铝铸件凝固模拟边界热交换系数及缩孔缩松预测研究_泊头市鑫宇达铸业有限公司
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铝铸件凝固模拟边界热交换系数及缩孔缩松预测研究

2019-07-15 12:26:20发布人: 鑫宇达铸业
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铸件/铸型边界热交换系数是影响温度场模拟精度的一个重要因素边界热交换系数是界面接触状况、物理条件、化学条件以及界面温度等因素综合作用的体现界面换热系数的影响因素很多,其巾接触状况起决定作用,就使得很难确定界面换热系数获得边界热交换系数的方法主要有间隙跟 踪法、反算法及多因素回归法。上述几种方法都有很大的局限性、而且应用起来都较困难。

预测缩孔缩松产生的可能性是铸件凝固模拟的主要任务,它为指导工艺设计提供切实的手段。缩孔预测一般认为主要由凝固收缩引起的液面下降形成,考虑金属的凝固收缩采用等效液面收缩量法定量预测缩孔的形成。假设所有的补缩都来自铸件较高处的可流动单元,显然这种处理方法存在的局限性,没有考虑是否存在补缩通道。目前缩松预测判据很多,但各自也都有局限性。一般缩松预测判据研究只是基于凝固的热状况,得出凝固时间、温度梯度、冷却速度等热参数来获得预测判据。这些判据对窄结晶区合金预测效果较好,对宽结晶区合金不太适合。缩松的形成应考虑热状况、枝晶间流动状况、过饱和气体析出、金属静压力的影响。

铸件凝固过程中涉及到冒口和大气,铸件和铸型(或砂芯和冷铁),冷铁和砂型(或砂芯),铸型和空气等多种边界条件,这些界面上都存在热阻。

铸件刚充满时都处于液态处于一个熔池,在凝固过程中液态向固相转变而发生液态收缩及凝固收缩,同时使铸件处于二种状态:液相区,固相区,凝固过程高处可流动液体向下进行补缩而使高处金属液量减少当到某一临界固相率时,液态金属通过枝晶渗流的阻力很大而失去补缩能力在整个铸件的凝固过程中会形成多个孤立熔池,在各个孤立熔池中各自进行凝固补缩本文提出了动态多熔池等效液面收缩量法对缩孔进行预测。

在铸件的凝固过程中,一般同时存在多个孤立的熔池,凝固的收缩也只局限于各个封闭的熔池中,并不是所有的凝固收缩的量都来自较高处没有凝固的单元。

铸铝件在铸造的过程中常会出现缺陷问题,而热裂就是很常见的一种缺陷。当然铸铝件出现热裂是大家都不希望发生的情况,当出现这样的情况时我们也应该及时的采取措施,做好预防工作甚为关键。下面我们就来了解预防铸铝件出现热裂的措施。

常见的导致铸铝件热裂的原因是由于局部过热导致的,因此,我们在浇注的过程中要避免出现局部过热的情况,这样还能够减少一些内应力。对于铸造中要使用的模具,要先仅需预热。对于涂料的厚度等也要严格进行控制,要让铸件的各个部位冷却的速度一致。

由于铸铝件的薄厚不可能都一样,因此对于薄厚不同的铸铝件来说,也要选择不同的模温。对于有些合金的组织,我们是需要进行细化的,这样能够提高合金组织的热裂能力,不容易出现热裂的情况。还可以对铸件的结构进行改造,尤其是有尖角的去掉,这样就不会出现热裂了。

还有一点很重要,那就是要预防铸铝件出现气孔。要先避免气孔的出现,要对浇冒口的不合理系统进行修改,这样才能够液体流入的比较平稳,而且还不会带进气体。在涂料之前要行预热,而且模具本身也应该具有排气措施。关于铸铝件出现热裂的预防措施,相信通过上述的介绍,大家都有所了解了。当然具体的还是要根据实际情况采取适当的措施的。

铸铝件缩孔和缩松的形成:

浇入铸型中的液态合金,在随后的冷却和凝固过程中,若其液态收缩和凝固收缩引起的容积缩减得不到补充,则在铸件上凝固的部位形成一些孔洞。其中容积较大的孔洞叫缩孔,细小且分散的孔叫缩松。

1、缩孔

一般出现在铸件上部或凝固的部位,形状多呈倒圆锥形,内表面粗糙,通常隐藏在铸件的内层。

结晶温度范围愈窄的铸造合金,愈倾向于逐层凝固,也就愈容易形成缩孔。液态合金充满铸型,由于铸型的冷却作用,使靠近铸型表面的一层液态合金很快凝固,而内部仍然处于液态;随着铸件温度的继续下降,外壳的厚度不断加厚,内部的液态合金因自身的液态 

收缩和补充外壳的凝固收缩,使其体积减小,从而引起液面下降,使铸件内部出现空隙。如此下去,铸件逐层凝固,直到凝固,在其上部形成缩孔;继续冷却至室温,固态收缩会使铸件的外形尺寸略有缩小。

总之,铸造合金的液态收缩和凝固收缩愈大,缩孔的体积就愈大。

2、缩松

缩松是铸件凝固的区域没能液态合金的补造成的分散、细小的缩孔。

根据的分布形态,缩松分为宏观缩松和微观缩松两类:

(1)宏观缩松指用肉眼或放大镜可以看到的细小孔洞。通常出现在缩孔的下方。

(2)微缩缩松是指分布在枝晶间的微小孔洞,在显微镜下才能看到。这种缩松的分布面大,甚至遍及铸件整个截面,也很难避免。对于一般铸件也不作为缺陷对待,除非一些对致密性和机械性能要求很高的铸件。

总之,倾向于逐层凝固的合金,如属、共晶成分的合金或结晶温度范围窄的合金,形成缩孔的倾向大,不易形成缩松;而另一些倾向于糊状凝固的合金如结晶温度范围宽的合金,产生缩孔的倾向小,却极易产生缩松。因此缩孔和缩松可在范围内互相转化。