熱處理淬火劑應(yīng)用于鑄造合金熔煉與澆注
發(fā)布時(shí)間:2013-01-20 21:10:11
合金熔煉
鑄鐵熔煉:鑄鐵熔煉可使用的熔爐種類很多,可以用沖天爐、非焦化鐵爐、電爐、反射爐、坩堝或沖天爐與電爐雙聯(lián)等方法進(jìn)行熱處理淬火劑淬火。沖天爐是以焦炭為燃料的豎式化鐵爐,具有熔化率高、熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低和連續(xù)熔化等優(yōu)點(diǎn),因此是鑄鐵熔煉的主要熔化設(shè)備。
鑄鋼熔煉:鑄鋼車間所用的煉鋼設(shè)備有轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐、感應(yīng)電爐等。電弧爐在鑄鋼車間使用最廣,熔煉速度快,鋼液溫度高,而且容易控制,有良好的脫磷、脫硫條件,可以熔煉出質(zhì)量較高的碳鋼和合金鋼,適宜于澆注各種類型的鑄件。
非鐵合金熔煉:用于鑄造非鐵合金熔煉的熔化爐很多,常周的有坩堝爐、反射爐和感應(yīng)電爐等。其中坩堝爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熱處理淬火劑淬火操作方便,金屬不受污染。坩堝爐常用的坩堝有石墨坩堝和鐵質(zhì)坩堝兩種。石墨坩堝適用于熔化熔點(diǎn)較高的銅合金等,鐵質(zhì)坩堝常用于熔化低熔點(diǎn)的鋁合金等。
鑄件澆注
把熔煉好的金屬液從澆包中注入鑄型的操作稱為澆注。
澆包:用來(lái)盛放、輸送和澆注熔融金屬用的容器稱為澆包。澆包的外殼用鋼板制成,內(nèi)襯為耐火材料。
熱處理淬火劑的澆注工藝:澆注時(shí),要控制好澆注溫度和澆注速度。澆注溫度過(guò)低,鑄件可能產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷;澆注溫度過(guò)高,則熱處理淬火劑的鑄件可能產(chǎn)生粘砂、縮孔等缺陷。所以,澆注溫度在保證充滿型腔的條件下,應(yīng)盡可能低,灰口鑄鐵的澆注溫度為1250~1350℃,形狀復(fù)雜和壁薄的鑄件的澆注溫度為1350~1400℃。澆注速度應(yīng)根據(jù)鑄件形狀、熱處理淬火劑和壁厚來(lái)選擇,澆注形狀復(fù)雜和壁薄的鑄件時(shí),澆注速度應(yīng)較高。
澆注系統(tǒng)和冒口
①澆注系統(tǒng):為了使液體金屬流入鑄型而開設(shè)于鑄型中的通道,稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)若選擇得不合理,鑄件便易產(chǎn)生沖砂、砂眼、夾渣、澆不足、氣孔和縮孔等缺陷。澆注系統(tǒng)一般由以下幾部分組成:外澆口、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道和出氣冒口。
②冒口:冒口的主要作用是補(bǔ)給鑄件凝固收縮時(shí)所需的金屬液,以避免產(chǎn)生縮孔。此外,冒口尚可排出氣體和觀察鑄型是否燒滿的作用。為了能起到補(bǔ)縮作用,必須保證冒口最后冷卻凝固,因此這種冒口常置在鑄件的最厚、最高處,并且冒口的尺寸要足夠大。在澆注收縮性大的金屬如鋼、銅合金等時(shí),一般都要有這種用于補(bǔ)縮的冒口。
液態(tài)合金的充型:液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程,簡(jiǎn)稱充型。液態(tài)合金充滿鑄型型腔,獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力,稱為液態(tài)合金的充型能力。充型能力不足時(shí),會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷。影響充型能力的主要因素有:合金的流動(dòng)性、澆注條件和鑄型填充條件。
流動(dòng)性:液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力,稱為合金的流動(dòng)性,是合金主要的鑄造性能之一。合金流動(dòng)性好,充型能力強(qiáng),應(yīng)用熱處理淬火劑,容易澆鑄出輪廓清晰、薄而復(fù)雜的鑄件。同時(shí),有利于非金屬夾雜物和氣體的上浮與排除,還有利于對(duì)合金冷凝過(guò)程所產(chǎn)生的收縮進(jìn)行補(bǔ)縮。
影響合金流動(dòng)性的因素很多,但以化學(xué)成分的影響最為顯著。在常用鑄造合金中,灰口鑄鐵、硅黃銅的流動(dòng)性最好,鑄鋼的流動(dòng)性最差。共晶成分的合金流動(dòng)性最好。合金成分離共晶成分越遠(yuǎn),結(jié)晶溫度范圍越寬,流動(dòng)性越差。
澆注條件
①澆注溫度:澆注溫度越高,合金的黏度下降,且因過(guò)熱度高,合金在鑄型中保持流動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng),故充型能力強(qiáng);反乏,充型能力差。
對(duì)薄壁鑄件或流動(dòng)性較差的合金可適當(dāng)提高澆注溫度,以熱處理淬火劑淬火時(shí)防澆不足和冷隔缺陷。但澆注溫度過(guò)高,會(huì)使合金產(chǎn)生如縮孔、縮松、粘砂、氣孔、粗晶等缺陷。通?;铱阼T鐵的澆注溫度為1250~1350℃,鑄鋼為1520~1620℃,鋁合金為680~780℃。
?、诔湫蛪毫Γ阂簯B(tài)合金的流動(dòng)方向上所受的壓力越大,充型能力越好。
鑄型填充條件
?、勹T型的蓄熱能力:鑄型從金屬中吸收和儲(chǔ)存熱量的能力,稱為鑄型的蓄熱能力。鑄型材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱越大,對(duì)液態(tài)合金的激冷能力越強(qiáng),合金的充型能力就越差。
②鑄型溫度:提高鑄型的預(yù)熱溫度,減少了熱處理淬火劑在鑄型與金屬液間的溫差,減緩了冷卻速度,有助于提高合金的充型能力。
?、坭T型中氣體:如果鑄型的排氣能力差,則型腔中氣體的壓力增大,阻礙液態(tài)合金的充型。為減小氣體的壓力,除應(yīng)設(shè)法減少氣體來(lái)源外,還應(yīng)使型砂具有良好的透氣性,并在遠(yuǎn)離澆口的最高部位開設(shè)出氣口。
④鑄件結(jié)構(gòu):鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,充型能力越差;薄壁鑄件的流動(dòng)阻力大,充型能力降低。
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本文參考《金屬工藝基礎(chǔ)與實(shí)踐》一書。
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