金屬的鑄造性能是指鑄造用液體金屬的氧化性、吸氣性、流動(dòng)性及冷卻凝固時(shí)收縮、偏析等。如果液體合金不易氧化,熔液不易吸收氣體;澆注時(shí)金屬熔液容易充滿型腔;凝固時(shí)鑄件不易產(chǎn)生縮孔,而且化學(xué)成分均勻;冷卻時(shí)鑄件不發(fā)生變形和開裂,這樣的鑄造金屬就被認(rèn)為有良好的鑄造性能,容易鑄成完整而優(yōu)質(zhì)的鑄件。相反,鑄造金屬的鑄造性能不良,則容易使鑄件產(chǎn)生缺陷。為了保證鑄件的質(zhì)量,必須增加相應(yīng)的工藝措施,因此就有可能提高鑄件的生產(chǎn)成本。
總的來說,金屬的鑄造性能就是指用該金屬實(shí)施鑄造的難易程度,主要包括該金屬鑄造時(shí)的充型能力、收縮性等。
1. 充型能力
液態(tài)金屬充滿鑄型的能力即為充型能力。它影響鑄件成形的質(zhì)量,充型能力不好,會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生冷隔、澆注不足等缺陷。
為了獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件,特別是鑄造薄壁復(fù)雜的鑄件,除注意選擇流動(dòng)性較好的金屬,如選擇共晶合金或接近共晶成分的合金進(jìn)行澆注外,在工藝上應(yīng)注意改善鑄型條件。適當(dāng)提高澆注溫度和澆注速度等來改善液態(tài)金屬的充型能力,且鑄件的最小壁厚應(yīng)受到限制。
2. 收縮性
鑄件在冷凝過程中會(huì)產(chǎn)生體積和尺寸縮小的現(xiàn)象。金屬的液態(tài)收縮和凝固收縮引起的體積縮小,是導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的主要原因。金屬的固態(tài)收縮引起鑄件尺寸的縮小,是形成鑄造應(yīng)力的內(nèi)在因素。
一般來說,具有恒定凝固溫度的金屬和合金(如共晶凝固)易形成集中縮孔,合金的凝固溫度范圍愈寬則愈易形成分散的縮孔,即縮松。工藝上控制縮孔的方法是使鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固,在鑄件最后凝固的部位進(jìn)行補(bǔ)縮,實(shí)現(xiàn)自下而上的順序凝固和補(bǔ)縮,在上部最后凝固的地方放置冒口,將縮孔移到冒口中去。
鑄件冷卻收縮不均,固態(tài)收縮受阻形成的應(yīng)力會(huì)降低零件的承載能力,應(yīng)力較大時(shí),會(huì)導(dǎo)致鑄件發(fā)生變形或開裂。
工藝上控制鑄造應(yīng)力的主要方法是使鑄件實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固。此外改善型砂、芯砂的退讓性,掌握好落砂的時(shí)間,并合理設(shè)計(jì)鑄件等都能減少鑄造應(yīng)力。對(duì)于鑄件內(nèi)的殘余應(yīng)力,可通過去應(yīng)力退火加以消除。
金屬的鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求是有助于金屬充型,使由收縮造成的變形和開裂減少或不發(fā)生。