固态补缩机制及其在大高径比铸件上的应用

摘要: 缩孔疏松是铸件中最常见的缺陷之一，严重影响了铸件的质量。一般通过设置冒口加强液态补缩的方法来消除缩孔疏松。但是对于大高径比的铸件，在凝固后期液态补缩通道细长，冒口中金属液的流动阻力加大,仅凭钢水静压力难以实现长程液态补缩，补缩效果微乎其微。因此大高径比、大断面连铸钢锭，常常产生轴线贯穿性缩孔疏松缺陷。鉴于传统的液态补缩机制不能解决此类缺陷，本论文提出了固态补缩机制。通过分析金属液静水拉力对内孔形核和固相屈服变形的作用，阐明了固态补缩机制的原理，并得出了影响铸件固态补缩能力的主要因素为：液体破裂压力值、金属液气体含量以及固相屈服强度。在此基础上，提出了降低铸件在径向上的温度梯度是消除大高径比铸件缩孔疏松缺陷的有效方法。最后，设计了铸件在不同模具温度下凝固的验证实验，证实了固态补缩对于改善大高径比铸件缩孔疏松的作用。