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(xing)氣孔的(de)成(cheng)因
侵入(ru)性氣孔是消失模鑄(zhu)造(zao)鑄(zhu)鐵平臺(tai)鑄(zhu)件氣孔產生的(de)主要形式，其形成(cheng)原(yuan)因有以下幾方面。
（1）澆(jiao)注(zhu)過(guo)程(cheng)中，澆(jiao)注(zhu)時間過(guo)短(duan)，充(chong)型(xing)過(guo)快(kuai)，泡沫塑料(liao)模樣(yang)不能(neng)(neng)被迅(xun)速汽化，裂解的液態產物進入金屬液中，鑄件(jian)(jian)凝固(gu)后(hou)，氣(qi)體(ti)不能(neng)(neng)被排出，而(er)在鑄件(jian)(jian)中形(xing)成氣(qi)孔(kong)。
（2）泡沫塑料模樣的發氣(qi)(qi)(qi)量隨(sui)澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度的升高(gao)而急(ji)劇(ju)zengda，圖(tu)2為澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)壓力隨(sui)澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)間(jian)的變化，可以看出(chu)，澆(jiao)注(zhu)(zhu)的瞬間(jian)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)壓力急(ji)劇(ju)升高(gao)，由(you)于鑄鋼澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度較高(gao)，澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)瞬間(jian)發氣(qi)(qi)(qi)量很大，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)不能(neng)被及(ji)時(shi)排出(chu)， 別是鋼液在紊流狀態時(shi)將氣(qi)(qi)(qi)體(ti)卷(juan)入其中(zhong)，形成氣(qi)(qi)(qi)孔。
（3）粘(zhan)接(jie)泡沫塑料(liao)(liao)模(mo)(mo)樣(yang)用粘(zhan)結劑使用不(bu)當是(shi)形成(cheng)侵入性氣(qi)孔(kong)的(de)(de)(de)重要原因。實(shi)際生產中發現，鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)件在泡沫塑料(liao)(liao)模(mo)(mo)樣(yang)粘(zhan)接(jie)處(chu)(chu)往(wang)(wang)往(wang)(wang)產生大量(liang)的(de)(de)(de)氣(qi)孔(kong)。如果用插(cha)接(jie)或鋼(gang)釘連接(jie)泡沫塑料(liao)(liao)模(mo)(mo)樣(yang)，該處(chu)(chu) 不(bu)會產生氣(qi)孔(kong)。這是(shi)由(you)于連接(jie)處(chu)(chu)使用了較多的(de)(de)(de)粘(zhan)結劑，無論用851膠(jiao)還是(shi)AB膠(jiao)，其密度(du)是(shi)泡沫塑料(liao)(liao)的(de)(de)(de)幾倍(bei)甚至幾十(shi)倍(bei)，其汽(qi)(qi)化(hua)速度(du)遠比泡沫塑料(liao)(liao)慢且(qie)汽(qi)(qi)化(hua)溫度(du)高(gao)，當膠(jiao)還沒(mei)有汽(qi)(qi)化(hua)時金屬液(ye)上升(sheng)而(er)將膠(jiao)裹住，在隨(sui)后的(de)(de)(de)冷卻過程中不(bu)斷汽(qi)(qi)化(hua)，從而(er)在鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)平臺鑄(zhu)(zhu)件中形成(cheng)氣(qi)孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)分(fen)(fen)也(ye)是(shi)(shi)(shi)形(xing)成鑄鐵平臺氣孔的(de)(de)(de)(de)(de)因素之一(yi)，澆注時(shi)(shi)水(shui)(shui)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)來(lai)源主(zhu)要(yao)有以下幾方面：一(yi)是(shi)(shi)(shi)涂(tu)料沒有烘(hong)干(gan)，或是(shi)(shi)(shi)由于(yu)(yu)水(shui)(shui)基涂(tu)料中(zhong)含有CMC、聚乙烯醇、白乳膠、淀(dian)粉等(deng)(deng)youji粘結(jie)(jie)(jie)劑(ji)(ji)，如果掛有涂(tu)料的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)樣(yang)烘(hong)干(gan)后不能及時(shi)(shi)澆注， 會(hui)吸收空氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)分(fen)(fen)。另外(wai)，涂(tu)料的(de)(de)(de)(de)(de)膨潤土(tu)等(deng)(deng)懸(xuan)浮(fu)劑(ji)(ji)多(duo)含有結(jie)(jie)(jie)構(gou)水(shui)(shui)和結(jie)(jie)(jie)合水(shui)(shui)，由于(yu)(yu)模(mo)樣(yang)烘(hong)干(gan)溫(wen)度一(yi)般只有40℃左右，其(qi)結(jie)(jie)(jie)構(gou)水(shui)(shui)和結(jie)(jie)(jie)合水(shui)(shui)一(yi)般仍存(cun)留(liu)(liu)于(yu)(yu)涂(tu)料中(zhong)，這部分(fen)(fen)水(shui)(shui)分(fen)(fen)在高溫(wen)鋼液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)作用下汽化；二是(shi)(shi)(shi)泡沫塑(su)料模(mo)樣(yang)由于(yu)(yu)干(gan)燥不充(chong)分(fen)(fen)，泡沫粒珠中(zhong)仍殘留(liu)(liu)較多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)蒸氣；三是(shi)(shi)(shi)來(lai)自型砂中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)分(fen)(fen)。
2.析出(chu)性氣孔的(de)成(cheng)因
析出(chu)性氣孔是指在熔煉過(guo)(guo)程中金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)液吸(xi)(xi)氣，在金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)凝固(gu)過(guo)(guo)程中，多金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)中析出(chu)而形成(cheng)氣孔。當(dang)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)液吸(xi)(xi)入(ru)水蒸氣時，在高溫(wen)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)液的(de)熱作(zuo)用(yong)下，水裂解(jie)產生(sheng)氫(qing)(qing)氣，氫(qing)(qing)氣溶解(jie)后裂解(jie)成(cheng)氫(qing)(qing)原子，這些原因在金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)液的(de)凝固(gu)過(guo)(guo)程中重(zhong)新聚合，生(sheng)成(cheng)氫(qing)(qing)氣，無(wu)法排出(chu)， 形成(cheng)了析出(chu)性氣孔缺陷(xian)。這種(zhong)氣孔 點：氣壁比較光滑，有(you)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)光澤，氣孔比較小但數目較多。
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)(jiao)注過(guo)程中，澆(jiao)(jiao)注時間(jian)過(guo)短(duan)，充型過(guo)快，泡沫(mo)塑(su)料模(mo)(mo)樣(yang)不(bu)能被迅速汽化，粘(zhan)接泡沫(mo)塑(su)料模(mo)(mo)樣(yang)用粘(zhan)結(jie)劑使用不(bu)當，是造(zao)成(cheng)鑄(zhu)鐵(tie)平臺鑄(zhu)件氣(qi)孔的主(zhu)要(yao)原因。另外，澆(jiao)(jiao)注系統設(she)計不(bu)合(he)理，還有模(mo)(mo)樣(yang)、涂料及澆(jiao)(jiao)注等方面的因素(su)。
1.減少泡(pao)沫(mo)塑料模樣(yang)的(de)發(fa)氣量，降低發(fa)氣速度(du)
（1）在保證模樣強度(du)、剛度(du)的(de)(de)前提下，盡量(liang)減(jian)少(shao)模樣的(de)(de)密度(du)，從而減(jian)少(shao)發氣量(liang)；將直澆道、冒口及厚大部位做成空心塑料模樣（目(mu)前我(wo)廠采用的(de)(de)泡沫塑料密度(du)為(wei)0.018~0.020g/cm3）。
（2）減(jian)少澆注(zhu)系統的(de)(de)(de)尺寸，降低澆注(zhu)速度(du)從(cong)而降低聚苯(ben)乙烯的(de)(de)(de)發氣(qi)(qi)速度(du)，使(shi)產生的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體通過涂(tu)料(liao)層(ceng)得以及時(shi)排出而不進入(ru)鋼液。模樣充足的(de)(de)(de)汽(qi)化時(shi)間(jian)也使(shi)其汽(qi)化率提高，減(jian)少了聚集在鋼液與(yu)涂(tu)料(liao)層(ceng)界(jie)面的(de)(de)(de)液態殘留物，避免在輪(lun)緣的(de)(de)(de)側面形成氣(qi)(qi)孔。
2.使用發氣(qi)量低(di)的粘結劑(ji)
粘結劑用量越少越好，好冒口與產品(pin)整體一次成形(xing)，或使用插接或鋼釘(ding)(ding)連接，或粘結劑與鋼釘(ding)(ding)聯合使用。
3.保證涂料質(zhi)量
（1）選(xuan)用(yong)高(gao)溫透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)好的(de)涂(tu)(tu)料，增加(jia)涂(tu)(tu)層的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)和潤(run)濕性(xing)，降低(di)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙空腔的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)，以保(bao)證鑄(zhu)鐵平臺金(jin)屬(shu)液平穩充型(xing)。在干砂消失(shi)模(mo)鑄(zhu)造中，由于(yu)(yu)使用(yong)干砂造型(xing)，干砂透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)遠高(gao)于(yu)(yu)涂(tu)(tu)料的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)，涂(tu)(tu)料的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)主要(yao)取決于(yu)(yu)涂(tu)(tu)料透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)的(de)大小。當涂(tu)(tu)料透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)較小時，涂(tu)(tu)料的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)遠小于(yu)(yu)模(mo)樣(yang)的(de)熱(re)解速(su)度，合金(jin)液流前的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙中的(de)壓(ya)力很高(gao)，合液態(tai)金(jin)屬(shu)流動前沿很不穩定，造成(cheng)卷氣(qi)(qi)(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)。
（2）涂料掛(gua)涂要均勻，具有高的高溫強(qiang)度(du)，以減少涂層厚度(du)，一般控(kong)制在0.5~1mm即可。
（3）涂層應充分烘干，烘干的模(mo)樣應及時澆(jiao)注，避免受潮。
4.選(xuan)擇正確的澆注工藝
（1）澆注位置應(ying)盡量使重要的(de)大(da)表面處于(yu)(yu)豎直或傾斜(xie)狀(zhuang)態(tai)，有利于(yu)(yu)金(jin)屬(shu)液的(de)平(ping)穩充型(xing)和塑料模樣的(de)逐漸汽化，使氣(qi)隙壓力較小及保持平(ping)衡。
（2）澆(jiao)注(zhu)系統優先選(xuan)用(yong)封閉(bi)式的底注(zhu)、階梯澆(jiao)注(zhu)或側注(zhu)，保(bao)證金屬液(ye)的平穩流動及避免澆(jiao)注(zhu)過程(cheng)中(zhong)大量空(kong)氣進入型腔。
（3）提高金屬液(ye)的澆注溫(wen)(wen)度，減(jian)小澆注速(su)度，有(you)利于泡沫(mo)塑(su)料模樣(yang)的充分汽化和迅速(su)地排出。實踐(jian)證(zheng)明提高澆注溫(wen)(wen)度可youxiao地減(jian)小氣孔等一系(xi)列鑄(zhu)造(zao)缺陷。鑄(zhu)鋼件澆注溫(wen)(wen)度應(ying)在1600℃以上，此時應(ying)保證(zheng)涂料有(you)較高的高溫(wen)(wen)強度，否則會導致較嚴重的粘砂。
（4）堅持“慢-快-慢”的澆(jiao)(jiao)(jiao)注原則。先用小流(liu)量金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)點通直澆(jiao)(jiao)(jiao)道，在(zai)用大流(liu)量快速充(chong)滿澆(jiao)(jiao)(jiao)口(kou)杯(bei)封閉直澆(jiao)(jiao)(jiao)道，保證真空(kong)度，直到澆(jiao)(jiao)(jiao)口(kou)杯(bei)金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)不在(zai)下沉時(shi)為止。由澆(jiao)(jiao)(jiao)入(ru)的鋼液(ye)(ye)量估(gu)計(ji)液(ye)(ye)面快達到鑄(zhu)件頂面時(shi)，放慢澆(jiao)(jiao)(jiao)注速度，減少金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)流(liu)量，保證金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)中(zhong)的或(huo)可(ke)能侵(qin)入(ru)的氣(qi)體逸出涂(tu)層或(huo)從金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)析(xi)出。
5.澆(jiao)注前應對(dui)鋼液(ye)進(jin)行充分除氣
（1）清潔爐(lu)料， 別(bie)是(shi)鐵銹(xiu)嚴重的爐(lu)料應經除銹(xiu)處理。
（2）快速熔(rong)煉(lian)，縮短高溫熔(rong)煉(lian)時間。
（3）充分脫氧，用鋁量(liang)一般為0.04～0.06，不超過0.15。
另外，型(xing)砂要干燥，不使(shi)用(yong)含水分或潮濕的型(xing)砂。鑄(zhu)鐵平臺(tai)的真空(kong)負壓度一般應(ying)控制在0.05～0.06MPa為宜。
通過以上(shang)綜合措施(shi)的實施(shi)，不(bu)但(dan)基本解決了鑄鐵(tie)平臺的氣(qi)(qi)孔缺陷，同時還減少其他品種(zhong)鑄鐵(tie)件氣(qi)(qi)縮孔現象(xiang)，成(cheng)品率達90以上(shang)。
