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(qi)孔的成因
侵入性(xing)氣孔是消失模鑄(zhu)造(zao)鑄(zhu)鐵平臺(tai)鑄(zhu)件氣孔產(chan)生(sheng)的主要形式(shi)，其形成原因有以(yi)下幾方面。
（1）澆注(zhu)(zhu)過(guo)程中，澆注(zhu)(zhu)時間過(guo)短，充型(xing)過(guo)快，泡沫塑料模樣不能被迅(xun)速汽化，裂解的液(ye)態產物進入金屬(shu)液(ye)中，鑄件(jian)凝固后，氣體不能被排出，而在鑄件(jian)中形成(cheng)氣孔。
（2）泡沫塑料模(mo)樣(yang)的(de)發(fa)氣(qi)(qi)量隨澆注(zhu)溫度的(de)升(sheng)高而急劇zengda，圖2為澆注(zhu)時氣(qi)(qi)體(ti)(ti)壓(ya)(ya)力隨澆注(zhu)時間(jian)(jian)的(de)變化(hua)，可以(yi)看出(chu)，澆注(zhu)的(de)瞬間(jian)(jian)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)壓(ya)(ya)力急劇升(sheng)高，由于(yu)鑄鋼澆注(zhu)溫度較(jiao)高，澆注(zhu)時瞬間(jian)(jian)發(fa)氣(qi)(qi)量很大，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)不能被及時排(pai)出(chu)， 別是鋼液在紊流(liu)狀(zhuang)態時將氣(qi)(qi)體(ti)(ti)卷入其中(zhong)，形成氣(qi)(qi)孔。
（3）粘(zhan)接(jie)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)(liao)(liao)模樣(yang)用(yong)粘(zhan)結劑(ji)使用(yong)不(bu)當(dang)是(shi)(shi)形成(cheng)侵(qin)入(ru)性氣(qi)孔的重(zhong)要(yao)原因。實際(ji)生(sheng)產中(zhong)發(fa)現，鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)件(jian)在(zai)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)(liao)(liao)模樣(yang)粘(zhan)接(jie)處(chu)往(wang)往(wang)產生(sheng)大量的氣(qi)孔。如果用(yong)插(cha)接(jie)或鋼(gang)釘連接(jie)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)(liao)(liao)模樣(yang)，該處(chu) 不(bu)會產生(sheng)氣(qi)孔。這是(shi)(shi)由(you)于連接(jie)處(chu)使用(yong)了較多的粘(zhan)結劑(ji)，無(wu)論(lun)用(yong)851膠(jiao)還(huan)是(shi)(shi)AB膠(jiao)，其(qi)密度是(shi)(shi)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)(liao)(liao)的幾(ji)倍甚至幾(ji)十倍，其(qi)汽(qi)化速度遠比泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)(liao)(liao)慢且汽(qi)化溫度高，當(dang)膠(jiao)還(huan)沒有汽(qi)化時金屬液上升而將(jiang)膠(jiao)裹(guo)住(zhu)，在(zai)隨后的冷卻過程中(zhong)不(bu)斷(duan)汽(qi)化，從(cong)而在(zai)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)平臺(tai)鑄(zhu)(zhu)件(jian)中(zhong)形成(cheng)氣(qi)孔。
（4）水(shui)(shui)(shui)分(fen)也是(shi)(shi)形成鑄鐵平(ping)臺(tai)氣孔(kong)的因素之一，澆注(zhu)時水(shui)(shui)(shui)分(fen)的來源(yuan)主要(yao)有(you)(you)以下幾方面：一是(shi)(shi)涂料(liao)(liao)沒有(you)(you)烘干，或是(shi)(shi)由于水(shui)(shui)(shui)基涂料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)(you)CMC、聚乙(yi)烯醇、白乳膠(jiao)、淀粉等youji粘(zhan)結(jie)劑，如(ru)果掛有(you)(you)涂料(liao)(liao)的模(mo)樣(yang)烘干后(hou)不(bu)能及時澆注(zhu)， 會吸收(shou)空氣中(zhong)(zhong)的水(shui)(shui)(shui)分(fen)。另外，涂料(liao)(liao)的膨潤土等懸(xuan)浮劑多(duo)(duo)含(han)有(you)(you)結(jie)構水(shui)(shui)(shui)和結(jie)合(he)水(shui)(shui)(shui)，由于模(mo)樣(yang)烘干溫(wen)度一般只有(you)(you)40℃左右，其(qi)結(jie)構水(shui)(shui)(shui)和結(jie)合(he)水(shui)(shui)(shui)一般仍存(cun)留于涂料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)，這(zhe)部分(fen)水(shui)(shui)(shui)分(fen)在高溫(wen)鋼液(ye)的作用下汽化；二(er)是(shi)(shi)泡沫塑料(liao)(liao)模(mo)樣(yang)由于干燥(zao)不(bu)充(chong)分(fen)，泡沫粒珠(zhu)中(zhong)(zhong)仍殘留較多(duo)(duo)的水(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)氣；三(san)是(shi)(shi)來自(zi)型(xing)砂中(zhong)(zhong)的水(shui)(shui)(shui)分(fen)。
2.析(xi)出性氣(qi)孔的成因
析出性氣孔(kong)是指(zhi)在(zai)熔煉過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)吸氣，在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，多(duo)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)中(zhong)(zhong)析出而形成(cheng)(cheng)氣孔(kong)。當金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)吸入水蒸氣時，在(zai)高溫(wen)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)的熱作用下，水裂(lie)解(jie)產生(sheng)氫氣，氫氣溶解(jie)后(hou)裂(lie)解(jie)成(cheng)(cheng)氫原子，這些(xie)原因(yin)在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)的凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)重新聚合，生(sheng)成(cheng)(cheng)氫氣，無法排出， 形成(cheng)(cheng)了(le)析出性氣孔(kong)缺陷。這種氣孔(kong) 點：氣壁(bi)比(bi)較(jiao)光滑，有金(jin)屬(shu)(shu)(shu)光澤，氣孔(kong)比(bi)較(jiao)小但(dan)數目較(jiao)多(duo)。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由(you)以上分析可知，澆(jiao)(jiao)注(zhu)過(guo)(guo)程中，澆(jiao)(jiao)注(zhu)時間過(guo)(guo)短，充型過(guo)(guo)快，泡沫塑(su)料模(mo)樣(yang)不能(neng)被迅速(su)汽(qi)化，粘接泡沫塑(su)料模(mo)樣(yang)用粘結劑使用不當，是造成鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣孔(kong)的主要原因。另(ling)外，澆(jiao)(jiao)注(zhu)系統設計不合理，還(huan)有模(mo)樣(yang)、涂料及澆(jiao)(jiao)注(zhu)等方面的因素(su)。
1.減少(shao)泡沫塑料模樣的發氣(qi)量，降(jiang)低發氣(qi)速度(du)
（1）在保證模樣強度(du)、剛度(du)的前提下，盡(jin)量減(jian)少模樣的密度(du)，從而(er)減(jian)少發(fa)氣量；將直(zhi)澆道、冒口及厚大部位做成空(kong)心塑(su)料(liao)模樣（目前我廠采用的泡沫塑(su)料(liao)密度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少澆(jiao)注(zhu)系統的(de)(de)(de)尺寸，降低澆(jiao)注(zhu)速(su)度從(cong)而降低聚(ju)苯乙烯的(de)(de)(de)發氣(qi)速(su)度，使(shi)產生的(de)(de)(de)氣(qi)體通過涂(tu)料(liao)層得以(yi)及(ji)時排出而不進入鋼液。模樣(yang)充足的(de)(de)(de)汽(qi)化時間也使(shi)其汽(qi)化率提高，減少了聚(ju)集在(zai)鋼液與(yu)涂(tu)料(liao)層界面(mian)的(de)(de)(de)液態(tai)殘(can)留(liu)物，避免在(zai)輪緣的(de)(de)(de)側面(mian)形成氣(qi)孔。
2.使用(yong)發氣量(liang)低的粘結劑
粘結劑用量越少(shao)越好，好冒口與產品(pin)整(zheng)體一次成(cheng)形，或(huo)使(shi)用插接或(huo)鋼釘連接，或(huo)粘結劑與鋼釘聯合使(shi)用。
3.保證涂料(liao)質量(liang)
（1）選用高(gao)(gao)溫透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)好的(de)(de)(de)(de)涂料，增加涂層的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)和潤濕性(xing)(xing)，降低(di)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)空腔的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)壓，以保證鑄鐵平(ping)臺金(jin)屬液(ye)(ye)(ye)平(ping)穩充型(xing)。在(zai)干(gan)砂消失模(mo)鑄造(zao)中，由于(yu)使用干(gan)砂造(zao)型(xing)，干(gan)砂透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)遠高(gao)(gao)于(yu)涂料的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)，涂料的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)主要取決(jue)于(yu)涂料透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)。當涂料透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)較小(xiao)時，涂料的(de)(de)(de)(de)透(tou)(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)遠小(xiao)于(yu)模(mo)樣的(de)(de)(de)(de)熱解速度(du)，合(he)(he)金(jin)液(ye)(ye)(ye)流前的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)隙(xi)中的(de)(de)(de)(de)壓力很高(gao)(gao)，合(he)(he)液(ye)(ye)(ye)態金(jin)屬流動前沿(yan)很不穩定(ding)，造(zao)成卷氣(qi)(qi)(qi)與(yu)吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)。
（2）涂(tu)(tu)料掛涂(tu)(tu)要均勻(yun)，具有高的(de)高溫強度(du)(du)，以減少涂(tu)(tu)層厚度(du)(du)，一(yi)般控制在0.5~1mm即可。
（3）涂層應充分烘(hong)干，烘(hong)干的模樣(yang)應及時澆注(zhu)，避免(mian)受潮。
4.選擇正確的澆注工藝
（1）澆注位(wei)置(zhi)應盡量使重(zhong)要的(de)大(da)表面處于豎直或傾斜狀態，有利于金屬液的(de)平(ping)穩充型和塑(su)料模樣的(de)逐漸汽化，使氣隙(xi)壓(ya)力較小及保(bao)持平(ping)衡(heng)。
（2）澆注系統(tong)優先選用(yong)封閉式的(de)底注、階梯澆注或(huo)側注，保證金屬液的(de)平(ping)穩流動及避(bi)免澆注過程中大(da)量空氣進入型腔(qiang)。
（3）提(ti)(ti)高(gao)(gao)金屬液的澆(jiao)注(zhu)溫度(du)，減(jian)(jian)小(xiao)澆(jiao)注(zhu)速度(du)，有利于泡沫(mo)塑料(liao)模(mo)樣的充分(fen)汽化(hua)和迅速地排(pai)出(chu)。實(shi)踐證明(ming)提(ti)(ti)高(gao)(gao)澆(jiao)注(zhu)溫度(du)可(ke)youxiao地減(jian)(jian)小(xiao)氣(qi)孔等一系(xi)列鑄(zhu)造缺(que)陷(xian)。鑄(zhu)鋼件澆(jiao)注(zhu)溫度(du)應(ying)在(zai)1600℃以上，此時(shi)應(ying)保證涂料(liao)有較高(gao)(gao)的高(gao)(gao)溫強(qiang)度(du)，否則會導致較嚴重的粘砂。
（4）堅持(chi)“慢(man)-快(kuai)-慢(man)”的澆(jiao)注(zhu)原則。先用小(xiao)流量金(jin)屬(shu)液(ye)點通直澆(jiao)道(dao)(dao)，在用大流量快(kuai)速充滿澆(jiao)口杯封閉直澆(jiao)道(dao)(dao)，保證(zheng)真空度，直到(dao)澆(jiao)口杯金(jin)屬(shu)液(ye)不在下沉時(shi)為止。由澆(jiao)入的鋼(gang)液(ye)量估計液(ye)面快(kuai)達到(dao)鑄(zhu)件頂面時(shi)，放慢(man)澆(jiao)注(zhu)速度，減少(shao)金(jin)屬(shu)液(ye)流量，保證(zheng)金(jin)屬(shu)液(ye)中的或(huo)可能侵入的氣(qi)體逸出涂層或(huo)從金(jin)屬(shu)液(ye)析出。
5.澆(jiao)注前(qian)應對鋼液進(jin)行充分除(chu)氣(qi)
（1）清潔爐料， 別是鐵銹(xiu)嚴重的爐料應(ying)經除(chu)銹(xiu)處(chu)理。
（2）快速熔煉(lian)，縮短高溫(wen)熔煉(lian)時(shi)間。
（3）充分脫(tuo)氧，用(yong)鋁量一般為0.04～0.06，不超過0.15。
另外(wai)，型(xing)砂要干(gan)燥，不使用含水分或潮濕的(de)型(xing)砂。鑄(zhu)鐵平臺(tai)的(de)真(zhen)空(kong)負壓度一般應控(kong)制在0.05～0.06MPa為宜。
通過(guo)以上綜合措施的實施，不但基本(ben)解(jie)決了鑄鐵平臺(tai)的氣孔缺陷，同時還(huan)減少其(qi)他品種鑄鐵件氣縮孔現象(xiang)，成品率達(da)90以上。
