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)性氣孔的(de)成因(yin)
侵入性(xing)氣(qi)孔是消失模鑄(zhu)造鑄(zhu)鐵平(ping)臺鑄(zhu)件氣(qi)孔產生(sheng)的主要(yao)形式，其(qi)形成原因有以下幾方面。
（1）澆(jiao)注過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，澆(jiao)注時間過(guo)(guo)短，充型過(guo)(guo)快，泡沫塑(su)料模樣不能(neng)(neng)被迅速汽化，裂解的液(ye)態產物進入金屬液(ye)中(zhong)(zhong)，鑄件凝(ning)固后，氣體不能(neng)(neng)被排出，而在鑄件中(zhong)(zhong)形(xing)成(cheng)氣孔。
（2）泡沫塑料模樣的(de)發(fa)氣(qi)量(liang)隨澆(jiao)注溫(wen)度(du)的(de)升高而(er)急(ji)劇(ju)zengda，圖2為澆(jiao)注時(shi)氣(qi)體(ti)壓力隨澆(jiao)注時(shi)間的(de)變化，可(ke)以看出，澆(jiao)注的(de)瞬(shun)間氣(qi)體(ti)壓力急(ji)劇(ju)升高，由于鑄鋼澆(jiao)注溫(wen)度(du)較高，澆(jiao)注時(shi)瞬(shun)間發(fa)氣(qi)量(liang)很大，氣(qi)體(ti)不能被及時(shi)排出， 別(bie)是鋼液在紊流狀態時(shi)將(jiang)氣(qi)體(ti)卷入其(qi)中，形成氣(qi)孔(kong)。
（3）粘(zhan)接(jie)泡沫塑(su)料(liao)模(mo)樣(yang)用粘(zhan)結劑(ji)使(shi)用不當是形(xing)成侵(qin)入(ru)性氣孔(kong)(kong)的重要原因。實際生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)發現(xian)，鑄鋼件在泡沫塑(su)料(liao)模(mo)樣(yang)粘(zhan)接(jie)處往往產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)量的氣孔(kong)(kong)。如果(guo)用插接(jie)或(huo)鋼釘(ding)連接(jie)泡沫塑(su)料(liao)模(mo)樣(yang)，該處 不會產(chan)生(sheng)(sheng)氣孔(kong)(kong)。這是由于連接(jie)處使(shi)用了較多的粘(zhan)結劑(ji)，無論用851膠還是AB膠，其密度(du)是泡沫塑(su)料(liao)的幾倍甚至幾十倍，其汽(qi)化(hua)(hua)速度(du)遠比泡沫塑(su)料(liao)慢且汽(qi)化(hua)(hua)溫度(du)高，當膠還沒有(you)汽(qi)化(hua)(hua)時金屬液(ye)上升(sheng)而將膠裹住，在隨后的冷(leng)卻過程中(zhong)不斷汽(qi)化(hua)(hua)，從而在鑄鐵平臺(tai)鑄件中(zhong)形(xing)成氣孔(kong)(kong)。
（4）水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)也是形成(cheng)鑄鐵平臺(tai)氣(qi)(qi)孔的(de)(de)(de)因素之一(yi)(yi)，澆注(zhu)時(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)的(de)(de)(de)來源主(zhu)要(yao)有(you)以下幾方面：一(yi)(yi)是涂(tu)料(liao)(liao)沒有(you)烘(hong)干(gan)，或是由(you)于(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)基涂(tu)料(liao)(liao)中(zhong)含有(you)CMC、聚乙烯醇、白乳膠、淀粉等youji粘結(jie)(jie)劑(ji)，如果掛(gua)有(you)涂(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)模樣烘(hong)干(gan)后(hou)不(bu)(bu)能及時(shi)澆注(zhu)， 會(hui)吸收空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)。另外，涂(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)膨潤土(tu)等懸浮劑(ji)多(duo)含有(you)結(jie)(jie)構(gou)水(shui)(shui)(shui)(shui)和結(jie)(jie)合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)，由(you)于(yu)(yu)模樣烘(hong)干(gan)溫度一(yi)(yi)般只(zhi)有(you)40℃左(zuo)右，其結(jie)(jie)構(gou)水(shui)(shui)(shui)(shui)和結(jie)(jie)合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)一(yi)(yi)般仍(reng)存留于(yu)(yu)涂(tu)料(liao)(liao)中(zhong)，這(zhe)部分(fen)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)在高溫鋼(gang)液的(de)(de)(de)作用下汽化；二是泡沫塑料(liao)(liao)模樣由(you)于(yu)(yu)干(gan)燥(zao)不(bu)(bu)充分(fen)，泡沫粒珠(zhu)中(zhong)仍(reng)殘(can)留較多(duo)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)；三是來自型(xing)砂中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)。
2.析出性氣(qi)孔的成因(yin)
析(xi)出(chu)性氣(qi)孔(kong)是指(zhi)在熔煉過程(cheng)中(zhong)金(jin)(jin)屬液(ye)吸(xi)(xi)氣(qi)，在金(jin)(jin)屬凝固過程(cheng)中(zhong)，多(duo)(duo)金(jin)(jin)屬中(zhong)析(xi)出(chu)而(er)形成(cheng)氣(qi)孔(kong)。當金(jin)(jin)屬液(ye)吸(xi)(xi)入(ru)水(shui)蒸氣(qi)時，在高溫金(jin)(jin)屬液(ye)的熱作用下(xia)，水(shui)裂(lie)解產生氫(qing)氣(qi)，氫(qing)氣(qi)溶(rong)解后裂(lie)解成(cheng)氫(qing)原(yuan)子，這(zhe)些原(yuan)因(yin)在金(jin)(jin)屬液(ye)的凝固過程(cheng)中(zhong)重新聚(ju)合，生成(cheng)氫(qing)氣(qi)，無法排(pai)出(chu)， 形成(cheng)了析(xi)出(chu)性氣(qi)孔(kong)缺陷。這(zhe)種氣(qi)孔(kong) 點：氣(qi)壁比較(jiao)光滑，有(you)金(jin)(jin)屬光澤，氣(qi)孔(kong)比較(jiao)小但數目(mu)較(jiao)多(duo)(duo)。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分析(xi)可知，澆(jiao)注過(guo)程中，澆(jiao)注時間(jian)過(guo)短，充型過(guo)快，泡沫塑料模(mo)(mo)樣(yang)不能被(bei)迅速汽(qi)化，粘接泡沫塑料模(mo)(mo)樣(yang)用(yong)(yong)粘結劑使用(yong)(yong)不當，是造(zao)成鑄鐵平臺鑄件氣孔的主要原(yuan)因。另外，澆(jiao)注系(xi)統設計不合理，還(huan)有模(mo)(mo)樣(yang)、涂料及澆(jiao)注等方面的因素。
1.減少(shao)泡沫塑料模樣的發氣(qi)量，降低發氣(qi)速(su)度
（1）在保證(zheng)模(mo)(mo)樣強度(du)、剛(gang)度(du)的前提下，盡量減少模(mo)(mo)樣的密度(du)，從而減少發氣量；將(jiang)直澆道、冒口及厚大(da)部位做成(cheng)空心塑(su)料(liao)模(mo)(mo)樣（目(mu)前我廠采(cai)用的泡(pao)沫塑(su)料(liao)密度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減(jian)少澆注(zhu)系統的尺寸，降(jiang)低澆注(zhu)速度從而降(jiang)低聚苯乙烯的發氣速度，使產(chan)生的氣體(ti)通過(guo)涂(tu)料層得以(yi)及(ji)時排(pai)出而不進(jin)入(ru)鋼(gang)液(ye)。模樣充(chong)足的汽化時間也使其汽化率(lv)提高，減(jian)少了聚集在鋼(gang)液(ye)與涂(tu)料層界面的液(ye)態殘留(liu)物，避免在輪緣的側(ce)面形(xing)成氣孔(kong)。
2.使用發氣量低的粘(zhan)結劑
粘結劑用(yong)量越(yue)少越(yue)好，好冒口(kou)與產品整體一次成形(xing)，或(huo)使用(yong)插接(jie)或(huo)鋼釘連接(jie)，或(huo)粘結劑與鋼釘聯合使用(yong)。
3.保證(zheng)涂料質量
（1）選用高(gao)溫(wen)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)好的(de)涂料(liao)，增加(jia)涂層的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)和潤濕(shi)性(xing)，降低氣(qi)(qi)隙(xi)空腔的(de)氣(qi)(qi)壓，以保證鑄鐵平(ping)臺(tai)金屬(shu)液平(ping)穩(wen)充型。在干砂(sha)消(xiao)失模(mo)鑄造中(zhong)，由于使用干砂(sha)造型，干砂(sha)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)遠(yuan)高(gao)于涂料(liao)的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)，涂料(liao)的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)主(zhu)要取決于涂料(liao)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)的(de)大(da)小。當涂料(liao)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)較(jiao)小時，涂料(liao)的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)遠(yuan)小于模(mo)樣的(de)熱解速度(du)，合(he)金液流(liu)前的(de)氣(qi)(qi)隙(xi)中(zhong)的(de)壓力很(hen)(hen)高(gao)，合(he)液態金屬(shu)流(liu)動(dong)前沿很(hen)(hen)不(bu)穩(wen)定，造成卷氣(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)。
（2）涂料掛涂要均勻，具有高的高溫(wen)強度，以減少涂層厚度，一般控制在0.5~1mm即可。
（3）涂層應(ying)充分(fen)烘(hong)干(gan)，烘(hong)干(gan)的模(mo)樣應(ying)及時澆注，避(bi)免受潮。
4.選(xuan)擇正確的(de)澆注工藝(yi)
（1）澆注(zhu)位置應盡(jin)量使重(zhong)要的(de)大(da)表面處于豎直(zhi)或傾斜狀態，有(you)利(li)于金屬液的(de)平穩充型(xing)和(he)塑(su)料模樣的(de)逐漸(jian)汽化，使氣隙壓力較(jiao)小(xiao)及保持平衡(heng)。
（2）澆(jiao)注(zhu)系統(tong)優(you)先選用封閉式的(de)底注(zhu)、階梯澆(jiao)注(zhu)或側注(zhu)，保證金(jin)屬液的(de)平(ping)穩流動及避免(mian)澆(jiao)注(zhu)過程(cheng)中(zhong)大(da)量空氣進(jin)入(ru)型腔。
（3）提高金屬液的(de)澆(jiao)注溫度(du)，減小(xiao)澆(jiao)注速度(du)，有(you)利于泡沫塑料模樣的(de)充分汽化(hua)和迅速地(di)排出。實踐(jian)證(zheng)明提高澆(jiao)注溫度(du)可youxiao地(di)減小(xiao)氣孔等一系列(lie)鑄造缺陷。鑄鋼件澆(jiao)注溫度(du)應在1600℃以上，此時應保(bao)證(zheng)涂料有(you)較高的(de)高溫強(qiang)度(du)，否則會導(dao)致較嚴重的(de)粘砂(sha)。
（4）堅持(chi)“慢(man)(man)-快-慢(man)(man)”的澆注原則。先用小流量金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)點通直澆道，在用大流量快速充(chong)滿澆口(kou)杯封閉直澆道，保(bao)(bao)證真空度(du)，直到(dao)澆口(kou)杯金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)不在下沉時(shi)為止。由澆入(ru)的鋼液(ye)(ye)(ye)量估計液(ye)(ye)(ye)面快達到(dao)鑄件頂(ding)面時(shi)，放慢(man)(man)澆注速度(du)，減少金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)流量，保(bao)(bao)證金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)中的或可能侵入(ru)的氣體逸(yi)出(chu)涂層或從金(jin)屬(shu)(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)析出(chu)。
5.澆注前應對(dui)鋼液進(jin)行充分除(chu)氣(qi)
（1）清(qing)潔(jie)爐料， 別是鐵(tie)銹嚴重的爐料應(ying)經除銹處理(li)。
（2）快速熔(rong)煉，縮短高溫(wen)熔(rong)煉時間。
（3）充分脫氧，用鋁量一般為0.04～0.06，不超過(guo)0.15。
另外，型砂(sha)要干燥(zao)，不使用含水分(fen)或潮濕的型砂(sha)。鑄鐵平臺(tai)的真空負壓度(du)一般應控制在0.05～0.06MPa為宜(yi)。
通過以(yi)(yi)上綜(zong)合措施的(de)實施，不但基(ji)本(ben)解(jie)決了鑄鐵平臺的(de)氣(qi)孔缺陷，同時還減少其他品種(zhong)鑄鐵件(jian)氣(qi)縮孔現象，成品率(lv)達90以(yi)(yi)上。
