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(kong)的成因
侵入性(xing)氣孔(kong)是消失模鑄造鑄鐵平臺鑄件氣孔(kong)產生(sheng)的主要形式，其形成原因有以下幾方面(mian)。
（1）澆(jiao)注過(guo)(guo)程中，澆(jiao)注時間過(guo)(guo)短，充型過(guo)(guo)快，泡沫(mo)塑(su)料模樣不能被迅速汽化(hua)，裂解的液態產物進入(ru)金屬液中，鑄(zhu)件(jian)凝固后，氣體(ti)不能被排(pai)出(chu)，而在鑄(zhu)件(jian)中形成氣孔。
（2）泡(pao)沫塑料模樣(yang)的發氣(qi)量隨澆(jiao)注溫度(du)的升高(gao)(gao)而急劇zengda，圖2為澆(jiao)注時(shi)(shi)氣(qi)體(ti)壓力(li)隨澆(jiao)注時(shi)(shi)間的變化(hua)，可(ke)以看出(chu)，澆(jiao)注的瞬(shun)間氣(qi)體(ti)壓力(li)急劇升高(gao)(gao)，由于鑄鋼澆(jiao)注溫度(du)較高(gao)(gao)，澆(jiao)注時(shi)(shi)瞬(shun)間發氣(qi)量很(hen)大(da)，氣(qi)體(ti)不能被及時(shi)(shi)排出(chu)， 別是鋼液在紊流狀態時(shi)(shi)將氣(qi)體(ti)卷入其中，形成氣(qi)孔。
（3）粘(zhan)接(jie)泡(pao)沫(mo)(mo)(mo)塑料模樣(yang)用(yong)粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)使用(yong)不當(dang)是(shi)形成(cheng)侵(qin)入(ru)性氣孔的(de)(de)重要原因。實(shi)際(ji)生產中(zhong)發現，鑄(zhu)鋼件在(zai)泡(pao)沫(mo)(mo)(mo)塑料模樣(yang)粘(zhan)接(jie)處(chu)往往產生大量的(de)(de)氣孔。如(ru)果用(yong)插(cha)接(jie)或鋼釘連接(jie)泡(pao)沫(mo)(mo)(mo)塑料模樣(yang)，該(gai)處(chu) 不會產生氣孔。這是(shi)由于連接(jie)處(chu)使用(yong)了較多的(de)(de)粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)，無論用(yong)851膠還(huan)是(shi)AB膠，其密度是(shi)泡(pao)沫(mo)(mo)(mo)塑料的(de)(de)幾(ji)倍(bei)甚至幾(ji)十(shi)倍(bei)，其汽化(hua)速度遠比泡(pao)沫(mo)(mo)(mo)塑料慢且汽化(hua)溫度高，當(dang)膠還(huan)沒有汽化(hua)時(shi)金屬液上(shang)升(sheng)而(er)將膠裹住，在(zai)隨后的(de)(de)冷卻過程中(zhong)不斷汽化(hua)，從(cong)而(er)在(zai)鑄(zhu)鐵平臺(tai)鑄(zhu)件中(zhong)形成(cheng)氣孔。
（4）水(shui)分(fen)(fen)(fen)(fen)也是(shi)(shi)形成鑄鐵平(ping)臺(tai)氣(qi)孔的(de)因(yin)素之一(yi)(yi)，澆(jiao)注時(shi)水(shui)分(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)來源(yuan)主要(yao)有以下幾方面(mian)：一(yi)(yi)是(shi)(shi)涂(tu)料(liao)(liao)沒有烘(hong)干(gan)(gan)，或是(shi)(shi)由(you)于水(shui)基涂(tu)料(liao)(liao)中(zhong)含有CMC、聚乙烯醇、白乳膠(jiao)、淀粉等(deng)youji粘(zhan)結(jie)劑，如果掛有涂(tu)料(liao)(liao)的(de)模樣(yang)(yang)烘(hong)干(gan)(gan)后(hou)不能(neng)及時(shi)澆(jiao)注， 會吸收空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)水(shui)分(fen)(fen)(fen)(fen)。另外，涂(tu)料(liao)(liao)的(de)膨潤土(tu)等(deng)懸浮(fu)劑多含有結(jie)構水(shui)和結(jie)合水(shui)，由(you)于模樣(yang)(yang)烘(hong)干(gan)(gan)溫度(du)一(yi)(yi)般只有40℃左右，其結(jie)構水(shui)和結(jie)合水(shui)一(yi)(yi)般仍存(cun)留于涂(tu)料(liao)(liao)中(zhong)，這(zhe)部分(fen)(fen)(fen)(fen)水(shui)分(fen)(fen)(fen)(fen)在高溫鋼(gang)液的(de)作用下汽(qi)化；二是(shi)(shi)泡沫(mo)(mo)塑料(liao)(liao)模樣(yang)(yang)由(you)于干(gan)(gan)燥不充(chong)分(fen)(fen)(fen)(fen)，泡沫(mo)(mo)粒珠中(zhong)仍殘留較多的(de)水(shui)蒸氣(qi)；三是(shi)(shi)來自型砂中(zhong)的(de)水(shui)分(fen)(fen)(fen)(fen)。
2.析出(chu)性(xing)氣(qi)孔的成因
析出(chu)(chu)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔是指在(zai)(zai)熔煉過程(cheng)(cheng)中金屬(shu)(shu)液吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)，在(zai)(zai)金屬(shu)(shu)凝固過程(cheng)(cheng)中，多金屬(shu)(shu)中析出(chu)(chu)而(er)形(xing)(xing)成氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔。當金屬(shu)(shu)液吸入水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)時(shi)，在(zai)(zai)高(gao)溫金屬(shu)(shu)液的熱(re)作用下(xia)，水(shui)裂解產(chan)生氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)溶解后裂解成氫(qing)原(yuan)(yuan)子，這(zhe)些原(yuan)(yuan)因在(zai)(zai)金屬(shu)(shu)液的凝固過程(cheng)(cheng)中重新聚合，生成氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，無法排出(chu)(chu)， 形(xing)(xing)成了析出(chu)(chu)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔缺陷(xian)。這(zhe)種氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔 點：氣(qi)(qi)(qi)(qi)壁比(bi)較(jiao)光(guang)滑(hua)，有(you)金屬(shu)(shu)光(guang)澤，氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔比(bi)較(jiao)小但數目(mu)較(jiao)多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以(yi)上分析可知，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)過程(cheng)中(zhong)，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時間過短(duan)，充型(xing)過快，泡沫(mo)塑料模樣(yang)不(bu)(bu)能被迅(xun)速汽化，粘接泡沫(mo)塑料模樣(yang)用粘結劑使(shi)用不(bu)(bu)當(dang)，是造成鑄鐵(tie)平臺(tai)鑄件氣孔的(de)主要(yao)原因。另外，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)系統設計不(bu)(bu)合理(li)，還有(you)模樣(yang)、涂(tu)料及澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)等方(fang)面的(de)因素。
1.減(jian)少(shao)泡沫塑料模樣的發氣(qi)量，降低發氣(qi)速度
（1）在保證模樣(yang)(yang)強度(du)(du)、剛度(du)(du)的(de)(de)前提下(xia)，盡(jin)量減少(shao)模樣(yang)(yang)的(de)(de)密(mi)度(du)(du)，從而減少(shao)發氣量；將直澆道、冒(mao)口及厚大(da)部位做成(cheng)空心塑料模樣(yang)(yang)（目前我廠采用的(de)(de)泡沫塑料密(mi)度(du)(du)為(wei)0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少澆注系統(tong)的尺(chi)寸(cun)，降低澆注速度從而降低聚(ju)苯乙烯(xi)的發氣(qi)速度，使(shi)產生的氣(qi)體通過涂料(liao)層(ceng)得(de)以及時排出而不進入(ru)鋼液(ye)。模樣(yang)充足的汽(qi)化(hua)時間也使(shi)其(qi)汽(qi)化(hua)率(lv)提高，減少了聚(ju)集(ji)在(zai)鋼液(ye)與涂料(liao)層(ceng)界面的液(ye)態殘(can)留物，避免(mian)在(zai)輪緣的側面形成氣(qi)孔。
2.使(shi)用發氣量(liang)低的粘結劑
粘結劑用(yong)量(liang)越少越好，好冒(mao)口與產品整體一次(ci)成形，或(huo)使用(yong)插接(jie)或(huo)鋼(gang)釘(ding)連(lian)接(jie)，或(huo)粘結劑與鋼(gang)釘(ding)聯合使用(yong)。
3.保證涂料質量(liang)
（1）選用高溫透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)好的(de)(de)(de)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)，增(zeng)加涂(tu)(tu)層的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)和潤(run)濕性(xing)，降低氣(qi)(qi)隙空腔的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)壓，以(yi)保證鑄鐵平(ping)(ping)臺金(jin)屬液(ye)平(ping)(ping)穩充(chong)型(xing)。在干砂消失模(mo)鑄造(zao)中(zhong)，由于(yu)使用干砂造(zao)型(xing)，干砂透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)遠高于(yu)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)，涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)主要取決于(yu)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)的(de)(de)(de)大(da)小。當涂(tu)(tu)料(liao)(liao)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)較小時，涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)遠小于(yu)模(mo)樣的(de)(de)(de)熱解速度(du)，合(he)金(jin)液(ye)流前的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)隙中(zhong)的(de)(de)(de)壓力很高，合(he)液(ye)態金(jin)屬流動前沿很不(bu)穩定(ding)，造(zao)成卷氣(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)。
（2）涂(tu)(tu)(tu)料掛涂(tu)(tu)(tu)要(yao)均勻，具有(you)高的高溫強度(du)，以減少涂(tu)(tu)(tu)層厚度(du)，一般(ban)控制(zhi)在(zai)0.5~1mm即(ji)可。
（3）涂層應(ying)充分烘干，烘干的模樣應(ying)及時(shi)澆注，避免受潮。
4.選擇正確的(de)澆注工藝
（1）澆注位置應盡量使(shi)重(zhong)要的(de)大表(biao)面處于豎直或傾斜狀態，有利(li)于金屬液的(de)平(ping)穩(wen)充型和(he)塑料模樣的(de)逐漸汽化，使(shi)氣隙(xi)壓力較小及(ji)保持(chi)平(ping)衡。
（2）澆注系統優先選用封閉式的底注、階(jie)梯(ti)澆注或側(ce)注，保(bao)證(zheng)金屬(shu)液的平穩流動及避免澆注過程中大量空氣進入型腔(qiang)。
（3）提高(gao)金屬液的(de)澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)(du)，減小澆(jiao)注(zhu)(zhu)速度(du)(du)，有(you)(you)利于(yu)泡沫(mo)塑料模樣的(de)充分汽化和迅速地(di)排出。實(shi)踐證明提高(gao)澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)(du)可youxiao地(di)減小氣孔等一(yi)系列鑄(zhu)造缺(que)陷。鑄(zhu)鋼件澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)(du)應(ying)在1600℃以上(shang)，此時應(ying)保(bao)證涂料有(you)(you)較(jiao)高(gao)的(de)高(gao)溫強度(du)(du)，否則會導致較(jiao)嚴重的(de)粘砂。
（4）堅持“慢(man)(man)-快-慢(man)(man)”的澆注原則。先(xian)用小流量金屬(shu)(shu)液(ye)(ye)點通直澆道，在用大流量快速充滿澆口(kou)杯(bei)封閉直澆道，保證真空度，直到澆口(kou)杯(bei)金屬(shu)(shu)液(ye)(ye)不在下沉(chen)時為止(zhi)。由(you)澆入的鋼(gang)液(ye)(ye)量估(gu)計液(ye)(ye)面快達到鑄件頂(ding)面時，放(fang)慢(man)(man)澆注速度，減(jian)少金屬(shu)(shu)液(ye)(ye)流量，保證金屬(shu)(shu)液(ye)(ye)中的或可(ke)能侵入的氣(qi)體逸出涂層或從金屬(shu)(shu)液(ye)(ye)析出。
5.澆注(zhu)前應對(dui)鋼液(ye)進行充分除氣
（1）清潔(jie)爐(lu)料， 別是鐵(tie)銹嚴重的(de)爐(lu)料應經除銹處(chu)理。
（2）快(kuai)速熔(rong)煉，縮短高溫熔(rong)煉時間。
（3）充(chong)分脫氧，用鋁量(liang)一(yi)般為(wei)0.04～0.06，不超過0.15。
另外，型砂(sha)要干燥，不使(shi)用含水(shui)分或潮(chao)濕(shi)的(de)型砂(sha)。鑄鐵(tie)平臺的(de)真空(kong)負壓度一般(ban)應控制(zhi)在0.05～0.06MPa為宜。
通(tong)過以上綜合(he)措施的實施，不但(dan)基本解決了鑄鐵(tie)平臺的氣孔缺陷(xian)，同時(shi)還減少其他品(pin)種鑄鐵(tie)件氣縮孔現象，成品(pin)率達90以上。
