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鑄鋼件常見鑄造缺陷及預防措施

來源:      時間:2018-01-09 19:29:06      瀏覽:

鑄鋼件在生產過程中經常會發生各種不同的鑄造缺陷,如何預防這些缺陷,一直是鑄件生產廠家關注的問題。本文主要介紹了筆者在這方麵的一些認識和實踐經驗。

我車間主要采用傳統濕型砂鑄造工藝生產鑄鋼件,在長期的生產中,發現鑄鋼件主要出現以下鑄造缺陷,砂眼,粘砂,氣孔,縮孔,夾砂結疤,脹砂等等。

1砂眼

砂眼缺陷處內部或表麵有充塞著型(芯)砂的小孔,砂眼是一種常見的鑄造缺陷,往往導致鑄件報廢。砂眼是由於金屬液從砂型型腔表麵衝下來的砂粒(塊),或者在造型,合箱操作中落人型腔中的砂粒(塊)來不及浮入澆冒係統,留在鑄件內部或表麵而造成的。

砂眼的預防措施:

(1)嚴格控製型砂性能,提高砂型芯的表麵強度和緊實度,減少毛刺和銳角,減少衝砂。

(2)合箱前把型腔和砂芯表麵的浮砂處理幹淨,平穩合箱,如果是明冒口或貫通出氣眼,應避免散砂從中掉人型腔,合箱後要盡快澆注。

(3)設置正確合理的澆冒係統,避免金屬液對型壁和砂芯的衝刷力過大。

(4)澆口杯表麵要光滑,不能有浮砂。

2粘砂

在鑄件表麵上,全部或部分覆蓋著一層金屬(或金屬氧化物)與砂(或塗料)的混(化)合物或一層燒結構的型砂,致使鑄件表麵粗糙,難於清理。粘砂多發生在型、芯表麵受熱作用強烈的部位,分機械粘砂和化學粘砂兩種。機械粘砂是由金屬液滲入鑄型表麵的微孔中形成的,當滲入深度小於砂粒半徑時,鑄件不形成粘砂,隻是表麵粗糙,當滲入深度大於砂粒半徑時,就形成機械粘砂,化學粘砂是金屬氧化物和造型材料相互進行化學作用的產物,與鑄件牢固地結合在一起而形成的。

粘砂的預防措施:

(1)選用耐火度高的砂,以提高型砂,芯砂的耐火度,原砂的SiO2含量在96%(質量分數)以上,而且砂粒應對粗些。鑄鋼件的澆注溫度越高,壁厚越厚,對原砂中SiO2含量的要求越高。

(2)適當降低澆注溫度和提高澆注速度,減輕金屬液對砂型的熱力學和物理化學作用。

(3)砂型緊實度要高(通常大於85)且均勻,減少砂粒間隙;型、芯修補到位,不能有局部疏鬆。

(4)采用在高溫下不開裂、不燒結成熔洞的塗料。

3氣孔

在鑄件內部,表麵或近於表麵處,有大小不等的光滑孔眼,形狀有圓的,長的及不規則的,有單個的,也有聚集成片的。顏色有白色的或帶一層暗色,有時覆有一層氧化皮。由於氣體的來源和形成原因不同,氣孔的表現形式也各不相同,有侵入性氣孔、析出性氣孔和反應性氣孔。

侵入性氣孔體積較大,形狀近似梨形,常出現在鑄件上部靠近型芯壁或澆注位置處,主要是由於砂型芯中產生的氣體侵入金屬中未能逸出造成的,梨形氣孔小端位置表明氣體由該處進入鑄人件。

析出性氣孔多而分散,一般位於鑄件表麵,往往同一爐鑄件幾乎都會出現,主要是由於金屬在熔煉過程中吸收的氣體在凝固前未能全部析出,就在鑄件中形成許多分散的小氣孔。

反應性氣孔是由於金屬一鑄型界麵發生化學反應而產生的氣孔,因其分布均勻且往往在鑄件表皮以下1-3è處(有時在一層氧化皮下麵)出現,所以又稱為皮下氣孔。又由於這種氣孔多呈細長形針孔狀,其長軸與鑄件表麵垂直,又可將其稱為針孔。

氣孔的預防措施:

(1)采用潔淨幹燥的爐料,限製含氣量較多的爐料的使用,降低熔煉時金屬的吸氣量;澆包要烘幹燙包;可以適當提高澆注溫度以利於氣體擴散。

(2)澆注時控製好壓頭和速度,保證鋼水平穩充填砂型型腔,避免產生紊流,防止卷入氣體。

(3)減少發氣量,控製型(芯)砂水分及發氣原料的含量,減少砂型在澆注過程中的發氣量,不使用受潮,生鏽或有油汙的冷鐵和芯撐等。

(4)改善砂型的透氣性,選擇合適的砂型緊實度,提高砂型和型芯的透氣性;合理安排出氣眼,使型(芯)內氣體能順利排出。

(5)提高氣體進入金屬液的阻力.合理設計澆注係統,避免澆注時卷入氣體,在型(芯)表麵塗刷塗料以減少少金屬一鑄型的界麵作用。

4縮孔、縮鬆

在鑄件厚斷麵內部,熱節處或軸心等最後凝固的地方,形成不規則的表麵粗糙的孔洞,該處晶粒粗大,往往帶有樹枝晶.孔洞大而集中的為縮孔,孔眼小而分散的稱為縮鬆.主要是由於鑄件在冷卻凝固時所產生的液態收縮和凝固收縮遠遠大於固態收縮,且在鑄件最後凝固的地方得不到金屬液的補充造成的。

縮孔、縮鬆的預防措施:

(1)盡量降低注溫度和澆注速度,澆注後期的補澆要充分到位。

(2)合理設計澆冒係統,壁厚小且均勻的鑄件要采用同時凝固,壁厚大且不均勻的鑄件采用由薄向厚的順序凝固,使鑄件得到充分補縮。

(3)在鑄件厚斷麵部位,合理放置內,外冷鐵。

(4)盡量減少鑄件的熱節部位。

5夾砂、結疤

 夾砂是指在鑄件表麵上,有一層金屬瘤狀物或片狀物,在金屬瘤片和鑄件之間夾有一層型砂或塗料,結疤是由於金屬液在鑄型表麵局部衝去了一塊砂的地方或在發生攪拌或沸騰現象的地方出現了一塊凸出的疤痕,脫落的砂夾在疤塊中或鑄件的其他部位中。在澆注時,濕型型腔表麵的水分因受到鋼液的高溫烘烤而向砂型內部發生遷移,形成強度較低的水分凝聚區,易使型腔表麵脫層而造成鑄鋼件結疤,、夾砂等缺陷.。

夾砂、結疤的預防措施:

(1)嚴格控製型砂、芯砂性能。

(2)澆注時間盡量短;澆注係統的設計應使金屬液進入型腔時平穩而衝擊力不大,內澆口的布置要適當分散以避免鑄型局部過熱,同時盡快地覆蓋住下型麵。

(3)大平麵的板狀鑄件可采用傾斜澆注;

(4)鑄型上紮氣眼以利於水水蒸氣及其他氣體的排除,使水分凝聚區後移和降低其中的水分,減少氣體壓力對型腔表麵的拱托作用。

(5)修型時避免用壓勺來回壓大平麵,防止分層。

6裂紋

裂紋分為熱裂和冷裂。熱裂主要由S引起,多為不規則形狀,裂口處金屬表皮氧化;冷裂主要由P引起,裂口較直,開裂處有金屬光澤,有時出現輕微氧化色。部分鑄件采用水爆清砂工藝,亦可導致裂紋。

裂紋的預防措施:

(1)提高砂型和砂芯的退讓性。

(2)嚴格控製爐料及鋼水中的S、P含量。

(3)鑄件壁厚盡量均勻,避免壁厚的突然改變,條件允許時,可適當設置加強筋,兩截麵交接部位采用圓角連接,以減少應力集中。

(4)調節鑄件各部位冷卻速度,避免鑄件局部過熱,在厚大斷麵或熱節處放置冷鐵,內澆道適當分散,使鑄件各部位溫度趨向均勻,澆冒口當應阻礙鑄件的收縮。

(5)鑄件澆注後,開型不能過早,采用水爆清砂工藝的鑄件應掌握好溫度和時間。

7其他鑄造缺陷

(1)變形 長、板狀鑄件比較容易變形.某些鑄件加工後,放置一段時間後會出現變形。

預防措施:適當添加加強筋;適當增加加工餘量;采用反變形工藝;將鑄件進行去應力退火,消除鑄件的內應力;采用時效處理。

(2)冷隔在鑄件上有未完全融合的縫隙或凹坑,其交界邊緣是圓滑的。預防措施:提高澆注溫度和澆注速度;改善澆注係統;澆注時不斷流。

(3)澆不足由於金屬液未完全充滿型腔而產生的鑄件缺肉。預防措施;提高澆注溫度和澆注速度;不要斷流和防止跑火;澆注後期的點澆補縮到位。

需要強調的是,在采各種缺陷的預防措施的同時,還必須強化工藝紀律檢查,對違反工藝操作的現象進行監督、糾正和考核。