程中,从升温到降温保持金属型的热平衡规律不变,才能保证铸造出来的铸件内、外部质量稳定。

  金属型热平衡的概念在设计金属型时应予以足够的重视。在复杂的金属型铸造中,有时会因砂芯组合时间过长,使铸型不能维持必要的温度,或者因型壁太厚或太薄而影响热平衡,降低铸件质量。金属型良好的热平衡对保证批生产中铸件冶金质量的稳定具有十分重要的意义。小铸件因浇注周期短,容易调整热平衡,计算热平衡的价值不大。但利用金属型成形大中型铸件时,热平衡计算的意义较大,可为设计金属型壁厚提供一定的依据,同时可确定是否需要设置加热或冷却环节,具体的计算方法可参考有关资料。

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