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
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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.侵入性氣孔的成因(yin)
侵入性氣(qi)孔(kong)是消失模(mo)鑄造鑄鐵平臺鑄件氣(qi)孔(kong)產生的主要(yao)形(xing)式，其形(xing)成(cheng)原因有以(yi)下幾方面。
（1）澆注過(guo)程中(zhong)，澆注時間過(guo)短，充(chong)型過(guo)快(kuai)，泡沫塑料(liao)模樣不能被迅速汽化，裂(lie)解的(de)液態產(chan)物(wu)進入金屬液中(zhong)，鑄(zhu)(zhu)件凝(ning)固后，氣(qi)(qi)體不能被排(pai)出，而在鑄(zhu)(zhu)件中(zhong)形(xing)成(cheng)氣(qi)(qi)孔。
（2）泡沫塑料(liao)模(mo)樣的發(fa)氣(qi)量(liang)隨澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度的升(sheng)(sheng)高(gao)而急(ji)劇(ju)zengda，圖2為澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)(shi)(shi)氣(qi)體(ti)(ti)壓力隨澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)(shi)(shi)間的變化，可以看出，澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)的瞬間氣(qi)體(ti)(ti)壓力急(ji)劇(ju)升(sheng)(sheng)高(gao)，由于鑄鋼(gang)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度較高(gao)，澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)(shi)(shi)瞬間發(fa)氣(qi)量(liang)很大，氣(qi)體(ti)(ti)不能被及(ji)時(shi)(shi)(shi)排出， 別是鋼(gang)液在紊流狀(zhuang)態時(shi)(shi)(shi)將氣(qi)體(ti)(ti)卷入其(qi)中，形成氣(qi)孔。
（3）粘接(jie)(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料模(mo)樣用(yong)粘結劑(ji)使用(yong)不(bu)當(dang)是(shi)(shi)形成侵入性氣(qi)孔(kong)的重(zhong)要原因。實際生產(chan)中(zhong)發現，鑄鋼(gang)件(jian)在(zai)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料模(mo)樣粘接(jie)(jie)處(chu)往(wang)往(wang)產(chan)生大量的氣(qi)孔(kong)。如果用(yong)插(cha)接(jie)(jie)或鋼(gang)釘(ding)連接(jie)(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料模(mo)樣，該處(chu) 不(bu)會產(chan)生氣(qi)孔(kong)。這是(shi)(shi)由于連接(jie)(jie)處(chu)使用(yong)了較多的粘結劑(ji)，無論用(yong)851膠(jiao)還(huan)(huan)是(shi)(shi)AB膠(jiao)，其密度是(shi)(shi)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料的幾倍(bei)甚至幾十倍(bei)，其汽(qi)(qi)化速度遠(yuan)比泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料慢(man)且汽(qi)(qi)化溫度高，當(dang)膠(jiao)還(huan)(huan)沒有(you)汽(qi)(qi)化時金屬液上升而將膠(jiao)裹住，在(zai)隨后的冷(leng)卻過程(cheng)中(zhong)不(bu)斷汽(qi)(qi)化，從而在(zai)鑄鐵平臺(tai)鑄件(jian)中(zhong)形成氣(qi)孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)(shui)分(fen)也是(shi)形(xing)成鑄(zhu)鐵(tie)平臺(tai)氣(qi)孔的(de)因素之一(yi)(yi)，澆(jiao)注(zhu)時(shi)水(shui)(shui)(shui)分(fen)的(de)來(lai)源主要有(you)以下(xia)幾(ji)方面：一(yi)(yi)是(shi)涂(tu)料沒有(you)烘干，或是(shi)由(you)于(yu)水(shui)(shui)(shui)基涂(tu)料中含(han)有(you)CMC、聚乙(yi)烯醇(chun)、白乳膠、淀粉等youji粘結劑，如果掛有(you)涂(tu)料的(de)模(mo)樣烘干后不能及時(shi)澆(jiao)注(zhu)， 會吸收空氣(qi)中的(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)。另外，涂(tu)料的(de)膨潤土等懸浮劑多含(han)有(you)結構(gou)水(shui)(shui)(shui)和結合水(shui)(shui)(shui)，由(you)于(yu)模(mo)樣烘干溫度一(yi)(yi)般只有(you)40℃左右，其結構(gou)水(shui)(shui)(shui)和結合水(shui)(shui)(shui)一(yi)(yi)般仍存留(liu)于(yu)涂(tu)料中，這部(bu)分(fen)水(shui)(shui)(shui)分(fen)在高溫鋼液的(de)作用下(xia)汽化(hua)；二是(shi)泡(pao)沫塑料模(mo)樣由(you)于(yu)干燥不充分(fen)，泡(pao)沫粒珠(zhu)中仍殘留(liu)較多的(de)水(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)；三是(shi)來(lai)自型(xing)砂中的(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)。
2.析出性氣孔的成因
析出(chu)(chu)(chu)性氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)是指在熔煉過(guo)程中金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)吸氣(qi)(qi)(qi)，在金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)凝固過(guo)程中，多金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)中析出(chu)(chu)(chu)而形成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)。當金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)吸入(ru)水蒸氣(qi)(qi)(qi)時，在高溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)的熱作(zuo)用下，水裂解(jie)產生氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)溶解(jie)后裂解(jie)成(cheng)(cheng)氫(qing)原子，這些(xie)原因在金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)的凝固過(guo)程中重(zhong)新聚合，生成(cheng)(cheng)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，無(wu)法排出(chu)(chu)(chu)， 形成(cheng)(cheng)了析出(chu)(chu)(chu)性氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)缺陷。這種氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong) 點(dian)：氣(qi)(qi)(qi)壁比較(jiao)光(guang)滑(hua)，有金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)光(guang)澤，氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)比較(jiao)小但數目較(jiao)多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分(fen)析可(ke)知，澆注過程中，澆注時間過短，充(chong)型(xing)過快(kuai)，泡沫塑料(liao)模樣不能被迅速(su)汽(qi)化，粘接泡沫塑料(liao)模樣用粘結劑使用不當(dang)，是造成鑄鐵平臺鑄件氣孔的主(zhu)要原因。另外，澆注系統設(she)計不合理，還有模樣、涂料(liao)及澆注等方面(mian)的因素。
1.減少泡(pao)沫塑料模樣的(de)發氣(qi)量，降低發氣(qi)速度
（1）在保證模樣(yang)強度(du)(du)(du)、剛度(du)(du)(du)的(de)前提下，盡量減少模樣(yang)的(de)密度(du)(du)(du)，從而減少發(fa)氣量；將直澆道(dao)、冒口及厚(hou)大部位做成空心(xin)塑料模樣(yang)（目(mu)前我廠采用的(de)泡沫塑料密度(du)(du)(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少(shao)澆注系統的(de)(de)(de)尺寸(cun)，降低澆注速(su)度從而降低聚(ju)(ju)苯乙烯的(de)(de)(de)發氣速(su)度，使產生的(de)(de)(de)氣體通過涂(tu)料層得以(yi)及時排(pai)出而不進入鋼液。模樣充足的(de)(de)(de)汽化時間也使其汽化率提高，減少(shao)了(le)聚(ju)(ju)集在鋼液與涂(tu)料層界面的(de)(de)(de)液態(tai)殘留物，避免(mian)在輪緣的(de)(de)(de)側面形成(cheng)氣孔。
2.使用發氣量(liang)低的(de)粘(zhan)結劑
粘結(jie)劑用量(liang)越少越好，好冒口與(yu)產品整體一次成形，或使用插接或鋼(gang)釘連接，或粘結(jie)劑與(yu)鋼(gang)釘聯合使用。
3.保證涂料質量(liang)
（1）選用(yong)高(gao)溫(wen)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)好的涂料，增加涂層的透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)和潤濕性(xing)(xing)(xing)，降低(di)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)空腔(qiang)的氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)，以(yi)保證鑄鐵(tie)平(ping)臺金(jin)屬液平(ping)穩(wen)充型。在干(gan)砂消失模(mo)鑄造中(zhong)，由(you)于使用(yong)干(gan)砂造型，干(gan)砂透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)遠(yuan)高(gao)于涂料的透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)，涂料的透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)主要(yao)取決于涂料透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)的大小(xiao)。當涂料透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)較小(xiao)時，涂料的透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)遠(yuan)小(xiao)于模(mo)樣的熱(re)解速度，合金(jin)液流(liu)前的氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)中(zhong)的壓(ya)力很高(gao)，合液態(tai)金(jin)屬流(liu)動前沿(yan)很不穩(wen)定，造成卷氣(qi)(qi)(qi)與吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)。
（2）涂(tu)料掛涂(tu)要均勻，具有高(gao)的高(gao)溫強度(du)，以減少涂(tu)層厚度(du)，一(yi)般(ban)控制在0.5~1mm即可。
（3）涂層應充分(fen)烘干(gan)，烘干(gan)的模樣應及時(shi)澆注(zhu)，避免受潮。
4.選(xuan)擇正(zheng)確的澆注工藝
（1）澆注(zhu)位置應盡量使重要的(de)大表面處于豎(shu)直或(huo)傾斜狀態，有利(li)于金屬液的(de)平穩充型和(he)塑料模樣的(de)逐(zhu)漸汽(qi)化，使氣隙壓力較小及保持(chi)平衡。
（2）澆(jiao)注系統優先選(xuan)用封閉式的(de)底注、階梯(ti)澆(jiao)注或側(ce)注，保證金屬液的(de)平穩(wen)流動及避(bi)免澆(jiao)注過程中大量空(kong)氣(qi)進入(ru)型(xing)腔(qiang)。
（3）提高金屬液(ye)的澆注(zhu)溫(wen)(wen)度，減小澆注(zhu)速度，有(you)利于泡(pao)沫塑(su)料模樣的充(chong)分汽化和(he)迅速地排(pai)出。實踐證明提高澆注(zhu)溫(wen)(wen)度可(ke)youxiao地減小氣(qi)孔等一(yi)系列(lie)鑄(zhu)造缺(que)陷。鑄(zhu)鋼件(jian)澆注(zhu)溫(wen)(wen)度應在(zai)1600℃以上(shang)，此時應保(bao)證涂料有(you)較(jiao)高的高溫(wen)(wen)強度，否則會導致較(jiao)嚴重的粘砂。
（4）堅持“慢-快-慢”的澆(jiao)(jiao)注原則(ze)。先用小流(liu)量(liang)金屬(shu)液(ye)(ye)點通直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)道(dao)，在用大流(liu)量(liang)快速充滿澆(jiao)(jiao)口杯(bei)封閉直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)道(dao)，保證真空度(du)，直(zhi)(zhi)到澆(jiao)(jiao)口杯(bei)金屬(shu)液(ye)(ye)不在下沉時為止。由(you)澆(jiao)(jiao)入(ru)(ru)的鋼液(ye)(ye)量(liang)估計液(ye)(ye)面(mian)快達到鑄件(jian)頂面(mian)時，放慢澆(jiao)(jiao)注速度(du)，減少金屬(shu)液(ye)(ye)流(liu)量(liang)，保證金屬(shu)液(ye)(ye)中的或(huo)可(ke)能侵入(ru)(ru)的氣體逸出(chu)涂層(ceng)或(huo)從金屬(shu)液(ye)(ye)析出(chu)。
5.澆注前(qian)應對鋼液進(jin)行充分除氣
（1）清(qing)潔爐(lu)(lu)料(liao)， 別是鐵銹(xiu)嚴重的爐(lu)(lu)料(liao)應經(jing)除銹(xiu)處理。
（2）快(kuai)速熔煉，縮短高溫熔煉時間(jian)。
（3）充分脫(tuo)氧(yang)，用(yong)鋁(lv)量一般為0.04～0.06，不超過0.15。
另(ling)外，型砂要(yao)干燥，不使用含水分或(huo)潮濕(shi)的(de)型砂。鑄(zhu)鐵平臺的(de)真空(kong)負壓度一(yi)般(ban)應控制在0.05～0.06MPa為宜。
通(tong)過以上綜合措施(shi)(shi)的實施(shi)(shi)，不但基本解決了鑄鐵(tie)平臺的氣孔缺陷，同(tong)時(shi)還減少其他品(pin)(pin)種鑄鐵(tie)件(jian)氣縮(suo)孔現象，成品(pin)(pin)率達90以上。
