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(ru)性氣孔的成因
侵入性氣孔是消失(shi)模鑄(zhu)造鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣孔產生的主要(yao)形式(shi)，其(qi)形成(cheng)原因有以下幾方面。
（1）澆注過(guo)程中(zhong)，澆注時間過(guo)短，充型(xing)過(guo)快，泡沫塑(su)料模(mo)樣不能被迅(xun)速(su)汽化，裂(lie)解的液態(tai)產物進(jin)入金屬液中(zhong)，鑄件凝固(gu)后，氣體不能被排出(chu)，而(er)在鑄件中(zhong)形成(cheng)氣孔。
（2）泡沫塑料模樣的(de)發氣(qi)量隨澆(jiao)(jiao)注溫度(du)的(de)升高(gao)(gao)而(er)急劇zengda，圖2為澆(jiao)(jiao)注時氣(qi)體(ti)(ti)壓力(li)隨澆(jiao)(jiao)注時間的(de)變化，可以看出(chu)，澆(jiao)(jiao)注的(de)瞬(shun)間氣(qi)體(ti)(ti)壓力(li)急劇升高(gao)(gao)，由(you)于(yu)鑄鋼(gang)澆(jiao)(jiao)注溫度(du)較高(gao)(gao)，澆(jiao)(jiao)注時瞬(shun)間發氣(qi)量很大，氣(qi)體(ti)(ti)不能被及(ji)時排(pai)出(chu)， 別是鋼(gang)液在(zai)紊流狀(zhuang)態(tai)時將氣(qi)體(ti)(ti)卷入其中，形成氣(qi)孔。
（3）粘接泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)模(mo)樣用(yong)粘結劑使(shi)用(yong)不當是(shi)形(xing)成侵入性氣(qi)孔的(de)重要原因。實際生(sheng)產中發現(xian)，鑄鋼(gang)件在(zai)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)模(mo)樣粘接處往往產生(sheng)大量的(de)氣(qi)孔。如(ru)果用(yong)插接或鋼(gang)釘(ding)連接泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)模(mo)樣，該處 不會產生(sheng)氣(qi)孔。這是(shi)由(you)于連接處使(shi)用(yong)了較多(duo)的(de)粘結劑，無論(lun)用(yong)851膠(jiao)(jiao)還(huan)是(shi)AB膠(jiao)(jiao)，其密度(du)是(shi)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)的(de)幾倍甚至幾十倍，其汽(qi)化速度(du)遠比泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)慢且汽(qi)化溫度(du)高，當膠(jiao)(jiao)還(huan)沒有汽(qi)化時(shi)金屬液上升而(er)將膠(jiao)(jiao)裹住(zhu)，在(zai)隨后的(de)冷(leng)卻過程中不斷汽(qi)化，從(cong)而(er)在(zai)鑄鐵(tie)平臺鑄件中形(xing)成氣(qi)孔。
（4）水(shui)分(fen)也是(shi)(shi)形(xing)成鑄鐵平臺氣(qi)孔的(de)因(yin)素之一(yi)，澆(jiao)注時水(shui)分(fen)的(de)來源(yuan)主要有(you)以下(xia)幾方面(mian)：一(yi)是(shi)(shi)涂料(liao)沒有(you)烘(hong)干(gan)，或是(shi)(shi)由于(yu)水(shui)基涂料(liao)中(zhong)含有(you)CMC、聚乙烯醇、白(bai)乳膠、淀粉等youji粘結劑，如果(guo)掛有(you)涂料(liao)的(de)模樣烘(hong)干(gan)后不能(neng)及時澆(jiao)注， 會吸(xi)收(shou)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)水(shui)分(fen)。另外，涂料(liao)的(de)膨潤土等懸浮劑多含有(you)結構水(shui)和(he)結合水(shui)，由于(yu)模樣烘(hong)干(gan)溫度一(yi)般(ban)只有(you)40℃左右，其結構水(shui)和(he)結合水(shui)一(yi)般(ban)仍存(cun)留(liu)于(yu)涂料(liao)中(zhong)，這(zhe)部分(fen)水(shui)分(fen)在(zai)高(gao)溫鋼液的(de)作(zuo)用下(xia)汽化；二(er)是(shi)(shi)泡沫塑料(liao)模樣由于(yu)干(gan)燥不充分(fen)，泡沫粒珠中(zhong)仍殘(can)留(liu)較多的(de)水(shui)蒸氣(qi)；三(san)是(shi)(shi)來自型砂中(zhong)的(de)水(shui)分(fen)。
2.析(xi)出性氣(qi)孔的成因
析(xi)出(chu)性(xing)氣(qi)孔(kong)(kong)是指在(zai)熔(rong)煉過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)吸氣(qi)，在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)凝(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，多(duo)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)析(xi)出(chu)而形成(cheng)(cheng)氣(qi)孔(kong)(kong)。當金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)吸入水(shui)(shui)蒸氣(qi)時，在(zai)高(gao)溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)的(de)熱作用(yong)下，水(shui)(shui)裂解(jie)產生氫(qing)氣(qi)，氫(qing)氣(qi)溶解(jie)后裂解(jie)成(cheng)(cheng)氫(qing)原子，這些原因在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)的(de)凝(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)重新聚合，生成(cheng)(cheng)氫(qing)氣(qi)，無法(fa)排出(chu)， 形成(cheng)(cheng)了析(xi)出(chu)性(xing)氣(qi)孔(kong)(kong)缺陷。這種氣(qi)孔(kong)(kong) 點：氣(qi)壁(bi)比(bi)較光滑，有金(jin)(jin)(jin)屬(shu)光澤，氣(qi)孔(kong)(kong)比(bi)較小但數目(mu)較多(duo)。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分析可知(zhi)，澆(jiao)注過程中(zhong)，澆(jiao)注時間過短，充型過快，泡(pao)(pao)沫塑料模(mo)樣(yang)不(bu)(bu)能(neng)被迅速汽化(hua)，粘接泡(pao)(pao)沫塑料模(mo)樣(yang)用(yong)粘結劑使用(yong)不(bu)(bu)當，是造成鑄鐵平臺鑄件氣(qi)孔的主要原(yuan)因(yin)。另外，澆(jiao)注系統(tong)設計不(bu)(bu)合理(li)，還(huan)有模(mo)樣(yang)、涂料及澆(jiao)注等方(fang)面的因(yin)素。
1.減少泡沫塑料模樣的發(fa)氣量，降低發(fa)氣速度
（1）在保證模(mo)樣(yang)(yang)強度、剛度的前提下，盡量減(jian)少模(mo)樣(yang)(yang)的密度，從而(er)減(jian)少發氣量；將直澆道、冒口(kou)及厚大部位(wei)做成空心(xin)塑料模(mo)樣(yang)(yang)（目前我廠采用(yong)的泡沫塑料密度為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少澆注(zhu)系(xi)統的(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)，降低(di)澆注(zhu)速度從而降低(di)聚苯乙烯的(de)(de)(de)發氣速度，使產生的(de)(de)(de)氣體通(tong)過(guo)涂料層得以及時排(pai)出(chu)而不進入(ru)鋼液。模樣充足的(de)(de)(de)汽化(hua)時間也(ye)使其汽化(hua)率提(ti)高，減少了(le)聚集(ji)在(zai)鋼液與涂料層界面的(de)(de)(de)液態(tai)殘留物，避(bi)免在(zai)輪(lun)緣的(de)(de)(de)側面形(xing)成氣孔。
2.使用發氣量(liang)低的(de)粘結(jie)劑
粘結劑用量越(yue)少越(yue)好(hao)，好(hao)冒口與產品整(zheng)體一次成形，或(huo)使用插接(jie)或(huo)鋼(gang)釘連接(jie)，或(huo)粘結劑與鋼(gang)釘聯合(he)使用。
3.保證涂(tu)料質量
（1）選(xuan)用(yong)(yong)高溫透(tou)氣性好的(de)(de)(de)涂(tu)料(liao)(liao)，增(zeng)加涂(tu)層的(de)(de)(de)透(tou)氣性和潤濕性，降低氣隙空腔的(de)(de)(de)氣壓(ya)，以保證鑄(zhu)鐵(tie)平(ping)臺金屬液平(ping)穩充型。在干(gan)砂(sha)(sha)消(xiao)失模鑄(zhu)造中，由于(yu)(yu)(yu)使用(yong)(yong)干(gan)砂(sha)(sha)造型，干(gan)砂(sha)(sha)透(tou)氣性遠高于(yu)(yu)(yu)涂(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性，涂(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性主要取決于(yu)(yu)(yu)涂(tu)料(liao)(liao)透(tou)氣性的(de)(de)(de)大小(xiao)。當涂(tu)料(liao)(liao)透(tou)氣性較小(xiao)時，涂(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)透(tou)氣性遠小(xiao)于(yu)(yu)(yu)模樣(yang)的(de)(de)(de)熱(re)解速度，合金液流前的(de)(de)(de)氣隙中的(de)(de)(de)壓(ya)力很高，合液態金屬流動前沿很不(bu)穩定，造成卷氣與吸氣。
（2）涂(tu)(tu)料掛(gua)涂(tu)(tu)要均勻，具(ju)有(you)高(gao)的高(gao)溫(wen)強度(du)，以減少涂(tu)(tu)層厚度(du)，一(yi)般(ban)控制在(zai)0.5~1mm即可。
（3）涂層應充分烘干，烘干的模(mo)樣(yang)應及時澆注，避免受潮。
4.選擇正確的(de)澆注(zhu)工(gong)藝(yi)
（1）澆注位置應盡量使(shi)重(zhong)要的(de)大表(biao)面(mian)處于豎直或傾斜狀(zhuang)態，有利于金屬液的(de)平穩充型和塑料(liao)模樣的(de)逐漸汽化，使(shi)氣隙壓力較小(xiao)及(ji)保持平衡。
（2）澆(jiao)(jiao)注系統優先選用封閉式(shi)的底注、階梯澆(jiao)(jiao)注或(huo)側注，保證金屬液的平穩流動及(ji)避免(mian)澆(jiao)(jiao)注過程中大(da)量空氣進入型腔。
（3）提高(gao)金屬液的(de)澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)度(du)，減(jian)小(xiao)澆(jiao)(jiao)注(zhu)速度(du)，有利于泡(pao)沫塑(su)料(liao)模樣的(de)充(chong)分汽(qi)化和迅速地(di)排(pai)出。實(shi)踐證明提高(gao)澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)度(du)可youxiao地(di)減(jian)小(xiao)氣孔(kong)等一系列鑄(zhu)造(zao)缺(que)陷。鑄(zhu)鋼件(jian)澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)度(du)應在1600℃以上，此(ci)時應保證涂料(liao)有較(jiao)高(gao)的(de)高(gao)溫(wen)強(qiang)度(du)，否則會導致(zhi)較(jiao)嚴重的(de)粘砂。
（4）堅持“慢-快-慢”的(de)(de)(de)(de)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)原則。先用(yong)(yong)小流量(liang)金(jin)屬液(ye)(ye)(ye)點通直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)(jiao)道，在(zai)用(yong)(yong)大流量(liang)快速充滿(man)澆(jiao)(jiao)(jiao)口杯封閉直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)(jiao)道，保證真空度，直(zhi)(zhi)到澆(jiao)(jiao)(jiao)口杯金(jin)屬液(ye)(ye)(ye)不在(zai)下沉(chen)時(shi)為止。由澆(jiao)(jiao)(jiao)入(ru)的(de)(de)(de)(de)鋼液(ye)(ye)(ye)量(liang)估計液(ye)(ye)(ye)面快達到鑄件頂面時(shi)，放慢澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)速度，減(jian)少金(jin)屬液(ye)(ye)(ye)流量(liang)，保證金(jin)屬液(ye)(ye)(ye)中的(de)(de)(de)(de)或(huo)可能侵入(ru)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體逸出涂層或(huo)從金(jin)屬液(ye)(ye)(ye)析出。
5.澆(jiao)注前應對鋼液進行充分除氣
（1）清潔爐料(liao)， 別是鐵銹嚴重(zhong)的爐料(liao)應(ying)經(jing)除銹處(chu)理。
（2）快速(su)熔煉，縮短高(gao)溫熔煉時(shi)間。
（3）充(chong)分脫氧(yang)，用鋁量一(yi)般為0.04～0.06，不超過0.15。
另(ling)外，型(xing)砂(sha)要干燥，不使(shi)用含水(shui)分(fen)或潮(chao)濕的型(xing)砂(sha)。鑄鐵平臺(tai)的真(zhen)空負壓度一般應控制在0.05～0.06MPa為宜。
通過(guo)以(yi)(yi)上(shang)綜合(he)措施的(de)實施，不但基本解決了鑄鐵平臺(tai)的(de)氣孔缺陷(xian)，同(tong)時還減少(shao)其他品(pin)種鑄鐵件氣縮孔現(xian)象(xiang)，成品(pin)率達90以(yi)(yi)上(shang)。
