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)性氣孔的成因
侵入性(xing)氣孔是消失模鑄(zhu)(zhu)造鑄(zhu)(zhu)鐵平臺鑄(zhu)(zhu)件氣孔產生(sheng)的主要形式，其(qi)形成原因有以下幾方面。
（1）澆注(zhu)過程中(zhong)，澆注(zhu)時間過短，充(chong)型(xing)過快(kuai)，泡沫塑料模樣不能被(bei)(bei)迅速(su)汽化(hua)，裂(lie)解的液(ye)(ye)態(tai)產物進入金屬液(ye)(ye)中(zhong)，鑄(zhu)件(jian)凝固后(hou)，氣(qi)體不能被(bei)(bei)排出，而(er)在鑄(zhu)件(jian)中(zhong)形成(cheng)氣(qi)孔。
（2）泡沫(mo)塑料模(mo)樣的(de)發氣(qi)量隨澆注(zhu)(zhu)溫(wen)度的(de)升(sheng)高而急(ji)劇(ju)zengda，圖2為澆注(zhu)(zhu)時(shi)(shi)氣(qi)體(ti)壓力隨澆注(zhu)(zhu)時(shi)(shi)間的(de)變化，可(ke)以看出，澆注(zhu)(zhu)的(de)瞬間氣(qi)體(ti)壓力急(ji)劇(ju)升(sheng)高，由于鑄鋼澆注(zhu)(zhu)溫(wen)度較高，澆注(zhu)(zhu)時(shi)(shi)瞬間發氣(qi)量很(hen)大，氣(qi)體(ti)不能被及時(shi)(shi)排出， 別是(shi)鋼液在紊流(liu)狀態時(shi)(shi)將氣(qi)體(ti)卷入(ru)其(qi)中(zhong)，形成(cheng)氣(qi)孔。
（3）粘(zhan)接(jie)泡(pao)沫塑料(liao)模樣(yang)用(yong)粘(zhan)結(jie)劑使用(yong)不當(dang)是形成侵入性氣(qi)孔(kong)的(de)(de)重(zhong)要原因。實際生產(chan)(chan)中(zhong)發現，鑄(zhu)鋼件(jian)在(zai)泡(pao)沫塑料(liao)模樣(yang)粘(zhan)接(jie)處往往產(chan)(chan)生大量的(de)(de)氣(qi)孔(kong)。如果用(yong)插接(jie)或鋼釘連(lian)接(jie)泡(pao)沫塑料(liao)模樣(yang)，該處 不會產(chan)(chan)生氣(qi)孔(kong)。這是由(you)于連(lian)接(jie)處使用(yong)了較多的(de)(de)粘(zhan)結(jie)劑，無論用(yong)851膠(jiao)還是AB膠(jiao)，其(qi)(qi)密(mi)度(du)(du)是泡(pao)沫塑料(liao)的(de)(de)幾倍(bei)甚至幾十倍(bei)，其(qi)(qi)汽(qi)化(hua)(hua)速度(du)(du)遠比(bi)泡(pao)沫塑料(liao)慢且汽(qi)化(hua)(hua)溫度(du)(du)高，當(dang)膠(jiao)還沒有汽(qi)化(hua)(hua)時(shi)金屬液上(shang)升而將(jiang)膠(jiao)裹住，在(zai)隨(sui)后的(de)(de)冷(leng)卻過程(cheng)中(zhong)不斷(duan)汽(qi)化(hua)(hua)，從而在(zai)鑄(zhu)鐵(tie)平臺鑄(zhu)件(jian)中(zhong)形成氣(qi)孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)(shui)(shui)分也是(shi)形成(cheng)鑄鐵平臺氣(qi)孔的(de)因素(su)之一(yi)，澆注(zhu)時水(shui)(shui)(shui)(shui)分的(de)來(lai)(lai)源(yuan)主要(yao)有(you)以下幾方(fang)面：一(yi)是(shi)涂(tu)料沒有(you)烘(hong)干(gan)，或是(shi)由(you)于(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)基涂(tu)料中(zhong)(zhong)含有(you)CMC、聚乙烯醇、白乳膠、淀粉等youji粘結(jie)劑，如果掛有(you)涂(tu)料的(de)模(mo)(mo)(mo)樣(yang)烘(hong)干(gan)后不能及(ji)時澆注(zhu)， 會吸(xi)收空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分。另外(wai)，涂(tu)料的(de)膨(peng)潤土等懸(xuan)浮劑多含有(you)結(jie)構(gou)水(shui)(shui)(shui)(shui)和結(jie)合水(shui)(shui)(shui)(shui)，由(you)于(yu)(yu)模(mo)(mo)(mo)樣(yang)烘(hong)干(gan)溫度一(yi)般只(zhi)有(you)40℃左右，其(qi)結(jie)構(gou)水(shui)(shui)(shui)(shui)和結(jie)合水(shui)(shui)(shui)(shui)一(yi)般仍(reng)存留于(yu)(yu)涂(tu)料中(zhong)(zhong)，這部(bu)分水(shui)(shui)(shui)(shui)分在高溫鋼液的(de)作用下汽化；二是(shi)泡(pao)沫(mo)(mo)塑料模(mo)(mo)(mo)樣(yang)由(you)于(yu)(yu)干(gan)燥不充分，泡(pao)沫(mo)(mo)粒珠(zhu)中(zhong)(zhong)仍(reng)殘留較(jiao)多的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)氣(qi)；三是(shi)來(lai)(lai)自型(xing)砂中(zhong)(zhong)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分。
2.析出(chu)性氣孔的成因
析出(chu)性(xing)氣(qi)孔是指在(zai)熔煉過(guo)程中(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液吸氣(qi)，在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)凝固過(guo)程中(zhong)，多(duo)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)析出(chu)而形成氣(qi)孔。當(dang)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液吸入水(shui)蒸(zheng)氣(qi)時，在(zai)高溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液的(de)熱作用下，水(shui)裂解(jie)產生氫(qing)氣(qi)，氫(qing)氣(qi)溶解(jie)后(hou)裂解(jie)成氫(qing)原子(zi)，這些原因在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液的(de)凝固過(guo)程中(zhong)重新聚(ju)合，生成氫(qing)氣(qi)，無法排出(chu)， 形成了析出(chu)性(xing)氣(qi)孔缺陷。這種氣(qi)孔 點(dian)：氣(qi)壁比(bi)較光滑，有(you)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)光澤，氣(qi)孔比(bi)較小(xiao)但數目較多(duo)。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分析可知，澆注(zhu)(zhu)(zhu)過(guo)程中，澆注(zhu)(zhu)(zhu)時間過(guo)短，充型過(guo)快，泡沫(mo)塑料模樣不能(neng)被迅速汽(qi)化(hua)，粘接泡沫(mo)塑料模樣用(yong)粘結劑使用(yong)不當，是造成(cheng)鑄鐵平臺鑄件氣孔的主要原因。另外(wai)，澆注(zhu)(zhu)(zhu)系(xi)統設計不合理(li)，還有模樣、涂料及澆注(zhu)(zhu)(zhu)等(deng)方(fang)面的因素。
1.減少泡沫塑料(liao)模樣的發氣(qi)量，降低發氣(qi)速度
（1）在保證模樣強度(du)、剛度(du)的(de)前提下，盡(jin)量減少(shao)模樣的(de)密度(du)，從而減少(shao)發氣量；將直澆道、冒口及厚大(da)部位做成空心(xin)塑(su)料模樣（目前我廠(chang)采用的(de)泡(pao)沫(mo)塑(su)料密度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減(jian)少澆注系統的尺寸，降(jiang)低(di)澆注速度從而降(jiang)低(di)聚苯乙(yi)烯的發氣速度，使產生的氣體通過涂料(liao)層(ceng)得以(yi)及(ji)時(shi)排出而不(bu)進(jin)入鋼液。模樣充足的汽(qi)化(hua)時(shi)間也使其汽(qi)化(hua)率(lv)提高，減(jian)少了聚集(ji)在鋼液與涂料(liao)層(ceng)界面的液態殘(can)留(liu)物(wu)，避免(mian)在輪緣(yuan)的側面形(xing)成氣孔(kong)。
2.使用(yong)發(fa)氣量低的(de)粘結(jie)劑
粘(zhan)結劑用(yong)量越少越好，好冒(mao)口與(yu)產品整體一(yi)次(ci)成形，或(huo)使用(yong)插接(jie)或(huo)鋼釘連接(jie)，或(huo)粘(zhan)結劑與(yu)鋼釘聯合使用(yong)。
3.保證(zheng)涂(tu)料質量(liang)
（1）選用(yong)高(gao)溫(wen)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)好的(de)(de)涂(tu)(tu)料，增(zeng)加涂(tu)(tu)層的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)和潤濕性(xing)(xing)(xing)，降低氣(qi)(qi)(qi)隙空腔的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)壓，以(yi)保證鑄鐵平臺金(jin)屬(shu)液平穩充(chong)型(xing)。在干砂消失(shi)模鑄造(zao)(zao)中，由于(yu)(yu)(yu)使用(yong)干砂造(zao)(zao)型(xing)，干砂透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)遠高(gao)于(yu)(yu)(yu)涂(tu)(tu)料的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)，涂(tu)(tu)料的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)主要取決于(yu)(yu)(yu)涂(tu)(tu)料透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)大小(xiao)。當涂(tu)(tu)料透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)小(xiao)時，涂(tu)(tu)料的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)遠小(xiao)于(yu)(yu)(yu)模樣(yang)的(de)(de)熱(re)解速度，合(he)金(jin)液流(liu)前的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)隙中的(de)(de)壓力很高(gao)，合(he)液態金(jin)屬(shu)流(liu)動前沿很不穩定，造(zao)(zao)成卷氣(qi)(qi)(qi)與(yu)吸氣(qi)(qi)(qi)。
（2）涂(tu)料(liao)掛涂(tu)要均勻，具有高的高溫強(qiang)度，以減少(shao)涂(tu)層厚度，一般控制在(zai)0.5~1mm即可。
（3）涂(tu)層應(ying)充(chong)分(fen)烘(hong)(hong)干(gan)，烘(hong)(hong)干(gan)的模樣應(ying)及時澆注(zhu)，避(bi)免受潮。
4.選擇(ze)正確(que)的澆(jiao)注工藝
（1）澆注位置應盡量(liang)使重要(yao)的大表面處于(yu)豎直或傾斜狀態，有利于(yu)金屬液的平(ping)(ping)穩(wen)充型和塑料模樣的逐漸汽化，使氣隙壓力較小(xiao)及保(bao)持(chi)平(ping)(ping)衡(heng)。
（2）澆(jiao)注系統(tong)優(you)先選用封(feng)閉式的(de)底(di)注、階梯澆(jiao)注或側(ce)注，保證(zheng)金(jin)屬液的(de)平(ping)穩(wen)流動(dong)及避免澆(jiao)注過程中大量空氣進入型腔。
（3）提高金屬液的澆注(zhu)溫度(du)，減(jian)小澆注(zhu)速度(du)，有利于(yu)泡沫塑料(liao)模樣的充分汽化和(he)迅速地排出。實踐證明提高澆注(zhu)溫度(du)可youxiao地減(jian)小氣(qi)孔等一系(xi)列鑄(zhu)造缺陷。鑄(zhu)鋼件澆注(zhu)溫度(du)應(ying)在1600℃以上，此(ci)時應(ying)保證涂料(liao)有較(jiao)高的高溫強度(du)，否(fou)則(ze)會導致(zhi)較(jiao)嚴重的粘砂。
（4）堅持“慢-快-慢”的(de)澆(jiao)注(zhu)原則。先(xian)用小流(liu)(liu)(liu)量金屬(shu)(shu)液(ye)點(dian)通直澆(jiao)道，在(zai)用大流(liu)(liu)(liu)量快速充滿澆(jiao)口杯封閉直澆(jiao)道，保證(zheng)真空度(du)，直到澆(jiao)口杯金屬(shu)(shu)液(ye)不在(zai)下(xia)沉時為止。由(you)澆(jiao)入(ru)的(de)鋼液(ye)量估計液(ye)面(mian)快達到鑄件頂面(mian)時，放慢澆(jiao)注(zhu)速度(du)，減少金屬(shu)(shu)液(ye)流(liu)(liu)(liu)量，保證(zheng)金屬(shu)(shu)液(ye)中(zhong)的(de)或可(ke)能侵入(ru)的(de)氣體逸出(chu)涂層(ceng)或從(cong)金屬(shu)(shu)液(ye)析出(chu)。
5.澆(jiao)注(zhu)前應對鋼(gang)液進(jin)行充(chong)分除(chu)氣
（1）清潔爐(lu)料(liao)， 別是鐵銹嚴重的爐(lu)料(liao)應經除銹處理。
（2）快(kuai)速熔(rong)煉，縮短高溫熔(rong)煉時間。
（3）充分脫(tuo)氧，用(yong)鋁量一般為0.04～0.06，不超過0.15。
另外，型砂要干燥，不使用(yong)含水分或潮濕的(de)型砂。鑄(zhu)鐵(tie)平臺的(de)真(zhen)空負壓(ya)度(du)一般應控制在0.05～0.06MPa為宜。
通(tong)過以上綜合措施(shi)的實施(shi)，不但基本解(jie)決了鑄鐵(tie)(tie)平臺的氣孔缺陷，同時還減少(shao)其他品種鑄鐵(tie)(tie)件氣縮孔現象(xiang)，成品率達90以上。
