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      關于鑄件三大類缺陷產生原因及解決方案

      網站編輯:www.mgjsz.com │ 發布時間:2018-11-09 

      誰能保證鑄件百分百不出錯,鑄件缺陷在日常中總是避免不了,但是我們能通過一些方法去降低鑄件缺陷的出現。一般來說,分為貫穿線性類缺陷、孔洞類表面缺陷和縮松類內部缺陷三種缺陷類型。

      1、貫穿線性類缺陷

      一般有裂紋、冷隔等,表面呈狹長而細小的分裂現象,有連續、斷續,有直線、波浪形的,這類缺陷分割了零件的連續性。

      這類缺陷深度往往不可測,即使補焊后,在使用過程中也可能導致裂紋早期擴展,致使零件斷裂或泄漏,因此對于貫穿線性類缺陷不允許修補。

      產生原因:鑄件壁厚相差大;澆注系統開設不當;砂型與型芯的退讓新差等。

      解決方案:降S可預防線性缺陷的發生。S量高于0.0010(質量分數,%)時,存在硅鋼板被氮化的可能性,由此造成鐵損惡化,產品降級。在這種情況下可添加Ni,Ni的添加量為Cu含量的1/2以上,控制以[MnS+Cu2S]形態存在的S量在0.0010(質量分數,%)以下.

      2、孔洞類表面缺陷

      孔洞類表面缺陷,一般是指鑄件加工后暴露出來的氣孔、縮孔、砂眼、渣孔、缺肉等。此外,鑄件機加工后出現的表面磕碰、劃傷等也屬于此類缺陷。這類缺陷呈現孤立分布,形狀、大小不一,位置不一,有較大的隨機性。

      這類缺陷一般呈現對立分布,深度有限,可見度,又有基體支撐,有進行修補的可能性。

      產生原因:氣孔產生原因多為造型材料中水分過多或含有大量的發氣物質;型砂和芯砂的透氣性差;澆注速度過快;砂眼產生原因則為型砂強度不夠;型砂緊實度不足;澆注速度太快等。

      解決方案:以佛山國恒主要產品——灰鑄鐵缸體、缸蓋為例,在生產實踐中通過減少砂芯(型)發氣量、增加砂芯(型)排氣、提高澆注溫度、合理控制澆注時間等措施,達到了預防和降低灰鑄鐵缸體、缸蓋氣孔缺陷。

      3、縮松類內部缺陷

      縮松類內部缺陷,一般是指鑄件機加工后仍未明顯暴露出來的縮松、縮孔等缺陷,主要呈網狀或樹枝狀的孔洞。這類缺陷如果與零件內部管道及加工后的表面貫通,將導致零件內部不致密及泄漏現象。

      這類缺陷有輕微貫通特性,容易導致零件泄漏,有進行滲補的可能性。

      如何修復鑄件的表面缺陷?有兩種方法,即熱焊補法和冷鑲補法。其中,熱焊補法通常有電焊、氣焊、金屬噴鍍等,而冷鑲補方法有環氧樹脂修補、塞補、電刷鍍。

      產生原因:鑄件在凝固過程中補縮不良;

      解決方案:

      1. 冒口補縮是優先考慮的方法,在設計澆注系統時即須通過合理選擇鑄件、冒口頸、冒口三者的模數關系,達到用冒口補縮的目的;但由于鑄件形狀的復雜性,理論計算與實際情況有較大差異,冒口、冒口頸的大小要經過不斷地調整才能達到預期目標。冒口補縮主要分為保溫冒口和發熱冒口兩種。

      2. 熔煉及澆注工藝的調整和控制

      如果鑄件只有很小的微觀縮松或者顯微縮松,可以考慮通過調整和控制熔煉澆注工藝來解決。要注意的是,這種方法只適用于縮松或者顯微縮松比較輕微,x射線檢查沒有發現每個鑄件都有這種缺陷,也就是出現縮松缺陷的鑄件比例不高時。

      1、化學成分方面的控制①適當提高CE。CE高,鐵液凝固過程中石墨化膨脹能力強,可以對鑄件起到一定的補縮作用;但提高CE的方法只能在鑄件性能滿足技術要求的前提下才能被采納。②對球鐵件要嚴格控制ω(Mg殘)量。為了得到較好的球化率,ω(Mg殘)量一般要高于0.03%,而由于Mg增大鐵液的收縮傾向,從防止縮松考慮,ω(Mg殘)量應越低越好;兼顧到工藝控制的難度,實際生產中一般采用的控制范圍為0.035%~0.05%。③注意Sn的影響。 一般情況下,Sn對珠光體的促進作用是Cu的10倍,為了得到同樣的珠光體量,使用Sn的成本比使用Cu的成本低,但由于Sn增大收縮性傾向明顯,易導致縮松或者顯微縮松缺陷。筆者公司有些曲軸鑄件加入Cu時,質量沒有問題,但加入Sn時,加工磨削后即可發現曲軸連桿軸頸部位出現了縮松缺陷,這說明Sn對鑄件的收縮性影響較Cu大。2、孕育劑的選擇 采用適當的孕育劑也可以改善縮松傾向,尤其是在改善顯微縮松方面效果更好。例如,采取加硫氧的孕育劑孕育,可以在一定程度上減輕顯微縮松。如我公司生產的轉向機殼體,在使用一般的普通硅鐵孕育劑時,存在顯微縮松,導致疲勞試驗不能通過;采用硫氧孕育劑后,顯微縮松情況得到改善,疲勞試驗達到了用戶的技術要求。圖1反映了使用硫氧孕育劑與非硫氧孕育劑的組織區別。

      3、澆注溫度選擇澆注溫度高低對補縮的利弊不能一概而論,因為鑄件結構和補縮工藝不同,澆注溫度的影響也有所不同。 一般情況下,若采用冒口補縮,較高的澆注溫度能夠提高冒口的補縮效果,若不采用冒口補縮,則應該選擇較低的澆注溫度。 澆注溫度的選擇與鑄件大小、壁厚有直接的關系。制動鉗類鑄件的澆注溫度1380~1430℃比較合適;而排氣管類的薄壁件澆注溫度應適當高些,一般在1390~ 1450℃;曲軸類厚大件溫度可適當低些,但一般不能低于1360℃。在批量生產的過程中,應通過實踐數據統計結果選擇出合理的澆注溫度控制范圍。通過熔煉澆注工藝調整解決補縮問題應在滿足鑄件其它技術要求的前提下進行。例如調整澆注溫度應考慮到對孕育效果、鑄件氣孔傾向等有影響;調整成分應考慮到對力學性能的影響。冷鐵激冷 冷鐵法解決縮孔缺陷的原理是使熱節部位快速冷卻。一般冷鐵只能將缺陷移位,即將缺陷移到非關鍵部位,而不能將缺陷消除,除非有足夠的補縮通道,實現順序凝固,才能將缺陷移到最后凝固的冒口中。冷鐵的應用也比較常見,使用冷鐵可以達到減小冒口,提高工藝出品率的目的。 筆者公司生產的轉向機缸體,以前使用本體發熱冒口消除內部的縮松缺陷,后來改用冷鐵同樣達到了相同的效果,質量更加穩定。原因是由于使用本體發熱冒口時,在冒口與鑄件本體連接的部位,因熱量集中,凝固晚,導致鑄件硬度偏低、石墨形態差等質量問題,見圖2。筆者公司的排氣管、磁懸浮連接件都很好地使用了冷鐵方案來解決內部的縮松質量問題。 冷鐵的激冷速度快,因此解決縮松類缺陷的效果比較好,但對澆注溫度、孕育條件要求也比較高,若孕育不好或者澆注溫度過低,與冷鐵接觸的部位易出現滲碳體。

      每種鑄件缺陷的出現都會造成產品的質量問題,不但會浪費人力物力,更會耽誤制作周期。所以在產品設計和操作時都應該小心翼翼,以防出錯。

      參考資料:鑄造論壇《鑄鐵件縮孔和縮松缺陷防止方法》,海嘯

      文章來源:

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