铸造缺陷判断与工艺优化
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铸造缺陷质量分析报告标题:铸造缺陷质量分析报告摘要:本次报告对一批铸造件的缺陷进行了详细分析,并提供了解决方案,以提高铸件的质量和可靠性。
通过对缺陷的分类、原因分析和改进措施的制定,本报告的目标是降低缺陷率、提高产品质量,并为企业的生产过程提供指导。
一、引言铸造工艺是一种常见且重要的金属加工方式,但由于多种因素的影响,铸造件常常出现各种缺陷。
本报告对以下几种常见铸造缺陷进行了分析:气孔、砂眼、夹渣和缩孔。
二、缺陷分类和特征1. 气孔:气孔是铸造件内部的圆形或椭圆形气体空洞,在表面上通常呈孔状。
这种缺陷的特征是大小不一、分布不均匀,并且可能与材料中的气体分离有关。
2. 砂眼:砂眼是在铸造件表面形成的小凹陷或孔穴,并且通常有砂粒残留。
这种缺陷的主要原因是在型腔填充过程中砂芯未能完全固化或砂芯破裂。
3. 夹渣:夹渣是铸造件内部存在金属残留或其他非金属杂质的缺陷。
它通常表现为呈条状、点状或块状分布的较暗色物质。
4. 缩孔:缩孔是在铸造件中形成的不完全填充的孔洞,通常位于较厚的截面部分。
这种缺陷的主要原因是在凝固过程中金属收缩引起的。
三、缺陷原因分析1. 气孔:气孔的形成主要与以下因素有关:金属液中溶解的气体、型腔设计不合理、浇注过程中液态金属的气体浸润和释放等。
解决方案包括采取适当的除气处理、改进型腔设计、控制浇注工艺等。
2. 砂眼:砂眼通常与砂芯制备和浇注过程中的温度、浇注速度等相关。
解决方案包括优化砂芯制备工艺、调整浇注参数以及改善浇注系统设计等。
3. 夹渣:夹渣的原因主要与金属液的净化和过滤不足、浇注过程中金属液与非金属杂质的接触等有关。
解决方案包括加强净化处理、使用过滤器、改进浇注工艺等。
4. 缩孔:缩孔的形成与金属凝固收缩不平衡、铸造温度过低、浇注过程中金属液的顺流速度等相关。
解决方案包括优化浇注工艺、控制冷却速度等。
四、改进措施根据对缺陷原因的分析,提出了以下改进措施:1. 加强除气处理:通过采用真空或压力浇注等技术,有效去除金属液中的气体;2. 优化砂芯工艺:提高砂芯的强度和温度稳定性,避免砂芯破裂;3. 加强金属液净化:采用有效的净化剂和过滤器,去除金属液中的杂质;4. 调整浇注参数:合理控制浇注温度和速度,确保金属液充满型腔;5. 优化冷却过程:控制冷却速度,减少金属凝固收缩引起的缺陷。
铝合金的铸造缺陷及其解决方案关键信息项:1、铝合金铸造缺陷的类型名称:____________________________描述:____________________________2、造成铸造缺陷的原因因素:____________________________详细解释:____________________________3、解决方案的具体措施方法:____________________________实施步骤:____________________________4、预防铸造缺陷的策略策略:____________________________执行要点:____________________________11 铝合金铸造缺陷的类型111 气孔气孔是铝合金铸造中常见的缺陷之一。
气孔通常呈圆形或椭圆形,其尺寸大小不一。
112 缩孔和缩松缩孔是由于铸件在凝固过程中,金属液补缩不足而形成的较大孔洞。
缩松则是分散的细小缩孔。
113 夹渣夹渣指在铸件内部或表面存在的非金属夹杂物。
114 裂纹裂纹分为热裂纹和冷裂纹。
热裂纹在凝固末期高温下形成,冷裂纹则在较低温度下产生。
12 造成铸造缺陷的原因121 熔炼工艺不当熔炼过程中,如果温度控制不合理、熔炼时间过长或过短、搅拌不均匀等,都可能导致合金成分不均匀,气体和夹杂物含量增加。
122 浇注系统设计不合理浇注系统的结构和尺寸如果设计不当,可能导致金属液的流动不畅,产生卷气、冲砂等问题,从而形成气孔、夹渣等缺陷。
123 模具问题模具的温度不均匀、模具的排气不畅、模具的表面粗糙度不合适等,都可能影响铸件的质量,导致缺陷的产生。
124 铸造工艺参数不合理包括浇注温度、浇注速度、冷却速度等参数,如果选择不当,会直接影响铸件的凝固过程,从而引发各种缺陷。
13 解决方案的具体措施131 优化熔炼工艺严格控制熔炼温度和时间,采用合适的搅拌方式,确保合金成分均匀,减少气体和夹杂物的含量。
压力铸造缺陷、问题及对策实例集1. 压力铸造缺陷:气孔问题:气孔会导致零件强度下降,影响使用寿命。
对策:通过改善流道设计,提高压力控制和浇注温度控制,以减少气体的溶解度和排气孔。
2. 压力铸造缺陷:夹杂物问题:夹杂物会降低零件的强度和延展性,导致裂纹产生。
对策:控制熔化金属的流动速度和方向,减少夹杂物的进入,提高熔化金属的纯净度。
3. 压力铸造缺陷:疏松组织问题:疏松组织会导致零件强度下降,并可能在应力作用下产生断裂。
对策:优化热处理工艺,以提高零件的组织致密性和强度。
4. 压力铸造缺陷:收缩缺陷问题:收缩缺陷会导致零件尺寸不准确,影响装配和使用。
对策:通过优化铸造工艺参数,控制冷却速率和热胀冷缩差异,减少收缩缺陷的发生。
5. 压力铸造缺陷:冷隔离问题:冷隔离会导致表面质量差,甚至出现冷隔离带。
对策:通过优化浇注系统,使金属流动均匀,避免重金属成分积聚。
6. 压力铸造缺陷:沟槽问题:沟槽会导致零件表面不光滑,影响美观和功能。
对策:优化模具设计,控制浇注温度,避免金属流动速度过快导致沟槽产生。
7. 压力铸造缺陷:冷流痕问题:冷流痕会导致零件内部应力集中,容易产生裂纹。
对策:优化浇注系统,控制金属流动方向和速度,减少冷流痕的产生。
8. 压力铸造缺陷:灰斑问题:灰斑会降低零件的密度和强度。
对策:加强金属液的搅拌和过滤,减少灰斑产生。
9. 压力铸造缺陷:烧痕问题:烧痕会导致零件表面质量差,影响产品外观。
对策:控制铸模温度和冷却速度,避免金属液温度过高导致烧痕。
10. 压力铸造缺陷:渗透性差问题:渗透性差会导致零件内部孔隙和缺陷。
对策:加强模具密封和浇注压力控制,提高渗透性,减少缺陷的发生。
优化砂型铸造工艺降低产品缩松缺陷优化砂型铸造工艺降低产品缩松缺陷砂型铸造是一种常见的铸造工艺,广泛应用于各个行业。
然而,在实际生产中,砂型铸造会出现一些缺陷,其中之一是缩松缺陷。
为了降低产品缩松缺陷,需要对砂型铸造工艺进行优化。
一、合理选择砂型材料砂型铸造的关键是砂型材料的选择,合理的砂型材料可有效降低产品缩松缺陷的发生。
首先,要选择颗粒度适中的砂料。
粗砂颗粒度大,容易导致缩松缺陷;细砂颗粒度小,易造成胶结,增加缩松的风险。
其次,要注意砂型材料的粘结性和透气性。
适当增加粘结剂的使用量可以提高砂型的粘结性,减少缩松的发生;而适当调整砂型材料中颗粒粒径的组成,可增强砂型的透气性,从而减少缩松缺陷。
二、优化浇注系统设计浇注系统的设计对于减少产品缩松缺陷至关重要。
首先,要合理选择浇注系统的位置和方式。
浇注系统的位置应尽量避免产生气泡,以减少缩松缺陷的发生;浇注方式应选择自上向下浇注,以保证熔液流动的稳定性。
其次,要合理设置浇口和冒口。
浇口的设计应尽量减少液体的冲刷,避免产生气泡;冒口的设置要合理,以保证熔液的顺利排出,并避免二次气泡的形成。
三、控制浇注温度和浇注速度浇注温度和浇注速度对于减少产品缩松缺陷具有重要影响。
适当降低浇注温度可以减少热应力,避免砂型的开裂和产生气泡;同时,降低浇注速度可以减少液体的冲刷,减少空隙和气泡的形成。
四、加强砂型干燥和预热砂型的干燥和预热可以有效降低产品缩松缺陷的发生。
在砂型铸造前,应进行充分的干燥,以减少砂型中的水分含量;同时,预热砂型可以提高砂型的热传导性和热容量,有利于产品的凝固过程,减少缩松的风险。
五、加强工艺控制和过程监控优化砂型铸造工艺的关键是加强工艺控制和过程监控。
要建立完善的工艺规程和操作规范,明确各个环节的工艺要求和操作要点;并加强对生产过程的监控和控制,及时发现并解决可能导致缩松缺陷的问题。
综上所述,优化砂型铸造工艺是降低产品缩松缺陷的有效手段。
通过合理选择砂型材料、优化浇注系统设计、控制浇注温度和浇注速度、加强砂型干燥和预热,以及加强工艺控制和过程监控,可以显著降低产品缩松缺陷的发生率,提高产品的质量和可靠性。
分析铸造夹渣缺陷产生原因及改进措施铸造夹渣缺陷是铸造过程中一种常见但又难以避免的问题,它会给产品的质量和性能带来负面影响。
本文将对铸造夹渣缺陷的产生原因进行分析,并提出一些改进措施。
一、铸造夹渣缺陷产生原因分析铸造夹渣缺陷主要是由以下几个方面的原因导致的:1. 原料问题首先,原料的质量问题可能导致夹杂物的产生。
如果原料中含有过多的杂质,这些杂质很容易在铸造过程中形成夹渣缺陷。
2. 操作不当铸造过程中的操作不当也是夹渣缺陷产生的原因之一。
例如,铸造温度过高或过低、浇注速度不合适、浇注过程中剧烈振动等操作不当的因素都可能导致夹渣缺陷的形成。
3. 模具问题模具的设计和制造过程中存在缺陷,也会导致夹渣问题。
例如,模具设计不合理、制造精度不高等问题都可能使得铸造过程中形成夹渣缺陷。
4. 温度控制问题铸造过程中的温度控制是避免夹渣缺陷的关键。
如果温度控制不稳定或者温度分布不均匀,就容易导致夹渣现象的发生。
5. 浇注工艺问题铸造过程中的浇注工艺也是产生夹渣缺陷的一个重要原因。
例如,浇注过程中浇口设计不佳、液态金属的流动速度过快等问题都可能导致夹渣缺陷的形成。
二、改进措施针对铸造夹渣缺陷产生的原因,可以采取以下一些改进措施:1. 优化原料质量管理加强对原料的质量检验和筛选工作,严格控制原料中的杂质含量,确保原料的纯净度,从根本上减少夹杂物的形成。
2. 加强操作规范规范铸造操作,确保铸造温度、浇注速度等参数控制合理,防止因操作不当导致的夹渣缺陷的产生。
加强员工培训,提高操作技能水平。
3.优化模具设计和制造加强对模具设计和制造过程的管理,确保模具的精度和质量,避免模具本身存在缺陷,进而减少夹渣问题的发生。
4. 加强温度控制加强对铸造过程中的温度控制,确保温度的稳定性和均匀性,减少由于温度控制问题引起的夹渣缺陷。
5. 优化浇注工艺通过优化浇注工艺,合理设计浇口和浇注系统,控制液态金属的流动速度,减少浇注过程中的气体包裹和杂质的产生,从而减少夹渣的问题。
1、各种液态铸造合金在熔炼和浇注过程中均会产生夹杂物,金属夹杂物依据其来源可以分为两大类:⑴外来夹杂物。
来源于炉衬、浇包耐火材料的侵蚀,熔渣或与空气反应形成的浮渣,型砂的冲蚀,或其它任何与金属熔体接触的材料的侵蚀;⑵内生夹杂物。
这类夹杂物是由金属熔体内的反应形成,如镁硫夹杂物。
镁硫夹杂物是由于球化处理过程中加入镁硅铁合金后在铁液内反应而形成。
2、夹渣产生的原因(1)硅:硅的氧化物也是夹渣的主要组成部分,因此尽可能降低含硅量;⑵硫:铁液中的硫化物是球铁件形成夹渣缺陷的主要原因之一。
硫化物的熔点比铁液熔点低,在铁液凝固过程中,硫化物将从铁液中析出,增大了铁液的粘度,使铁液中的熔渣或金属氧化物等不易上浮。
因而铁液中硫含量太高时,铸件易产生夹渣。
球墨铸铁原铁液含硫量应控制在0.06%以下,当它在0.09%〜0.135%时,铸铁夹渣缺陷会急剧增加;⑶稀土和镁:近年来研究认为夹渣主要是由于镁、稀土等元素氧化而致,因此残余镁和稀土不应太高;(4)浇注温度:浇注温度太低时,金属液内的金属氧化物等因金属液的粘度太高,不易上浮至表面而残留在金属液内;温度太高时,金属液表面的熔渣变得太稀薄,不易自液体表面去除,往往随金属液流入型内。
而实际生产中,浇注温度太低是引起夹渣的主要原因之一;⑸浇注系统:浇注系统设计应合理,具有挡渣功能,使金属液能平稳地充填铸型,力求避免飞溅及紊流;(6)型砂:若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料,它们可与金属液中的氧化物合成熔渣,导致夹渣产生;砂型的紧实度不均匀,紧实度低的型壁表面容易被金属液侵蚀和形成低熔点的化合物,导致铸件产生夹渣。
3、防止夹渣措施(1)控制铁液成分:尽量降低铁液中的含硫量(<006%),适量加入稀土合金(01%〜02%)以净化铁液,尽可能降低含硅量和残镁量;⑵熔炼工艺:要尽量提高金属液的出炉温度,适宜的静置,以利于非金属夹杂物的上浮、聚集。
扒干净铁液表面的渣子,铁液表面应放覆盖剂(珍珠岩、草木灰等),防止铁液氧化。
金属铸件常见缺陷与工艺对策分析摘要:利用各种铸造方法获取金属成型物件就是铸件,其主要是借助铸造及注射、吸入、喷射铸造等方法,在预先准备好的模具中注入冶炼良好的液态金属,之后进行研磨、冷却等处理,使预期的金属铸造形体、形状逐步形成,并具备相关尺寸及性能等方面要求。
铸件有广泛的用途,目前已经在金属及整个机械企业电子商务行业等得到广泛应用,与此同时,其用途也在不断拓宽,如建筑业及航天航空等领域。
但是,在金属铸件中一些缺陷极为常见,如砂眼及气孔、裂纹等,所以必须要分析工艺的优化,关键词:金属铸件;常见缺陷;工艺对策金属铸件实际生产中,需要通过多种工艺的综合应用,达到产品的有效生产目的,而综合应用诸多工艺,也能促进铸件性能、质量的提升,保障金属铸件能够在工程机械及矿山设备等领域得到顺利应用并发挥应有价值。
但值得注意的是,实际的金属铸件生产中,存在的一些缺陷往往会干扰、影响铸件的有效应用,最终极有可能会引发相关隐患问题。
面对此种情况,必须要研究、分析金属铸件常见缺陷,之后基于具体工艺对策的应用,使铸件整体质量得到有效改善,保障铸件功能、价值的充分发挥。
一、金属铸件特征金属铸件的主要原料是合金材料,其一般是利用铸造及热处理、切削等工艺方法,将合金材料铸成众多设备所需的零部件,保障设备基本功能需求得到充分满足。
金属铸件特征如下:第一,设计灵活度、自由度较高,能自主控制金属铸件形状与大小,可保障设计、使用需求的充分满足。
第二,冶金制造的灵活度、可变性较强,能以实际使用需求为依据,调整铸件化学成分、组织结构,并与不同热处理工艺相结合,保障与实际应用需求相符的金属铸件有效铸造而成。
第三,整体具备较强可控性,即利用热处理方式即可调整铸件强度,且具体制造中,金属铸件生产并不会消耗较多时间。
二、金属铸件常见缺陷(一)砂眼在金属铸件中,一个常见缺陷就是砂眼,该种缺陷会频繁发生,也会严重影响金属铸件,最终不得不报废处理[1]。
8-1 铸造缺陷判断与工艺优化 凝固模拟最终目的是预测铸造缺陷,优化铸造工艺。如何使用模拟系统来优化工艺是广大用户最为关心的问题。本章主要讨论如何进行缺陷预测,如何更有效地使用模拟分析系统。
8.1 缩孔、缩松 8.1.1 缩孔缩松计算时注意的问题 缩孔缩松是常见的铸造凝固过程产生的缺陷,欲预测缩孔、缩松缺陷需要注意以下问题:
1、进行纯凝固传热计算[第1种计算](参见本书5.3.1 纯凝固传热计算)或基于耦合的凝固计算[第4种计算](参见本书5.3.4基于耦合的凝固计算)。选择第1种计算还是第4种计算要看具体情况,第1种计算计算速度非常快;第4种计算最慢但最准确。华铸CAE系统建议对于新产品可以先采用第1种计算比较几个铸造工艺方案选出最优方案,然后再用第4种计算进行分析。
2、注意设置如图8-1所示的“液相线”、“固相线”、“临界固相率”、“相变收缩”、“液态收缩率”,参见本书5.3.1 纯凝固传热计算中的“合金属性浏览/设置”。 图8-1合金的物性参数
特别是“相变收缩”和“液态收缩率”将影响缩孔缩松的大小和严重程度。对于铸钢、铸铝而言“相变收缩”可以取值在0.02-0.04之间, “液态收缩率”可设为0.0001;就铸铁而言“相变收缩”可以取值在0.0001-0.01之间, “液态收缩率”可设为0.00003-0.00008; 3、对于一般的重力铸造,最好选择“重力补缩”功能,系统可以计算出缩孔、缩松缺陷。 8-2
8.1.2 缩孔缩松缺陷的分析步骤 计算完毕后,系统会产生大量的数据。注意涉及到缩孔、缩松的原始数据种类主要是 *.TEM 和 *.DFC两类文件。其中前者是温度文件,后者是重力补缩缺陷文件(如果了选择“重力补缩”功能的话)。
全面合理的缩孔缩松缺陷的分析步骤为: 液相分布—>缩孔形成—>Nyma缩松。
第一步:液相分布 主要是观察铸件凝固期间液态分布情况,尤其是补缩通道的畅通情况,孤立液态区的状况等,以此来判断铸造的凝固收缩缺陷可能发生的部位。操作步骤如下: 1)在后处理菜单的“数值画面”中选择“液相分布”; 2)在“液相分布”的对话框中选择凝固计算的第一个TEM文件,如 凝固200000.TEM。确定后系统会显示该凝固时刻的液相分布图。 3)在后处理的工具栏上选择“Gr”按钮进入新型图形显示系统。利用如图8-2所示的工具条中的各种显示功能显示铸件的凝固进程。系统建议采用“—>”按钮(后一个文件)一步一步地显示。找到某一部位刚刚产生液态孤立区的时刻。在屏幕的左下角会有该时刻的具体时间显示。此时选择菜单“判断”中的“判断连通性”。系统会显示如图8-3的孤立液相区图,并为每一个液相孤立区编上一个号。进一步选择菜单“判断”中的“查看孤立区信息”即可得到每个孤立区的体积(网格数),如图8-4所示。 图8-2 新型图形显示系统的工具条
图8-3 孤立液相区图 图8-4 孤立区的体积 8-3
孤立液相区会进一步冷却凝固,最后有可能产生缩孔缩松缺陷。因此比较同一铸件的不同铸造工艺,如果从孤立液相分布来判断工艺的优劣,应遵循以下三条原则: 1) 对于同一部位出现的孤立区而言,出现的时间晚比早好。晚意味着补缩通道断开的迟,补缩效果较好。 2) 对于同一部位出现的孤立区而言,孤立区体积小比大好。 3) 对于同一部位出现的孤立区而言,孤立区分散比集中好。 注意:凝固过程中液相孤立区的变化是动态的,一定要找到某一孤立区刚刚形成的关键时刻,依据上述三条原则比较工艺方案。
第二步:缩孔形成 主要是利用重力补缩原理来预测缩孔/缩松的形成。重力补缩原理如图8-5所示,一液态区域开始时全部为液体,随着温度降低,部分液体变为固体,同时体积会收缩。因为在重力的作用下,该区域的上端会产生孔隙,从而形成缩孔、缩松。
图8-5 重力补缩原理图 对于一般的重力铸造,在规划计算时如选择了“重力补缩”功能,系统可以计算出缩孔、缩松缺陷。显示缺陷的步骤是:
1)在后处理菜单的“数值画面”中选择“缩孔形成”,弹出如图8-6所示的对话框: 2)在对话框上端选择DFC文件,因为缺陷在记录时是累加的,因此可以选择最后一个DFC文件,当然也可以选择第一个,然后逐一向下显示。注意,如果没有DFC文件,说明您在计算时没有选择“重力补缩”功能。 3)设置好显示临界(默认为4%,即0.04)以及孔松临界(默认为9%,即0.09)。所谓显示临界就是当某一缺陷的孔隙率小于该临界值时不予显示,认为问题不严重,可以忽略不计。因此显示临界可以看作是一个质量要求的尺度(或是探伤级别),此值越小,对质量的要求越高。所谓孔松临界是指判断某一缺陷是孔还是松的一个标尺。当一缺陷的孔隙率大于该临界值时就认为是缩 8-4
孔,否则为缩松。显而易见,同一计算结果,此临界值越小,缩孔越多,反之缩松越多。建议值为50%。从某种意义上来讲,只有设为100%才反映出缩孔的
图8-6 缩孔形成及分布对话框 情况,小于100%都夸大了缩孔缺陷。对于铸铁请注意阅读后续的相关章节。
4)按确认后,系统就会显示如图8-7所示的铸造缺陷。用户也可按“Gr”进入新型图形显示区,动态显示缺陷形成过程。 本图形画面用黑色表现缩孔,紫色表现缩松,黄色表现液相。
图8-7 缩孔形成及分布 8-5
第三步:Nyma缩松 根据著名的Niyama教授提出的判据来判断缩松,对于铸钢件来说非常有效。操作步骤如下:
1)在后处理菜单的“数值画面”中选择“凝固排序”,弹出如图8-8所示的对话框。选择所有的TEM文件,进行“序化”,得到NYM文件。
2)在后处理菜单的“数值画面”中选择“Nyma缩松”,弹出如图8-9所示的对话框。 图8-8 凝固排序
输入合适的判据值,默认为400(最大值为1000)。一般说来判据值越大,显示的缩松缺陷越多。 按确认即可显示缩松区域。 用户也可按“Gr”进入新型图形显示区,动态显示缺陷形成过程。
图8-9 Nyma缩松 实践中,使用效果也存在差异,有效果非常显著的,也有效果不甚显著的。建议用户在进行预测和决策时,将本功能与上述的“缩孔形成”功能互相参考,避免单一地迷信Niyama 判据。 8-6
8.1.3 对铸铁件缺陷预测的思考 铸铁件生产因其凝固方式的特殊性以及众多的影响因素而使模拟仿真变得比较困难。合金成分、石墨化膨胀、铸型刚度、结晶形核等都影响着铸件的最终质量,因而欲准确模拟铸铁件的生产过程,除了宏观充型流动及凝固传热等模拟外,还应考虑结晶、组织、石墨化膨胀、铸型刚度等因素,进行微观的仿真模拟。 铸造微观模拟技术的发展已有近20年的历史,许多学者在不同领域进行了大量的研究探索,相当一部分研究集中在铸铁方面,包括结晶形核、组织演变和石墨化过程。但遗憾的是到目前为止绝大部分研究仅停留于理论研究阶段,离实际应用还有很长的路要走。 实际上即便有了微观模拟手段,如果需要输入铸型刚度系数、石墨化膨胀系数,绝大部分用户还是无法确定。那么,在目前条件下如何使用好铸铁件的模拟系统?我们的建议是: 1)多方案的比较; 2)与实际生产经验相结合。 对于一个新产品一定不要模拟了一个方案就对该方案盖棺定论:有问题还是没问题。实际上科学的使用铸铁件模拟系统的方式是:在多个方案中选出最优方案。 CAE技术很大好处是在实际生产之前对铸造过程进行虚拟仿真,具有极大的灵活性和经济性。它允许使用者在很短的时间内对多个方案进行模拟、分析、比较,从中选出最优的工艺来。由于技术发展水平的制约,目前对于铸铁件的模拟应特别注意通过多方案比较来优化工艺。 铸铁件的缩孔缩松缺陷分析步骤与本章“8.1.2 缩孔缩松缺陷的分析步骤”基本一致。但应注意以下问题: 1)更重视“液相分布”的液相孤立区的观察、对比。注意比较多个工艺方案,对于同一部位出现的孤立区而言,孤立区体积小比大好、孤立区分散比集中好、出现的时间晚比早好。 2)注意铸件各孤立区最后的凝固部位,是铸件的热节,也往往是铸件容易出现缩孔、缩松的部位。 3) 对于过共晶铸铁,同一铸件同一液态孤立区中心比边缘危险。原因在于孤立区边缘先凝固,析出的初生石墨相会产生石墨化膨胀抵消收缩,同时也会使剩余的液相含碳量降低,从而使剩余液相凝固产生的收缩缺陷比前面已凝固的外围大。 4)对于过共晶铸铁,同一铸件不同液态孤立区之间的比较:过早出现的孤立区较危险,因为在较早出现的孤立区部位,冷却速度较快,该部位的凝固 8-7
有可能按介稳定系来进行,初生石墨不能充分析出,故较危险。特别是如过凝固过快,出现麻口甚至白口,则该孤立区出现的收缩缺陷的可能性更大。 5)对于一个液相孤立区最终是否出现收缩缺陷,影响因素很多,包括合金、浇注温度、孕育、球化、铸型刚度等等。如前所述,一孤立区最后凝固的部位是最危险的部位。模拟出现孤立区了,实际上不一定会出现铸造缺陷(要看实际生产条件),但一旦出现铸造收缩缺陷基本可以肯定会出现在孤立区的最危险部位。实际上就是不出现铸造缺陷,如果实际测试孤立区的最危险部位也会发现这些部位硬度偏低,枝晶粗大。 因此通过比较液相孤立区可以从多个方案中选出最优的铸造方案,也可以判定可能出现收缩缺陷的部位。 实际上不管影响因素多么复杂,对于同一铸件的不同工艺方案,同一部位的液态孤立区越大,对自补缩条件的要求越高,出现缺陷的可能性越大。而较小的、分散的孤立区对自补缩条件要求的不是很高,出现缺陷的可能性越小。 6)可以比较不同方案的“缩孔形成”,但因缩孔形成采用的是重力补缩原理(参见图8-5),在铸铁,特别是球铁的缩孔的预测中会存在误差。一般说来,利用重力补缩预测的缺陷,比实际发生的缺陷的位置偏高。 如图8-10所示,某一孤立液相区形状如图(1),利用重力补缩预测的缺陷如(2)所示,位置偏高。而实际可能存在的缺陷会位于两个热节处,参见图(3)。而通过观察“液相分布”可以知晓该孤立区的热节(最后凝固部位)所在位置。因此,建议将“缩孔形成”与“液相分布”结合起来来判断。但更主要是依据上述的液相分布方法来优化工艺。 7)“Nyma缩松”判断对铸铁的效果不如铸钢,故仅供用户参考。
(1)某液相孤立区 (2)重力补缩预测的缺陷 (3)实际可能存在的缺陷
图8-10 重力补缩可能产生的误差(铸铁)
8)就目前而言(华铸CAE9.0),反映碳当量、合金成分、铸型刚度等对铸造收缩缺陷的影响;但孕育、球化还没有充分考虑。因此特别强调孤立液相区的判断、强调多方案的比较优化。实际上对于孕育、球化、铸型刚度永远都不可能做到定量描述。