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(qin)入性氣(qi)孔的成因(yin)
侵入性氣孔是消失模鑄造鑄鐵平臺鑄件氣孔產生的主要形式(shi)，其形成原因有以下幾方面。
（1）澆(jiao)注(zhu)過程中(zhong)，澆(jiao)注(zhu)時(shi)間過短，充(chong)型過快，泡(pao)沫(mo)塑料模樣不(bu)能(neng)被迅速汽化，裂(lie)解的液(ye)態產物進(jin)入金屬(shu)液(ye)中(zhong)，鑄件凝固后，氣(qi)體不(bu)能(neng)被排(pai)出，而在鑄件中(zhong)形成氣(qi)孔。
（2）泡沫塑料模樣的(de)發(fa)氣(qi)(qi)量隨澆(jiao)注(zhu)溫度的(de)升高而急(ji)劇zengda，圖2為澆(jiao)注(zhu)時(shi)氣(qi)(qi)體(ti)壓(ya)力隨澆(jiao)注(zhu)時(shi)間(jian)(jian)的(de)變(bian)化，可以(yi)看出，澆(jiao)注(zhu)的(de)瞬間(jian)(jian)氣(qi)(qi)體(ti)壓(ya)力急(ji)劇升高，由于(yu)鑄鋼(gang)(gang)澆(jiao)注(zhu)溫度較高，澆(jiao)注(zhu)時(shi)瞬間(jian)(jian)發(fa)氣(qi)(qi)量很大，氣(qi)(qi)體(ti)不能(neng)被及時(shi)排出， 別是鋼(gang)(gang)液在紊流狀態時(shi)將氣(qi)(qi)體(ti)卷入其中(zhong)，形成氣(qi)(qi)孔。
（3）粘接泡(pao)(pao)沫(mo)塑料模(mo)樣用(yong)(yong)粘結劑使用(yong)(yong)不當是形成(cheng)侵入(ru)性(xing)氣(qi)孔的重要(yao)原因。實際生產中發現，鑄鋼(gang)件在泡(pao)(pao)沫(mo)塑料模(mo)樣粘接處(chu)往(wang)往(wang)產生大量的氣(qi)孔。如果用(yong)(yong)插接或鋼(gang)釘連接泡(pao)(pao)沫(mo)塑料模(mo)樣，該處(chu) 不會產生氣(qi)孔。這是由于連接處(chu)使用(yong)(yong)了較(jiao)多的粘結劑，無論用(yong)(yong)851膠(jiao)還是AB膠(jiao)，其密度是泡(pao)(pao)沫(mo)塑料的幾(ji)倍甚至幾(ji)十(shi)倍，其汽(qi)化速度遠比泡(pao)(pao)沫(mo)塑料慢且汽(qi)化溫度高，當膠(jiao)還沒有汽(qi)化時金屬液(ye)上升而將膠(jiao)裹住，在隨后的冷(leng)卻過程中不斷汽(qi)化，從(cong)而在鑄鐵平臺鑄件中形成(cheng)氣(qi)孔。
（4）水(shui)分(fen)(fen)也是(shi)形成鑄(zhu)鐵平臺氣孔的(de)因素(su)之一(yi)，澆(jiao)(jiao)注(zhu)時水(shui)分(fen)(fen)的(de)來源主要有以下(xia)幾(ji)方面：一(yi)是(shi)涂(tu)料(liao)沒有烘干(gan)，或是(shi)由于(yu)水(shui)基涂(tu)料(liao)中(zhong)(zhong)含(han)有CMC、聚乙烯醇、白乳膠、淀(dian)粉(fen)等(deng)youji粘結劑(ji)(ji)，如果掛有涂(tu)料(liao)的(de)模樣烘干(gan)后(hou)不(bu)能(neng)及時澆(jiao)(jiao)注(zhu)， 會吸(xi)收空氣中(zhong)(zhong)的(de)水(shui)分(fen)(fen)。另(ling)外，涂(tu)料(liao)的(de)膨潤土等(deng)懸浮劑(ji)(ji)多含(han)有結構水(shui)和結合水(shui)，由于(yu)模樣烘干(gan)溫(wen)度一(yi)般(ban)(ban)只有40℃左右，其結構水(shui)和結合水(shui)一(yi)般(ban)(ban)仍存留于(yu)涂(tu)料(liao)中(zhong)(zhong)，這部分(fen)(fen)水(shui)分(fen)(fen)在高(gao)溫(wen)鋼(gang)液的(de)作用下(xia)汽化(hua)；二是(shi)泡(pao)沫塑(su)料(liao)模樣由于(yu)干(gan)燥不(bu)充(chong)分(fen)(fen)，泡(pao)沫粒(li)珠中(zhong)(zhong)仍殘留較多的(de)水(shui)蒸(zheng)氣；三(san)是(shi)來自型砂中(zhong)(zhong)的(de)水(shui)分(fen)(fen)。
2.析(xi)出性氣孔(kong)的(de)成(cheng)因
析(xi)(xi)出(chu)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)孔是指在熔煉過(guo)(guo)程中金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)，在金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)凝(ning)固過(guo)(guo)程中，多金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)中析(xi)(xi)出(chu)而形成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)孔。當(dang)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)吸(xi)入水蒸氣(qi)(qi)(qi)時，在高溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)的熱作用下(xia)，水裂解(jie)產生(sheng)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)溶(rong)解(jie)后裂解(jie)成(cheng)氫(qing)原子，這些原因在金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)的凝(ning)固過(guo)(guo)程中重新聚合，生(sheng)成(cheng)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，無法(fa)排出(chu)， 形成(cheng)了(le)析(xi)(xi)出(chu)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)孔缺陷。這種氣(qi)(qi)(qi)孔 點：氣(qi)(qi)(qi)壁比較(jiao)光滑(hua)，有金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)光澤，氣(qi)(qi)(qi)孔比較(jiao)小(xiao)但數目較(jiao)多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分析可(ke)知，澆注過程中，澆注時間過短(duan)，充(chong)型過快(kuai)，泡(pao)沫塑(su)料(liao)(liao)模(mo)樣不(bu)能(neng)被迅速汽化，粘(zhan)接(jie)泡(pao)沫塑(su)料(liao)(liao)模(mo)樣用粘(zhan)結劑使(shi)用不(bu)當(dang)，是(shi)造成鑄鐵平臺(tai)鑄件(jian)氣孔的主(zhu)要原因。另外，澆注系統設計不(bu)合理，還有模(mo)樣、涂料(liao)(liao)及澆注等方面的因素。
1.減少泡沫塑料(liao)模樣(yang)的發氣量，降低發氣速度(du)
（1）在保證模(mo)樣強度(du)、剛(gang)度(du)的前提下，盡量減少(shao)模(mo)樣的密度(du)，從而(er)減少(shao)發氣量；將直(zhi)澆道、冒口(kou)及厚大部(bu)位做(zuo)成空(kong)心塑(su)料(liao)模(mo)樣（目前我廠采(cai)用(yong)的泡(pao)沫塑(su)料(liao)密度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少(shao)澆(jiao)注系統的(de)尺寸，降低澆(jiao)注速度(du)(du)從(cong)而降低聚(ju)苯乙烯的(de)發氣速度(du)(du)，使產生的(de)氣體通過涂料層(ceng)(ceng)得以及時排出而不進(jin)入鋼液。模樣充足的(de)汽(qi)化時間也使其汽(qi)化率(lv)提高，減少(shao)了聚(ju)集在(zai)鋼液與涂料層(ceng)(ceng)界面的(de)液態殘留物，避免(mian)在(zai)輪緣的(de)側(ce)面形成氣孔。
2.使用發氣量低的粘結劑
粘結劑用(yong)量越少(shao)越好，好冒口與產品整體一次(ci)成形，或(huo)使(shi)用(yong)插(cha)接或(huo)鋼釘(ding)連接，或(huo)粘結劑與鋼釘(ding)聯合使(shi)用(yong)。
3.保證涂料質量
（1）選用(yong)高溫透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)好(hao)的涂料，增加(jia)涂層的透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)和(he)潤濕性(xing)(xing)，降低氣(qi)(qi)(qi)隙空腔的氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)，以(yi)保證鑄(zhu)鐵平臺金屬液(ye)(ye)平穩充型。在干(gan)砂(sha)(sha)消失模鑄(zhu)造(zao)中，由(you)于使用(yong)干(gan)砂(sha)(sha)造(zao)型，干(gan)砂(sha)(sha)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)遠高于涂料的透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)，涂料的透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)主(zhu)要(yao)取(qu)決于涂料透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)的大(da)小。當(dang)涂料透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)較小時(shi)，涂料的透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)遠小于模樣的熱解速(su)度，合金液(ye)(ye)流(liu)前的氣(qi)(qi)(qi)隙中的壓(ya)力很高，合液(ye)(ye)態(tai)金屬流(liu)動(dong)前沿很不穩定，造(zao)成卷氣(qi)(qi)(qi)與(yu)吸氣(qi)(qi)(qi)。
（2）涂(tu)料(liao)掛涂(tu)要均勻，具有(you)高(gao)的高(gao)溫強度，以減少涂(tu)層厚度，一般控制在0.5~1mm即可。
（3）涂層應充分烘干(gan)，烘干(gan)的模樣應及時澆注(zhu)，避免受潮。
4.選(xuan)擇(ze)正確的澆注工藝
（1）澆注(zhu)位(wei)置應(ying)盡量使(shi)重要的大表面處(chu)于豎直或傾斜狀(zhuang)態，有利于金屬液(ye)的平穩充型和塑料(liao)模樣的逐漸汽(qi)化(hua)，使(shi)氣隙壓(ya)力(li)較小及保持平衡。
（2）澆(jiao)注(zhu)系統優先選用封閉式的(de)底注(zhu)、階梯(ti)澆(jiao)注(zhu)或側注(zhu)，保證(zheng)金(jin)屬液的(de)平穩流動及避(bi)免澆(jiao)注(zhu)過程中大量空氣進入型腔(qiang)。
（3）提(ti)高(gao)金屬液(ye)的澆(jiao)注溫(wen)度(du)，減小澆(jiao)注速度(du)，有利于泡沫塑料模樣的充(chong)分汽(qi)化和迅速地排出(chu)。實踐證明提(ti)高(gao)澆(jiao)注溫(wen)度(du)可youxiao地減小氣孔(kong)等(deng)一系列鑄造缺陷(xian)。鑄鋼件澆(jiao)注溫(wen)度(du)應(ying)在1600℃以上，此時(shi)應(ying)保證涂料有較高(gao)的高(gao)溫(wen)強度(du)，否(fou)則會導致較嚴重的粘砂。
（4）堅(jian)持“慢-快(kuai)(kuai)-慢”的澆(jiao)注(zhu)原則。先用(yong)小流(liu)量(liang)(liang)金(jin)(jin)屬液(ye)點通直澆(jiao)道(dao)，在用(yong)大流(liu)量(liang)(liang)快(kuai)(kuai)速充滿澆(jiao)口杯封閉直澆(jiao)道(dao)，保證(zheng)真空度(du)，直到澆(jiao)口杯金(jin)(jin)屬液(ye)不在下沉時(shi)為止。由澆(jiao)入的鋼液(ye)量(liang)(liang)估計液(ye)面快(kuai)(kuai)達到鑄件頂面時(shi)，放慢澆(jiao)注(zhu)速度(du)，減少金(jin)(jin)屬液(ye)流(liu)量(liang)(liang)，保證(zheng)金(jin)(jin)屬液(ye)中(zhong)的或(huo)可能侵入的氣體逸出(chu)涂層或(huo)從金(jin)(jin)屬液(ye)析出(chu)。
5.澆注(zhu)前應對鋼液進行充分除氣(qi)
（1）清潔爐(lu)(lu)料， 別是鐵銹嚴重的爐(lu)(lu)料應(ying)經除銹處理。
（2）快速熔(rong)煉(lian)，縮短高溫(wen)熔(rong)煉(lian)時間(jian)。
（3）充分(fen)脫氧，用鋁量一般(ban)為0.04～0.06，不超過0.15。
另外，型砂要干燥，不使(shi)用含水分(fen)或潮濕的(de)型砂。鑄鐵平(ping)臺的(de)真空(kong)負壓度(du)一(yi)般應控制在0.05～0.06MPa為(wei)宜(yi)。
通過(guo)以上綜(zong)合措施(shi)的實施(shi)，不但基本解決了(le)鑄鐵(tie)平臺的氣孔(kong)(kong)缺陷，同時(shi)還減少其他品種鑄鐵(tie)件氣縮孔(kong)(kong)現(xian)象，成品率達90以上。
