铸件的凝固方式分为哪三种？
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发布时间：2022-04-22 08:42
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时间：2023-09-02 13:50
1.逐层凝固方式
逐层凝固方式如图所示，从图中可以看出，铸件温度梯度较大，而合金的结晶温度范围较窄，固液两相区的宽度较小，固相界面逐层向铸件中心推进。逐层凝固方式铸件组织致密，铸件质量好，但在最后凝固的位置会形成集中缩孔。可通过在铸件最后凝固部位设置冒口使缩孔产生在冒口中，从而消除铸件中的缩孔。纯金属、共晶合金等结晶温度范围窄的合金一般通过控制铸件温度场使铸件形成逐层凝固方式，并在最后凝固部位设置冒口清除铸件中的缩孔。
逐层凝固方式示意图
（1）体积凝固方式对结晶温度范围较宽的合金，如果铸件温度梯度较小，则在从铸件表面到中心的范围内几乎全部为液固两相区，即整个铸件体积内几乎同时结晶。体积凝固方式如图所示。
体积凝固方式示意图
宽结晶温度范围的合金在小的温度梯度下易形成体积凝固方式。体积凝固方式使铸件在整个体积内几乎同时结晶，许多同时凝固的最终部位因没有补缩金属液而形成分散的缩孔，使铸件的力学性能降低。对宽结晶温度范围的合金，可通过控制使铸件形成较大温度梯度，铸件以逐层凝固方式凝固消除缩孔，从而提高铸件质量。
（2）中间凝固方式一般情况下，以中间凝固方式凝固的合金具有一定的结晶温度范围，铸件温度梯度具有一定数值，铸件凝固过程中存在固相区、液相区和固液两相区，固液两相区的宽度并不是很大，如图所示。
中间凝固方式示意图
2.凝固时间计算
为保证冒口和冷铁具有合适的尺寸和正确的位置，并掌握合适的开箱时间，应对铸件的凝固时间进行估算。
实践表明，铸件的凝固时间与铸件的形状、铸型材料有关。对于平板铸件（厚度为D），铸件的凝固时间τ为τ＝14J2D式中，K为铸件的凝固系数，可通过实验方法得到。几种合金在砂型中的凝固系数如表所示。
合金在砂型中的凝固系数K（M／S12）
对于除平板以外形状（圆柱、球等）的铸件，用铸件体积V与铸件表面积S的比值M＝V／S来代替平板厚度，称M为铸件凝固模数或当量厚度，其凝固时间为τ＝1K2VS()2＝1K2M2此公式为“CHVORINOV”法则。此公式表明，只要铸件的模数相等，不管质量如何，凝固时间相近。
