液態(tài)金屬通過冷卻凝固最終獲得合格的、滿足各種使用要求的鑄件。下面的關(guān)鍵問題是在生產(chǎn)過程中應(yīng)予以妥善解決的。
(一)結(jié)晶及凝固組織的形成與控制
液體金屬的結(jié)構(gòu),晶核的形成與長大,晶粒的大小、方向和形態(tài)等與鑄件的凝固組織密切相關(guān),它們以鑄件的物理性能和力學(xué)性能有著重大的影響。控制鑄件的凝固組織的目的就是為了獲得所希望的組織,欲控制凝固組織,就必須對其形成機理、形成過程和影響因素有全面的了解和深入研究。目前已建立的有效控制組織的方法有變質(zhì)、孕育、動態(tài)結(jié)晶、順序凝固、快速凝固等。
(二)鑄件尺寸精度和表面粗糙度控制
現(xiàn)代制造的許多領(lǐng)域,對鑄件尺寸精度和外觀質(zhì)量的要求愈來愈高,鑄件的近凈形化(Near net Shape Processes)技術(shù)改變著鑄造只能提供毛坯的傳統(tǒng)觀念,其目的在于降低物耗、能耗、工耗,并且改善產(chǎn)品的內(nèi)外質(zhì)量,爭取市場和高效益。然而,鑄件尺寸精度和表面粗糙度由于受到諸多因素(如鑄型表面的作用、凝固熱應(yīng)力、凝固收縮等)的影響和制約,控制難度很大。鑄件是液態(tài)成形的,實現(xiàn)凈形化具有獨特的優(yōu)越性,在結(jié)構(gòu)方面鑄件的內(nèi)腔和外形用鑄造方法一次成形,使其接近零件的最終形狀,使加工和組裝工序減至最少;在尺寸精度和表面質(zhì)量方面,使鑄件能接近產(chǎn)品的最終要求,做到無余量或小余量;另一方面,被保留的鑄造原始表面有益于保持鑄件的耐蝕和耐疲勞等優(yōu)越性能,從而提高產(chǎn)品壽命。努力提高鑄件的尺寸精度和降低表面粗糙度,推進鑄件近凈形技術(shù)的發(fā)展是未來的方向。
(三)鑄造缺陷的防止與控制
鑄造缺陷是造成廢品的主要原因,是對鑄件質(zhì)量的嚴(yán)重威脅。由于方方面面的原因,存在于鑄件的缺陷五花八門,由于凝固成形時條件的差異,缺陷的種類表現(xiàn)為形態(tài)和表現(xiàn)部位不尺相同。如液態(tài)金屬的凝固收縮會形成縮孔、縮松;凝固期間元素在固相和液相中的再分配會贊成偏析;冷卻過程中熱應(yīng)力的集中會造成鑄件裂紋和變形。應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生的原因和出現(xiàn)的程度不同,采取相應(yīng)措施加以控制,使之消除或降至最低程度。此外,還有許多缺陷,如有夾雜物、氣孔、冷隔等,出現(xiàn)在充填過程中,它們不僅與合金種類有關(guān),而且還與具體成形工藝有關(guān)。