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機床鑄件講解熱裂紋形成的原因

機床鑄件講解熱裂紋形成的原因

機床鑄件講解熱裂紋形成的原因

形成熱裂紋的理論原因和實際原因很多,但根本原因是鑄件的凝固方式和凝固時期鑄件的熱應力和收縮應力。

液體金屬澆入到鑄型后,熱量散失主要是通過型壁,所以,凝固總是從鑄件表面開始。當凝固后期出現大量的枝晶并搭接成完整的骨架時,固態收縮開始產生。但此時枝晶之間還存在一層尚未凝固舶液體金屬薄膜(液膜),如果鑄件收縮不受任何阻礙,那么枝晶骨架可以自由收縮,不受力的作用。

當枝晶骨架的收縮受到砂型或砂芯等的阻礙時,不能自由收縮就會產生拉應力。當拉應力超過其材料強度極限時,枝晶之間就會產生開裂。如果枝晶骨架被拉開的速度很慢,而且被拉開部分周圍有足夠的金屬液及時流入拉裂處并補充,那么鑄件不會產生熱裂紋。相反,如果開裂處得不到金屬液的補充,鑄件就會出現熱裂紋。
由此可知,寬凝固溫度范圍,糊狀或海綿網絡狀凝固方式的合金容易產生熱裂。

隨著凝固溫度范圍的變窄,合金的熱裂傾向變小,恒溫凝固的共晶成分的合金不容易形成熱裂。熱裂形成于鑄件凝固時期,但并不意味著鑄件凝固時必然產生熱裂。主要取決于鑄件凝固時期的熱應力和收縮應力。鑄件凝固區域固相晶粒骨架中的熱應力,易使鑄件產生熱裂或皮下熱裂;外部阻礙因素造成的收縮應力,則是鑄件產生熱裂的主要條件。處于凝固狀態的鑄件外殼,其線收縮受到砂芯、型砂、鑄件表面同砂型表面摩擦力等外部因素阻礙,外殼中就會有收縮應力(拉應力),鑄件熱節,特別是熱節處尖角所形成的外殼較薄,就成為收縮應力集中的地方,鑄件容易在這些地方產生熱裂。

熱裂紋產生的原因體現在工藝和鑄件結構方面其中有:鑄件壁厚不均勻,內角太??;搭接部位分叉太多,鑄件外框、肋板等阻礙鑄件正常收縮;澆冒口系統阻礙鑄件正常收縮,如澆冒口靠近箱帶或澆冒口之間型砂強度很高,限制了鑄件的自由收縮;冒口太小或太大;合金線收縮率太大;合金中低熔點相形成元素超標,鑄鋼鑄鐵中硫、磷含量高;鑄件開箱落砂過早,冷卻過快。


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