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.侵入性氣孔(kong)的(de)成因
侵(qin)入性氣孔是消失模鑄(zhu)(zhu)造(zao)鑄(zhu)(zhu)鐵平臺(tai)鑄(zhu)(zhu)件氣孔產生(sheng)的主(zhu)要形式(shi)，其形成(cheng)原(yuan)因有以下幾方(fang)面。
（1）澆(jiao)注過程中，澆(jiao)注時間過短，充(chong)型過快，泡沫塑料模(mo)樣不能被迅速汽化，裂解的液態(tai)產(chan)物進入金(jin)屬(shu)液中，鑄件(jian)(jian)凝固后，氣體不能被排(pai)出，而在鑄件(jian)(jian)中形成(cheng)氣孔(kong)。
（2）泡沫塑料模(mo)樣的發(fa)氣(qi)(qi)(qi)量隨(sui)澆(jiao)注(zhu)溫(wen)度(du)的升(sheng)高(gao)而急劇zengda，圖(tu)2為澆(jiao)注(zhu)時(shi)(shi)(shi)氣(qi)(qi)(qi)體壓力隨(sui)澆(jiao)注(zhu)時(shi)(shi)(shi)間的變化，可(ke)以看出，澆(jiao)注(zhu)的瞬間氣(qi)(qi)(qi)體壓力急劇升(sheng)高(gao)，由于鑄(zhu)鋼(gang)澆(jiao)注(zhu)溫(wen)度(du)較(jiao)高(gao)，澆(jiao)注(zhu)時(shi)(shi)(shi)瞬間發(fa)氣(qi)(qi)(qi)量很(hen)大，氣(qi)(qi)(qi)體不能(neng)被及時(shi)(shi)(shi)排出， 別是鋼(gang)液在紊流狀態時(shi)(shi)(shi)將氣(qi)(qi)(qi)體卷(juan)入其中，形成氣(qi)(qi)(qi)孔。
（3）粘接泡沫(mo)塑料模樣(yang)用(yong)粘結劑使用(yong)不當是(shi)形成侵入性氣孔(kong)的(de)(de)重要原因。實(shi)際生產(chan)中發(fa)現(xian)，鑄鋼件在(zai)(zai)(zai)泡沫(mo)塑料模樣(yang)粘接處往往產(chan)生大量(liang)的(de)(de)氣孔(kong)。如果用(yong)插接或鋼釘(ding)連(lian)接泡沫(mo)塑料模樣(yang)，該處 不會產(chan)生氣孔(kong)。這(zhe)是(shi)由于連(lian)接處使用(yong)了較多的(de)(de)粘結劑，無論用(yong)851膠(jiao)還是(shi)AB膠(jiao)，其密度(du)(du)是(shi)泡沫(mo)塑料的(de)(de)幾倍(bei)甚至幾十倍(bei)，其汽化速(su)度(du)(du)遠比泡沫(mo)塑料慢且汽化溫(wen)度(du)(du)高，當膠(jiao)還沒有(you)汽化時金屬液上升而將膠(jiao)裹住，在(zai)(zai)(zai)隨后的(de)(de)冷卻過程中不斷汽化，從而在(zai)(zai)(zai)鑄鐵平(ping)臺鑄件中形成氣孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)也是(shi)形成鑄鐵(tie)平(ping)臺(tai)氣孔的(de)因素(su)之一(yi)，澆注時水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)的(de)來(lai)源(yuan)主(zhu)要(yao)有(you)(you)以下幾(ji)方(fang)面：一(yi)是(shi)涂料(liao)(liao)沒有(you)(you)烘干(gan)，或是(shi)由于水(shui)(shui)(shui)基涂料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)含有(you)(you)CMC、聚(ju)乙烯醇、白(bai)乳膠、淀粉(fen)等(deng)youji粘結(jie)劑，如果掛有(you)(you)涂料(liao)(liao)的(de)模樣(yang)烘干(gan)后不能及(ji)時澆注， 會(hui)吸收空氣中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)。另外，涂料(liao)(liao)的(de)膨潤土等(deng)懸浮劑多含有(you)(you)結(jie)構水(shui)(shui)(shui)和結(jie)合(he)水(shui)(shui)(shui)，由于模樣(yang)烘干(gan)溫度一(yi)般(ban)只有(you)(you)40℃左右(you)，其結(jie)構水(shui)(shui)(shui)和結(jie)合(he)水(shui)(shui)(shui)一(yi)般(ban)仍(reng)(reng)存留于涂料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)(zhong)，這部(bu)分(fen)(fen)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)在高溫鋼液的(de)作用下汽(qi)化；二是(shi)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)(liao)模樣(yang)由于干(gan)燥(zao)不充分(fen)(fen)，泡(pao)沫(mo)粒(li)珠(zhu)中(zhong)(zhong)(zhong)仍(reng)(reng)殘留較多的(de)水(shui)(shui)(shui)蒸氣；三(san)是(shi)來(lai)自(zi)型砂中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)。
2.析(xi)出性氣(qi)孔(kong)的成(cheng)因
析出(chu)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔是指(zhi)在(zai)(zai)(zai)熔煉(lian)過程中(zhong)金屬(shu)(shu)液(ye)吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)，在(zai)(zai)(zai)金屬(shu)(shu)凝固過程中(zhong)，多金屬(shu)(shu)中(zhong)析出(chu)而形(xing)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔。當金屬(shu)(shu)液(ye)吸入水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)時，在(zai)(zai)(zai)高溫金屬(shu)(shu)液(ye)的熱作用下，水(shui)裂解(jie)產生(sheng)(sheng)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)，氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)溶解(jie)后裂解(jie)成(cheng)氫原子(zi)，這(zhe)些原因(yin)在(zai)(zai)(zai)金屬(shu)(shu)液(ye)的凝固過程中(zhong)重新聚合，生(sheng)(sheng)成(cheng)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)，無(wu)法(fa)排(pai)出(chu)， 形(xing)成(cheng)了(le)析出(chu)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔缺陷。這(zhe)種(zhong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔 點：氣(qi)(qi)(qi)(qi)壁比較光滑(hua)，有金屬(shu)(shu)光澤，氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔比較小但數(shu)目較多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分(fen)析可知，澆注(zhu)(zhu)過程中，澆注(zhu)(zhu)時間過短(duan)，充(chong)型過快，泡沫(mo)塑(su)料模樣(yang)(yang)不(bu)能被(bei)迅速汽化(hua)，粘(zhan)接泡沫(mo)塑(su)料模樣(yang)(yang)用粘(zhan)結劑(ji)使用不(bu)當，是造成鑄鐵(tie)平(ping)臺鑄件氣(qi)孔(kong)的(de)(de)主要(yao)原因。另(ling)外(wai)，澆注(zhu)(zhu)系(xi)統(tong)設計不(bu)合理，還有模樣(yang)(yang)、涂(tu)料及澆注(zhu)(zhu)等方面的(de)(de)因素。
1.減少泡沫塑料模(mo)樣的(de)發氣量，降低發氣速度
（1）在(zai)保證模樣(yang)強(qiang)度(du)、剛度(du)的(de)前提下(xia)，盡量減(jian)少(shao)模樣(yang)的(de)密度(du)，從而減(jian)少(shao)發氣量；將直澆(jiao)道(dao)、冒(mao)口(kou)及厚(hou)大部(bu)位做(zuo)成空心塑料(liao)模樣(yang)（目(mu)前我廠采用的(de)泡沫塑料(liao)密度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少澆注(zhu)系(xi)統(tong)的尺寸，降低澆注(zhu)速(su)度從而(er)降低聚苯乙(yi)烯(xi)的發氣速(su)度，使(shi)產生(sheng)的氣體通(tong)過涂料(liao)層得以及時排出而(er)不進(jin)入(ru)鋼液。模樣充(chong)足的汽(qi)化(hua)時間也使(shi)其汽(qi)化(hua)率(lv)提(ti)高，減少了聚集在鋼液與涂料(liao)層界面的液態殘留物(wu)，避免(mian)在輪緣的側面形成(cheng)氣孔。
2.使用發氣量低的(de)粘結劑
粘(zhan)結(jie)劑用(yong)量越(yue)少越(yue)好(hao)，好(hao)冒口與產品整體一次成形，或使用(yong)插接或鋼釘(ding)連(lian)接，或粘(zhan)結(jie)劑與鋼釘(ding)聯(lian)合使用(yong)。
3.保(bao)證(zheng)涂料質(zhi)量
（1）選(xuan)用高(gao)溫透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性好的(de)(de)(de)涂(tu)料(liao)，增加涂(tu)層的(de)(de)(de)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性和潤濕(shi)性，降(jiang)低氣(qi)(qi)(qi)隙空腔的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)壓，以保證鑄鐵(tie)平(ping)臺金屬液平(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)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性遠(yuan)(yuan)高(gao)于(yu)涂(tu)料(liao)的(de)(de)(de)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性，涂(tu)料(liao)的(de)(de)(de)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性主要取決(jue)于(yu)涂(tu)料(liao)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)。當(dang)涂(tu)料(liao)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性較小(xiao)時，涂(tu)料(liao)的(de)(de)(de)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性遠(yuan)(yuan)小(xiao)于(yu)模(mo)樣的(de)(de)(de)熱解速度，合金液流(liu)前的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)隙中(zhong)的(de)(de)(de)壓力很(hen)(hen)高(gao)，合液態金屬流(liu)動前沿很(hen)(hen)不穩定，造(zao)成卷氣(qi)(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)(qi)。
（2）涂料掛涂要(yao)均(jun)勻，具有高(gao)的高(gao)溫強度(du)，以減少(shao)涂層厚(hou)度(du)，一般(ban)控制在0.5~1mm即可(ke)。
（3）涂層應充(chong)分烘(hong)(hong)干，烘(hong)(hong)干的模樣應及時澆注(zhu)，避免受潮。
4.選擇正確(que)的(de)澆注工藝
（1）澆注(zhu)位(wei)置應盡量(liang)使(shi)重要的大表面處于豎直或傾斜狀(zhuang)態，有利于金屬(shu)液(ye)的平穩充型(xing)和塑料模樣(yang)的逐漸(jian)汽化，使(shi)氣(qi)隙壓力(li)較(jiao)小及(ji)保持(chi)平衡。
（2）澆注(zhu)系統優先選(xuan)用(yong)封閉式的(de)底注(zhu)、階梯澆注(zhu)或側注(zhu)，保證金(jin)屬液的(de)平穩流動及避免澆注(zhu)過程中(zhong)大量(liang)空氣(qi)進入型腔。
（3）提高(gao)金屬液的(de)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)，減(jian)小澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)速(su)度(du)，有利于(yu)泡沫塑料模樣的(de)充(chong)分汽化和迅速(su)地排出。實踐證明提高(gao)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)可youxiao地減(jian)小氣孔等一系(xi)列鑄(zhu)造缺陷(xian)。鑄(zhu)鋼件(jian)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)應在1600℃以上(shang)，此時應保證涂料有較高(gao)的(de)高(gao)溫強度(du)，否則會導致較嚴重的(de)粘砂(sha)。
（4）堅持“慢-快-慢”的澆(jiao)(jiao)注原(yuan)則。先(xian)用小流(liu)量金屬(shu)(shu)液(ye)點通直澆(jiao)(jiao)道，在(zai)用大流(liu)量快速充滿澆(jiao)(jiao)口杯(bei)封(feng)閉直澆(jiao)(jiao)道，保證真空度，直到澆(jiao)(jiao)口杯(bei)金屬(shu)(shu)液(ye)不在(zai)下(xia)沉時為止(zhi)。由(you)澆(jiao)(jiao)入的鋼液(ye)量估計液(ye)面(mian)快達(da)到鑄(zhu)件頂面(mian)時，放(fang)慢澆(jiao)(jiao)注速度，減少金屬(shu)(shu)液(ye)流(liu)量，保證金屬(shu)(shu)液(ye)中的或(huo)可(ke)能侵入的氣體(ti)逸出涂層或(huo)從(cong)金屬(shu)(shu)液(ye)析出。
5.澆注前應對鋼液進行(xing)充(chong)分(fen)除氣
（1）清潔爐料(liao)， 別是鐵銹(xiu)嚴重的爐料(liao)應經除銹(xiu)處理。
（2）快速熔(rong)煉，縮短高(gao)溫熔(rong)煉時(shi)間。
（3）充(chong)分脫(tuo)氧，用鋁量一(yi)般為0.04～0.06，不超過0.15。
另外，型砂(sha)要干燥，不使用含水分或潮濕的型砂(sha)。鑄鐵平臺的真空負(fu)壓度一般應控制在0.05～0.06MPa為宜(yi)。
通(tong)過以(yi)上綜(zong)合措施的(de)實施，不(bu)但基(ji)本解決(jue)了(le)鑄鐵平臺的(de)氣孔(kong)缺陷，同時還減少其他(ta)品(pin)種鑄鐵件氣縮孔(kong)現象，成品(pin)率達90以(yi)上。
