合金的收缩是什么意思?有哪些影响因素?

(1)收缩的概念

液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固,直至冷却到室温的过程中,其尺寸和体积缩小的现象,称为收缩。它是铸造合金本身的物理性质,也是合金重要的铸造性能之一。整个收缩过程会经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。

液态收缩为合金从浇注温度冷却至液相线温度的收缩。凝固收缩为合金从液相线冷却至固相线温度之间的收缩。固态收缩为合金从固相线温度冷却至室温时的收缩。合金的总收缩率为上述三个阶段收缩率的总和。合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩减,常用体积收缩率表示,是铸件产生缩孔、缩松的基本原因;合金的固态收缩主要表现为铸件各个方向上的线尺寸的缩减,通常用线收缩率表示,是铸件产生内应力、变形和裂纹的基本原因。

(2)影响因素

1)化学成分。化学成分不同的铸造合金有不同的收缩率。从表2-2中可看出灰铸铁的收缩率最小,铸钢的收缩率最大。灰铸铁收缩率小的原因是大部分的碳是以石墨状态存在的,因石墨比容大,在结晶过程中,析出石墨所产生的体积膨胀抵消了一部分收缩。硅是促进石墨化的元素,因此碳、硅含量越高,收缩率就越小。硫能阻碍石墨的析出,使铸件的收缩率增大。适当提高锰含量,锰与铸铁中的硫形成MnS,抵消了硫对石墨化的阻碍作用,可减少硫对石墨化的阻碍作用,使收缩率减小。

2)浇注温度。浇注温度越高,过热量越大,合金的液态收缩率增加,合金的总收缩率加大。对于钢液,通常浇注温度提高100℃,体积收缩率增加约1.6%,因此浇注温度越高,形成缩孔倾向越大。

3)铸型结构与铸型条件。合金在铸型中并不是自由收缩,而是受阻收缩。其阻力来自两个方面:其一,铸件在铸型中冷却时,由于形状和壁厚上的差异,造成各部分冷却速度不同,相互制约而对收缩产生阻力;其二,铸型和型芯对收缩的机械阻力。通常,带有内腔或侧凹的铸件收缩率较小,型砂和型芯砂的紧实度越大,铸件的收缩率越小。显然,铸件的实际线收缩率比合金的自由线收缩率小。因此,在设计模型时,应根据合金的材质,铸件的形状、尺寸等,选用适当的收缩率。

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