离心铸造合金液凝固的特点

[大][中][小] 2013-05-21 14:49

    离心力对合金液的凝固有着重要的影响,从而使得离心铸件的晶粒较细,组织比较致密,力学性能明显提高。离心力对其有利的影响可归纳为以下三个方面:
    1.离心力有利于液态合金的顺序凝固
    离心力的作用使液态合金中的对流作用加剧,并把析出的晶粒(重度比液态合金大)带向铸件的外壁,而自由表面则聚集着较轻的合金液,这样使铸件的凝固由外壁向内层顺序进行。所以在铸造空心铸件时,若铸型转速选择适当,则合金液有足够大的有效重度,使合金液的凝固按照一定的方向进行,确保自由表面最后凝固。因此,离心铸件内一般不会有缩松和缩孔等缺陷,合金收缩最终表现为自由表面半径r0的扩大。
    但对于先析出的晶粒,当其重度小于液态合金时(例如过共晶铝硅合金),其结果常常相反。这类合金在离心铸造中先析出的固相集中于自由表面,结晶凝固是由内、外两面同时进行的。夹在两凝固层中的合金液在离心力作用下向外圆集中,因而在内表层下有可能产生缩孔和缩松。转速越高,这种现象越显著。对于这类合金应尽可能采用较低的浇注温度、浇注速度和铸型转速。
    2.离心力能增强液态合金的补缩作用
    在离心力场中液态合金具有较大的有效重度以及较大的活动能力,有可能克服凝固晶粒间的毛细管阻力,对显微缩松进行补缩,从而可获得致密的铸件。
   3。离心铸型横断面上液态合金的相对运动有利于晶粒细化
    液态合金浇注到旋转的铸型以后,由于惯性的作用,液态合金不能以相同的转速随铸型旋转,而落后于铸型。越是靠近自由表面的液态合金层(内层),其转速越小,从自由表面至型壁间各层液态合金的速度差就越大,结果使得内外层液态合金问产生相对滑动。尤其是用金属型浇注时,在浇注过程中就有结晶发生,那么在结晶生长面上相对滑动的液态合金就阻碍了树枝状结晶的发展,从而能使晶粒细化。浇注后经过一段时问,液态合金得到与铸型相同的转速,此时内、外层的相对滑动消失,细化晶粒的作用就停止。
    但在铸型转速较高、离心力较大时,液态合金的相对运动较小,因而晶粒细化作用很小。若在可能情况下使铸型转速适当低一些,冷却速度大一些,将对晶粒细化有利。
    由以上分析可知,离心铸件的结晶组织,除取决于合金的性质以外,还取决于铸型的转速和冷却速度。适当地调整转速和冷却速度,可以改善铸件的结晶组织。对容易产生重度偏析的合金如铅青铜等,在采用离心浇注时,必须采用低的铸型转速并加强冷却,才能避免产生重度偏析。

 

向上