精密铸造:陶瓷型壳面层对铸件的影响

文摘   2024-09-04 18:00   湖南  

一、 铸件表面质量

表面粗糙度:陶瓷型壳面层的精度直接影响铸件的表面粗糙度。高精度的陶瓷型壳能够制备出表面光滑的铸件,提高铸件的表面质量。
表面缺陷:陶瓷型壳面层的质量也关系到铸件表面的缺陷问题。如果陶瓷型壳面层存在裂纹、气孔等缺陷,这些缺陷可能会在浇注过程中被金属液填充,从而在铸件表面形成类似的缺陷,如气孔、缩孔等。

二、铸件表面化学成分

界面反应:陶瓷型壳面层与金属液之间可能发生界面反应,这种反应可能导致铸件表面化学成分的改变,进而影响铸件的性能。例如,陶瓷型壳与高温合金熔体之间可能会发生界面反应,导致化学粘砂等缺陷,可能使反应中产生的气体在铸件表面形成气孔类缺陷,这些缺陷会影响铸件的表面质量和力学性能,因此在实际生产中需要采取相应的措施来减少或避免这些缺陷的发生。
元素扩散:在高温下,陶瓷型壳面层中的某些元素可能会向金属液中扩散,或者在金属液向陶瓷型壳渗透的过程中发生元素交换,这也会影响铸件表面的化学成分和性能。

三、铸件力学性能

强度与韧性:陶瓷型壳面层的质量还可能影响铸件的力学性能。如果铸件表面存在大量的缺陷或化学成分不均,可能会导致铸件的强度降低、韧性变差。
1)表面质量:
面层材料的强度及均匀性直接影响铸件的表面质量。优质的面层材料能够减少铸件表面的缺陷,如气孔、裂纹等,从而提高铸件的力学性能。
陶瓷型壳面层的孔隙和微裂纹可能会吸附合金液,导致机械粘砂和化学粘砂等缺陷,进而影响铸件的表面粗糙度和力学性能。
2)热应力:
在浇注和冷却过程中,铸件和陶瓷型壳之间会产生热应力。如果陶瓷型壳面层材料的热膨胀系数与铸件材料不匹配,会导致热应力增大,进而影响铸件的力学性能和尺寸稳定性。
3)化学反应:
陶瓷型壳面层材料与金属液之间可能发生化学反应,生成脆性相或气孔等缺陷,从而降低铸件的力学性能。例如,石墨型壳在高温下可能与熔融钛发生反应,生成a脆性层,降低铸件的强度和韧性。
4)气体渗透:
陶瓷型壳面层中的孔隙和裂纹可能成为气体渗透的通道,导致铸件内部产生气孔等缺陷。这些缺陷会降低铸件的致密性和力学性能。

耐腐蚀性:铸件表面的化学成分和结构也会影响其耐腐蚀性。例如,如果铸件表面存在易于腐蚀的元素或结构,那么铸件在服役过程中可能会更容易受到腐蚀的影响。

四、透气性在浇注过程中的影响

渗透作用:陶瓷型壳面层存在孔隙和微裂纹,这些缺陷在高温下可能成为金属液渗透的通道。金属液的渗透不仅可能扩大陶瓷型壳的缺陷区域,还可能在铸件表面形成机械粘砂等缺陷。
气体逸出:浇注过程中产生的气体需要通过陶瓷型壳面层逸出。如果陶瓷型壳面层的透气性不佳,可能会导致气体在铸件内部积聚形成气孔等缺陷。
1、浇注过程中的影响
充型能力:型壳的透气性决定了其充型能力。在浇注时,如果型壳透气性良好,则型腔中的空气能够顺畅排出,有利于金属液的快速充型,减少浇不足等缺陷的发生。
反压力控制:透气性好的型壳能够降低型腔中的反压力,使得金属液在凝固过程中受到的阻碍减小,有利于铸件的均匀凝固和成型。
2、铸件表面质量
减少气孔和夹杂:透气性好的型壳能够减少浇注过程中气体被包裹在铸件内部的可能性,从而降低气孔和夹杂等缺陷的产生。
提高表面光洁度:良好的透气性有助于减少铸件表面因气体排放不畅而形成的麻点、凹坑等缺陷,提高铸件的表面光洁度。
3、铸件尺寸精度
控制变形:透气性好的型壳能够减少因气体排放不畅而产生的热应力和机械应力,从而降低铸件在凝固过程中的变形风险,保证铸件的尺寸精度。
4、改善铸造工艺
提高铸造效率:良好的透气性使得浇注过程更加顺畅,有利于缩短浇注时间,提高铸造效率。
降低废品率:减少因气孔、夹杂等缺陷导致的废品产生,降低废品率,提高经济效益

五、制备工艺与成本

制备工艺:陶瓷型壳面层的制备工艺直接影响其质量和性能。
成本:高质量的陶瓷型壳可能需要更高的制备成本,但同时也能带来更高的铸件质量和经济效益。

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无机非金属材料科学
不是小白,但很幼稚,不是专家,但努力专业,一个既业余又稍微懂点的本科生。因为机缘巧合与无机非金属材料相识,从业10年,努力前行!
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