鑄鐵平臺生產過程中鑄造缺陷防止與解決方案下
2019年09月17日
新聞詳情
氣孔的形成來源于氣體。消失模鑄造鑄鐵平臺上的氣孔主要是由泡沫汽化產生的氣體侵入金屬液析出而形成的侵入性氣孔，以及鋼液中帶入的析出性氣孔。
1.侵入性(xing)氣孔的(de)成(cheng)因
侵入性氣(qi)孔是消(xiao)失模(mo)鑄造鑄鐵(tie)平臺鑄件氣(qi)孔產生的主要形(xing)式(shi)，其形(xing)成原因(yin)有以下幾方面。
（1）澆注過程(cheng)中，澆注時(shi)間過短(duan)，充(chong)型過快，泡沫塑料模樣(yang)不(bu)能被(bei)迅速汽(qi)化，裂解的液態產(chan)物進(jin)入金屬(shu)液中，鑄(zhu)件凝固后，氣體不(bu)能被(bei)排(pai)出，而在鑄(zhu)件中形成氣孔。
（2）泡沫塑料模(mo)樣的(de)發(fa)氣(qi)量隨澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度的(de)升高(gao)而急(ji)劇zengda，圖2為澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)氣(qi)體壓力隨澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)間(jian)的(de)變(bian)化，可以看(kan)出，澆(jiao)注(zhu)(zhu)的(de)瞬間(jian)氣(qi)體壓力急(ji)劇升高(gao)，由于鑄鋼(gang)澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度較高(gao)，澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)瞬間(jian)發(fa)氣(qi)量很大，氣(qi)體不能被及時(shi)排出， 別是鋼(gang)液在紊流狀態時(shi)將氣(qi)體卷入其中，形成氣(qi)孔(kong)。
（3）粘(zhan)接(jie)泡沫(mo)塑(su)(su)料(liao)(liao)模(mo)(mo)樣用(yong)(yong)粘(zhan)結劑使用(yong)(yong)不(bu)當是形成侵入性氣(qi)(qi)孔(kong)的(de)重要(yao)原因。實際生產(chan)中(zhong)發現，鑄(zhu)鋼(gang)件在(zai)(zai)泡沫(mo)塑(su)(su)料(liao)(liao)模(mo)(mo)樣粘(zhan)接(jie)處往往產(chan)生大量的(de)氣(qi)(qi)孔(kong)。如果用(yong)(yong)插接(jie)或鋼(gang)釘連接(jie)泡沫(mo)塑(su)(su)料(liao)(liao)模(mo)(mo)樣，該處 不(bu)會產(chan)生氣(qi)(qi)孔(kong)。這是由(you)于(yu)連接(jie)處使用(yong)(yong)了較多的(de)粘(zhan)結劑，無(wu)論用(yong)(yong)851膠(jiao)還(huan)是AB膠(jiao)，其密度(du)是泡沫(mo)塑(su)(su)料(liao)(liao)的(de)幾倍甚至幾十(shi)倍，其汽(qi)化(hua)(hua)速度(du)遠比泡沫(mo)塑(su)(su)料(liao)(liao)慢且汽(qi)化(hua)(hua)溫度(du)高，當膠(jiao)還(huan)沒有汽(qi)化(hua)(hua)時金屬液上升而(er)將膠(jiao)裹住，在(zai)(zai)隨后的(de)冷卻(que)過程中(zhong)不(bu)斷(duan)汽(qi)化(hua)(hua)，從而(er)在(zai)(zai)鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件中(zhong)形成氣(qi)(qi)孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)也是(shi)(shi)形成鑄鐵平臺氣(qi)孔的因(yin)素之一(yi)，澆注時(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)的來源主(zhu)要有(you)以(yi)下幾(ji)方面：一(yi)是(shi)(shi)涂(tu)料(liao)沒有(you)烘(hong)(hong)干(gan)，或是(shi)(shi)由(you)(you)于(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)基(ji)涂(tu)料(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)含有(you)CMC、聚乙烯醇、白乳膠、淀粉(fen)等(deng)youji粘結(jie)劑(ji)，如(ru)果掛(gua)有(you)涂(tu)料(liao)的模樣烘(hong)(hong)干(gan)后不能及時(shi)澆注， 會吸(xi)收(shou)空氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)的水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)。另外(wai)，涂(tu)料(liao)的膨潤土等(deng)懸浮劑(ji)多含有(you)結(jie)構水(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)結(jie)合水(shui)(shui)(shui)(shui)，由(you)(you)于(yu)(yu)模樣烘(hong)(hong)干(gan)溫度一(yi)般只有(you)40℃左(zuo)右，其結(jie)構水(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)結(jie)合水(shui)(shui)(shui)(shui)一(yi)般仍存留(liu)于(yu)(yu)涂(tu)料(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)，這部分(fen)(fen)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)在(zai)高溫鋼液的作用下汽化；二(er)是(shi)(shi)泡沫塑料(liao)模樣由(you)(you)于(yu)(yu)干(gan)燥不充分(fen)(fen)，泡沫粒珠(zhu)中(zhong)(zhong)(zhong)仍殘留(liu)較多的水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)；三是(shi)(shi)來自型砂中(zhong)(zhong)(zhong)的水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)。
2.析出(chu)性氣孔(kong)的成因
析出(chu)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)是指在(zai)(zai)熔煉(lian)過程(cheng)中金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)，在(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)凝固過程(cheng)中，多金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)中析出(chu)而形成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)。當金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液吸入水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)時，在(zai)(zai)高溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液的(de)熱作用下，水(shui)裂解(jie)(jie)產(chan)生(sheng)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)，氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)溶(rong)解(jie)(jie)后裂解(jie)(jie)成(cheng)氫原子(zi)，這(zhe)些(xie)原因在(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液的(de)凝固過程(cheng)中重新聚(ju)合，生(sheng)成(cheng)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)，無法(fa)排出(chu)， 形成(cheng)了析出(chu)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)缺陷。這(zhe)種氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong) 點：氣(qi)(qi)(qi)(qi)壁比較(jiao)(jiao)光滑(hua)，有金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)光澤，氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)比較(jiao)(jiao)小但數目(mu)較(jiao)(jiao)多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由(you)以上(shang)分析可知，澆(jiao)注過程中，澆(jiao)注時間過短，充型過快，泡(pao)沫塑料模樣不(bu)(bu)能被迅速(su)汽化，粘(zhan)接泡(pao)沫塑料模樣用粘(zhan)結劑使用不(bu)(bu)當，是造成鑄鐵平臺鑄件氣孔的主要原因(yin)。另外，澆(jiao)注系統設計不(bu)(bu)合(he)理(li)，還有模樣、涂料及澆(jiao)注等方面(mian)的因(yin)素(su)。
1.減少泡沫塑料模樣的(de)發(fa)氣(qi)量，降低發(fa)氣(qi)速度(du)
（1）在保證模樣(yang)(yang)強度、剛度的(de)前(qian)提下，盡量(liang)減少模樣(yang)(yang)的(de)密度，從(cong)而(er)減少發氣量(liang)；將直澆道(dao)、冒(mao)口及厚大部位做成空心塑料模樣(yang)(yang)（目前(qian)我廠采用的(de)泡沫塑料密度為(wei)0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少澆注系統的(de)(de)尺(chi)寸，降低澆注速度從(cong)而降低聚(ju)苯乙(yi)烯的(de)(de)發氣(qi)速度，使產生的(de)(de)氣(qi)體通過涂料層得以及(ji)時排(pai)出而不進入鋼液。模(mo)樣充足(zu)的(de)(de)汽化時間也使其汽化率(lv)提高(gao)，減少了聚(ju)集(ji)在鋼液與(yu)涂料層界面的(de)(de)液態殘留(liu)物，避免在輪緣(yuan)的(de)(de)側面形成氣(qi)孔。
2.使(shi)用(yong)發氣量低的粘結劑
粘(zhan)結劑用(yong)量(liang)越少越好，好冒(mao)口與產(chan)品整體一次成形，或使用(yong)插接或鋼(gang)釘連接，或粘(zhan)結劑與鋼(gang)釘聯(lian)合使用(yong)。
3.保證涂料(liao)質量
（1）選用(yong)高溫透氣(qi)性(xing)好(hao)的涂料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，增加涂層的透氣(qi)性(xing)和潤濕性(xing)，降低氣(qi)隙(xi)空腔的氣(qi)壓(ya)，以保證鑄鐵平臺金屬(shu)液平穩充型(xing)。在干(gan)砂(sha)消失模鑄造(zao)中，由于使用(yong)干(gan)砂(sha)造(zao)型(xing)，干(gan)砂(sha)透氣(qi)性(xing)遠高于涂料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的透氣(qi)性(xing)，涂料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的透氣(qi)性(xing)主要取(qu)決于涂料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)透氣(qi)性(xing)的大小。當涂料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)透氣(qi)性(xing)較小時，涂料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的透氣(qi)性(xing)遠小于模樣的熱解速度(du)，合金液流前的氣(qi)隙(xi)中的壓(ya)力很高，合液態金屬(shu)流動前沿很不穩定，造(zao)成卷氣(qi)與吸(xi)氣(qi)。
（2）涂(tu)(tu)料(liao)掛涂(tu)(tu)要均勻，具有高(gao)的(de)高(gao)溫強度，以減少涂(tu)(tu)層厚度，一般控制在(zai)0.5~1mm即可。
（3）涂層應(ying)充分烘(hong)干(gan)，烘(hong)干(gan)的模(mo)樣應(ying)及時澆注，避(bi)免受潮。
4.選擇(ze)正(zheng)確的澆注(zhu)工藝(yi)
（1）澆(jiao)注位置應盡量使(shi)重要的(de)大(da)表面處于豎(shu)直或傾斜(xie)狀態(tai)，有利(li)于金屬液的(de)平穩(wen)充(chong)型和塑(su)料模樣的(de)逐漸汽化，使(shi)氣隙壓力較小及保(bao)持(chi)平衡。
（2）澆(jiao)注(zhu)(zhu)系統優(you)先選(xuan)用封閉式的(de)底注(zhu)(zhu)、階梯(ti)澆(jiao)注(zhu)(zhu)或(huo)側(ce)注(zhu)(zhu)，保(bao)證(zheng)金(jin)屬液的(de)平穩流動(dong)及避(bi)免澆(jiao)注(zhu)(zhu)過程中大量空氣進(jin)入(ru)型腔(qiang)。
（3）提高(gao)金屬液(ye)的澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)度(du)，減小澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)速(su)度(du)，有利于泡沫塑料(liao)模樣的充分(fen)汽化(hua)和迅速(su)地(di)(di)排出。實(shi)踐證明提高(gao)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)度(du)可youxiao地(di)(di)減小氣孔(kong)等(deng)一系列(lie)鑄造缺陷。鑄鋼(gang)件澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)度(du)應在1600℃以上(shang)，此時應保證涂料(liao)有較高(gao)的高(gao)溫(wen)強度(du)，否則會導致(zhi)較嚴重的粘砂。
（4）堅持“慢(man)-快-慢(man)”的(de)(de)澆注(zhu)原則。先用小流量金屬液(ye)(ye)點通(tong)直(zhi)澆道，在用大流量快速(su)充滿澆口(kou)(kou)杯(bei)封閉直(zhi)澆道，保證(zheng)真空度，直(zhi)到(dao)澆口(kou)(kou)杯(bei)金屬液(ye)(ye)不在下沉時為止。由澆入(ru)的(de)(de)鋼液(ye)(ye)量估計液(ye)(ye)面快達到(dao)鑄件頂面時，放慢(man)澆注(zhu)速(su)度，減少(shao)金屬液(ye)(ye)流量，保證(zheng)金屬液(ye)(ye)中(zhong)的(de)(de)或可能侵入(ru)的(de)(de)氣體逸出涂(tu)層或從金屬液(ye)(ye)析(xi)出。
5.澆注(zhu)前應(ying)對鋼液進行充(chong)分除氣
（1）清潔爐(lu)料， 別是鐵銹嚴重的爐(lu)料應經(jing)除(chu)銹處理。
（2）快速熔煉(lian)，縮(suo)短高溫(wen)熔煉(lian)時間。
（3）充分脫氧，用(yong)鋁(lv)量(liang)一般為(wei)0.04～0.06，不超(chao)過0.15。
另外，型砂(sha)要(yao)干燥，不(bu)使用含水分或潮濕(shi)的(de)型砂(sha)。鑄鐵平臺的(de)真空負壓(ya)度一(yi)般應控制在(zai)0.05～0.06MPa為宜。
通過(guo)以上綜合措(cuo)施(shi)的(de)實施(shi)，不但基(ji)本解決(jue)了(le)鑄(zhu)鐵(tie)平臺(tai)的(de)氣孔缺陷，同時還減(jian)少其他品(pin)種鑄(zhu)鐵(tie)件氣縮孔現(xian)象(xiang)，成(cheng)品(pin)率達90以上。
