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
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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(kong)的成因
侵入性氣(qi)孔是消失(shi)模鑄(zhu)造鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣(qi)孔產生(sheng)的主(zhu)要形式，其形成原因有以下幾(ji)方面。
（1）澆注過程中，澆注時間(jian)過短，充型過快，泡沫塑料模樣不能(neng)被迅速汽化(hua)，裂解的液態產物(wu)進(jin)入金屬液中，鑄(zhu)件凝固后，氣體不能(neng)被排出，而(er)在鑄(zhu)件中形成氣孔(kong)。
（2）泡沫(mo)塑料模樣的(de)(de)發氣量(liang)隨澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度的(de)(de)升(sheng)高而急劇(ju)zengda，圖(tu)2為澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)氣體壓力隨澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)間(jian)的(de)(de)變(bian)化，可以看出(chu)，澆(jiao)注(zhu)(zhu)的(de)(de)瞬間(jian)氣體壓力急劇(ju)升(sheng)高，由于鑄(zhu)鋼澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度較(jiao)高，澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)瞬間(jian)發氣量(liang)很大，氣體不能(neng)被及時(shi)排(pai)出(chu)， 別是鋼液在紊流狀(zhuang)態時(shi)將氣體卷入其中，形(xing)成氣孔。
（3）粘接(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)模樣(yang)(yang)用粘結劑使用不當(dang)是(shi)形成(cheng)侵入性(xing)氣(qi)孔(kong)的(de)重(zhong)要原因。實際生產(chan)中(zhong)(zhong)發(fa)現，鑄(zhu)鋼件在(zai)泡(pao)(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)模樣(yang)(yang)粘接(jie)處往往產(chan)生大量的(de)氣(qi)孔(kong)。如果(guo)用插接(jie)或鋼釘連接(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)模樣(yang)(yang)，該處 不會(hui)產(chan)生氣(qi)孔(kong)。這是(shi)由于連接(jie)處使用了較(jiao)多的(de)粘結劑，無論用851膠(jiao)還(huan)是(shi)AB膠(jiao)，其密(mi)度(du)是(shi)泡(pao)(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)的(de)幾倍甚至幾十倍，其汽(qi)化(hua)速度(du)遠比(bi)泡(pao)(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)慢且汽(qi)化(hua)溫度(du)高(gao)，當(dang)膠(jiao)還(huan)沒(mei)有(you)汽(qi)化(hua)時金屬液(ye)上升(sheng)而(er)將(jiang)膠(jiao)裹住，在(zai)隨后(hou)的(de)冷(leng)卻過程中(zhong)(zhong)不斷汽(qi)化(hua)，從而(er)在(zai)鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件中(zhong)(zhong)形成(cheng)氣(qi)孔(kong)。
（4）水(shui)分也是(shi)(shi)形成(cheng)鑄鐵平臺氣(qi)孔的(de)(de)因素之一(yi)，澆注時(shi)(shi)水(shui)分的(de)(de)來源主(zhu)要有(you)以下幾方(fang)面：一(yi)是(shi)(shi)涂料(liao)沒(mei)有(you)烘干(gan)，或是(shi)(shi)由于水(shui)基涂料(liao)中(zhong)(zhong)含有(you)CMC、聚乙(yi)烯(xi)醇(chun)、白乳(ru)膠、淀粉等youji粘結(jie)劑，如果掛(gua)有(you)涂料(liao)的(de)(de)模(mo)(mo)樣烘干(gan)后不能及時(shi)(shi)澆注， 會吸收空氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)水(shui)分。另外，涂料(liao)的(de)(de)膨潤土等懸浮劑多(duo)含有(you)結(jie)構水(shui)和結(jie)合(he)水(shui)，由于模(mo)(mo)樣烘干(gan)溫度一(yi)般只有(you)40℃左右(you)，其結(jie)構水(shui)和結(jie)合(he)水(shui)一(yi)般仍(reng)存留(liu)于涂料(liao)中(zhong)(zhong)，這(zhe)部分水(shui)分在高溫鋼(gang)液的(de)(de)作用下汽化；二(er)是(shi)(shi)泡(pao)沫塑料(liao)模(mo)(mo)樣由于干(gan)燥不充分，泡(pao)沫粒珠中(zhong)(zhong)仍(reng)殘(can)留(liu)較多(duo)的(de)(de)水(shui)蒸氣(qi)；三是(shi)(shi)來自型砂中(zhong)(zhong)的(de)(de)水(shui)分。
2.析出性氣孔的成(cheng)因
析出(chu)性氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)是指在熔煉過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)液(ye)吸氣(qi)(qi)，在金(jin)(jin)屬(shu)凝(ning)(ning)固過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，多(duo)金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)析出(chu)而(er)形(xing)成氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)。當金(jin)(jin)屬(shu)液(ye)吸入水(shui)蒸氣(qi)(qi)時，在高溫金(jin)(jin)屬(shu)液(ye)的(de)熱(re)作(zuo)用下，水(shui)裂解(jie)產(chan)生(sheng)氫(qing)氣(qi)(qi)，氫(qing)氣(qi)(qi)溶解(jie)后裂解(jie)成氫(qing)原子(zi)，這(zhe)些原因在金(jin)(jin)屬(shu)液(ye)的(de)凝(ning)(ning)固過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)重(zhong)新聚合，生(sheng)成氫(qing)氣(qi)(qi)，無法排(pai)出(chu)， 形(xing)成了析出(chu)性氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)缺陷。這(zhe)種氣(qi)(qi)孔(kong)(kong) 點(dian)：氣(qi)(qi)壁(bi)比(bi)較(jiao)光(guang)(guang)滑，有金(jin)(jin)屬(shu)光(guang)(guang)澤，氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)比(bi)較(jiao)小(xiao)但數目較(jiao)多(duo)。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由(you)以(yi)上分析可(ke)知，澆(jiao)注過(guo)程中，澆(jiao)注時間過(guo)短(duan)，充(chong)型過(guo)快，泡(pao)沫(mo)(mo)塑料(liao)模(mo)樣(yang)(yang)不能(neng)被迅(xun)速(su)汽(qi)化，粘接泡(pao)沫(mo)(mo)塑料(liao)模(mo)樣(yang)(yang)用粘結(jie)劑使用不當，是(shi)造成鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣(qi)孔的(de)主(zhu)要原因。另外(wai)，澆(jiao)注系(xi)統設(she)計不合理，還有模(mo)樣(yang)(yang)、涂料(liao)及澆(jiao)注等方(fang)面的(de)因素(su)。
1.減少泡沫塑料模(mo)樣的發氣(qi)量，降低發氣(qi)速度
（1）在保證模(mo)樣(yang)強(qiang)度(du)(du)、剛度(du)(du)的前(qian)提(ti)下，盡量減(jian)少模(mo)樣(yang)的密度(du)(du)，從而減(jian)少發氣量；將直澆道(dao)、冒口及厚大部位做成空心塑料(liao)模(mo)樣(yang)（目前(qian)我(wo)廠采用的泡沫塑料(liao)密度(du)(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少(shao)澆(jiao)(jiao)注(zhu)系統的尺寸(cun)，降低澆(jiao)(jiao)注(zhu)速度從而降低聚苯乙(yi)烯的發氣(qi)(qi)速度，使(shi)產生的氣(qi)(qi)體通過涂料層得以及時排出而不進入(ru)鋼液。模樣充足的汽化時間也使(shi)其汽化率提高，減少(shao)了聚集(ji)在鋼液與涂料層界(jie)面(mian)的液態(tai)殘(can)留物(wu)，避(bi)免在輪緣的側面(mian)形(xing)成氣(qi)(qi)孔。
2.使用發(fa)氣量低的粘結劑
粘(zhan)結(jie)劑(ji)用(yong)量越少(shao)越好(hao)，好(hao)冒(mao)口與產品整體(ti)一次成形，或(huo)使(shi)用(yong)插(cha)接或(huo)鋼釘(ding)連(lian)接，或(huo)粘(zhan)結(jie)劑(ji)與鋼釘(ding)聯合使(shi)用(yong)。
3.保證(zheng)涂料(liao)質(zhi)量
（1）選用(yong)(yong)高溫(wen)透(tou)氣(qi)(qi)性好的(de)(de)涂(tu)(tu)(tu)料(liao)，增加涂(tu)(tu)(tu)層的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性和潤濕性，降低(di)氣(qi)(qi)隙空腔的(de)(de)氣(qi)(qi)壓(ya)，以保證(zheng)鑄鐵平臺金屬(shu)液(ye)平穩充(chong)型。在干(gan)砂消(xiao)失模鑄造中(zhong)，由于使(shi)用(yong)(yong)干(gan)砂造型，干(gan)砂透(tou)氣(qi)(qi)性遠(yuan)高于涂(tu)(tu)(tu)料(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性，涂(tu)(tu)(tu)料(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性主(zhu)要取決于涂(tu)(tu)(tu)料(liao)透(tou)氣(qi)(qi)性的(de)(de)大小。當涂(tu)(tu)(tu)料(liao)透(tou)氣(qi)(qi)性較(jiao)小時，涂(tu)(tu)(tu)料(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)性遠(yuan)小于模樣(yang)的(de)(de)熱解(jie)速度，合金液(ye)流(liu)前的(de)(de)氣(qi)(qi)隙中(zhong)的(de)(de)壓(ya)力很高，合液(ye)態金屬(shu)流(liu)動前沿(yan)很不穩定，造成卷(juan)氣(qi)(qi)與吸(xi)氣(qi)(qi)。
（2）涂(tu)料(liao)掛涂(tu)要均勻，具有高的高溫強度(du)，以減少涂(tu)層厚度(du)，一般(ban)控制在0.5~1mm即可。
（3）涂層應充(chong)分烘(hong)干，烘(hong)干的模(mo)樣應及時澆注，避免(mian)受潮。
4.選擇正(zheng)確的澆(jiao)注工(gong)藝
（1）澆注位置應盡量使重要的大表面(mian)處于豎直或(huo)傾斜狀態，有(you)利于金(jin)屬液的平(ping)穩充型和塑料(liao)模樣的逐漸(jian)汽化，使氣(qi)隙壓力較(jiao)小及保(bao)持平(ping)衡。
（2）澆(jiao)注(zhu)系統優先(xian)選用封閉式的底注(zhu)、階梯(ti)澆(jiao)注(zhu)或側(ce)注(zhu)，保證金屬(shu)液的平穩流動及避免澆(jiao)注(zhu)過程中(zhong)大量空氣(qi)進(jin)入型腔。
（3）提高(gao)金屬液的澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)，減(jian)小澆(jiao)注(zhu)(zhu)速(su)度(du)，有利于(yu)泡(pao)沫(mo)塑料模樣的充分汽(qi)化和迅(xun)速(su)地(di)排出。實踐(jian)證明提高(gao)澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)可(ke)youxiao地(di)減(jian)小氣(qi)孔等一系列(lie)鑄造缺陷。鑄鋼(gang)件澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)應在1600℃以上，此時應保證涂料有較高(gao)的高(gao)溫強度(du)，否則會導致較嚴(yan)重的粘砂。
（4）堅(jian)持“慢(man)-快(kuai)-慢(man)”的(de)澆(jiao)(jiao)注原則。先用小流量(liang)金(jin)屬液(ye)(ye)點通直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)道，在用大流量(liang)快(kuai)速充滿澆(jiao)(jiao)口(kou)杯封閉(bi)直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)道，保(bao)(bao)證真空度(du)，直(zhi)(zhi)到(dao)(dao)澆(jiao)(jiao)口(kou)杯金(jin)屬液(ye)(ye)不在下沉時為(wei)止。由(you)澆(jiao)(jiao)入的(de)鋼(gang)液(ye)(ye)量(liang)估(gu)計液(ye)(ye)面快(kuai)達到(dao)(dao)鑄件頂面時，放(fang)慢(man)澆(jiao)(jiao)注速度(du)，減(jian)少金(jin)屬液(ye)(ye)流量(liang)，保(bao)(bao)證金(jin)屬液(ye)(ye)中的(de)或可能侵入的(de)氣體逸(yi)出涂(tu)層(ceng)或從(cong)金(jin)屬液(ye)(ye)析(xi)出。
5.澆注前應對鋼液進行充分除氣(qi)
（1）清潔爐料， 別是(shi)鐵(tie)銹(xiu)(xiu)嚴(yan)重的爐料應經除銹(xiu)(xiu)處理。
（2）快速熔煉(lian)，縮短高溫熔煉(lian)時間。
（3）充分(fen)脫氧，用鋁量(liang)一般為(wei)0.04～0.06，不(bu)超過(guo)0.15。
另外(wai)，型砂(sha)(sha)要干燥，不使(shi)用含(han)水分或潮濕(shi)的型砂(sha)(sha)。鑄鐵(tie)平臺的真(zhen)空負(fu)壓(ya)度(du)一般應控制在0.05～0.06MPa為宜(yi)。
通過以上(shang)綜(zong)合措施的實施，不但基(ji)本解(jie)決(jue)了(le)鑄鐵(tie)平臺(tai)的氣孔缺陷，同(tong)時還減少其他(ta)品(pin)種鑄鐵(tie)件氣縮孔現象，成品(pin)率達(da)90以上(shang)。
