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铸型内的熔融合金在凝固过程中,由于液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充,在铸造件最后凝固部位将形成孔洞。按孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。

1、缩孔通常出现在高锰钢耐磨合金钢板的上部或最后凝固部位,有时在机械加工中可暴露出来。缩孔形状不规则,孔壁粗糙。缩孔的形成过程如图1-1-9所示。液态金属填满铸型,见图(a);因铸型吸热,靠近型腔表面的金属很快就降到凝固(结晶)温度,凝固成一层外壳,见图(b);温度下降,合金逐层凝固,凝固层加厚。由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩,内部的剩余液体体积缩减,液面下降,钢板的内部出现空隙,见图(C);直到内部完全凝固,在钢板上部形成缩孔,见图(d);已经形成缩孔的高锰钢耐磨合金钢板继续冷却到室温时,因固态收缩使高锰钢耐磨合金钢板的外形轮廓尺寸略有缩小,见图(e)。

纯金属或共晶成分的合金易于形成集中缩孔。

图1- 1-9缩孔形成过程示意图

图1- 1-9缩孔形成过程示意图

2、缩松缩松实质上是将集中缩孔分散为数量极多的小缩孔。缩松形成过程如图1-1-10所示。一般合金在凝固过程中都存在液一固两相区,树枝状晶在其中不断长大。如图1 -1 - 10(a)所示,枝晶长到一定程度时,枝晶分叉间的熔融金属被分离成彼此孤立的状态;它们继续凝固时也将产生收缩,这种凝固方式称糊状凝固,见图1 -1 - 10耐磨复合板(b);这时高锰钢耐磨合金钢板中心虽有液体存在,但由于枝晶的阻碍使之无法补缩,在凝固后的枝晶分叉间就形成许多微小的孔洞,见图1 -1 - 10(c)。这些孔洞只有在显微镜下才能辨认出来,因此被称为缩松。

图1-1-10缩松形成过程示意图

图1-1-10缩松形成过程示意图

由以上缩孔和缩松的形成过程可得到以下结论:

a)合金的液态收缩和凝固收缩愈大(如铸钢、白口铁、铝青铜等),高锰钢耐磨合金钢板愈易形成缩孔。

b)合金的浇注温度愈高,液态收缩愈大,愈易形成缩孔。

结晶温度范围宽的合金,倾向于糊状凝固,易形成缩松。纯金属和共晶成分合金,倾向于逐层凝同,易形成集中缩孔。

3、缩孔和缩松的预防

a)按照定向凝固原则进行凝固定向凝固原则是指采用各种工艺措施,使高锰钢耐磨合金钢板上从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度,从而实现由远离冒口的部分向冒口的方向定向地凝固,如图1-1-11所示。由此得到的高锰钢耐磨合金钢板上每一部分的收缩都得到稍后凝固部分的合金液的补充,缩孔转移到冒口部位,切除后便可得到无缩孔的致密高锰钢耐磨合金钢板。

图1-1-11定向凝固示意图

图1-1-11定向凝固示意图

图1- 1-12冒口和冷铁的应用

图1- 1-12冒口和冷铁的应用

b)合理地确定内浇道位置及浇注工艺 内浇道的引入位置对高锰钢耐磨合金钢板的温度分布有明显影响,应按照定向凝固的原则确定。例如,内浇道应从高锰钢耐磨合金钢板厚实处引入,尽可能靠近冒口或由冒口引入。

c)合理地应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施 冒口、冷铁和补堆焊耐磨视频贴的综合运用是消除缩孔、缩松的有效措施。图1 堆焊耐磨衬板技术 -1- 12是缸体(铸钢件)应用冒口和冷铁实现定向凝固的实例。

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