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(qin)入(ru)性(xing)氣孔的成因(yin)
侵(qin)入性氣孔(kong)是消(xiao)失模鑄造鑄鐵(tie)平臺(tai)鑄件氣孔(kong)產生的(de)主要形式，其形成(cheng)原(yuan)因有以下幾方面。
（1）澆注(zhu)過(guo)程中(zhong)，澆注(zhu)時間過(guo)短，充型過(guo)快，泡沫塑(su)料模樣不(bu)能被迅(xun)速汽化，裂(lie)解的液態產(chan)物進入金屬(shu)液中(zhong)，鑄件凝固后，氣體不(bu)能被排出，而在(zai)鑄件中(zhong)形(xing)成(cheng)氣孔。
（2）泡沫塑料模(mo)樣的(de)發氣(qi)(qi)量隨(sui)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度的(de)升高而急(ji)劇(ju)zengda，圖2為澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時氣(qi)(qi)體(ti)壓力隨(sui)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時間(jian)的(de)變化，可以看(kan)出，澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)的(de)瞬(shun)間(jian)氣(qi)(qi)體(ti)壓力急(ji)劇(ju)升高，由(you)于鑄鋼澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度較高，澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時瞬(shun)間(jian)發氣(qi)(qi)量很(hen)大(da)，氣(qi)(qi)體(ti)不能被及(ji)時排出， 別(bie)是鋼液在(zai)紊流狀(zhuang)態時將氣(qi)(qi)體(ti)卷入其(qi)中，形成氣(qi)(qi)孔。
（3）粘接泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)料模樣(yang)用(yong)粘結(jie)劑使用(yong)不當(dang)是(shi)形成侵(qin)入性氣孔(kong)的(de)(de)(de)重要(yao)原因。實際生(sheng)(sheng)產中(zhong)(zhong)(zhong)發現，鑄(zhu)鋼(gang)件(jian)在泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)料模樣(yang)粘接處(chu)往往產生(sheng)(sheng)大量的(de)(de)(de)氣孔(kong)。如果用(yong)插接或鋼(gang)釘連接泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)料模樣(yang)，該處(chu) 不會產生(sheng)(sheng)氣孔(kong)。這(zhe)是(shi)由于連接處(chu)使用(yong)了(le)較多的(de)(de)(de)粘結(jie)劑，無論用(yong)851膠還(huan)是(shi)AB膠，其密(mi)度是(shi)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)料的(de)(de)(de)幾倍甚(shen)至幾十倍，其汽化(hua)速度遠比泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)料慢(man)且(qie)汽化(hua)溫度高，當(dang)膠還(huan)沒有汽化(hua)時金屬液上升而將膠裹住，在隨后的(de)(de)(de)冷卻過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)不斷汽化(hua)，從而在鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件(jian)中(zhong)(zhong)(zhong)形成氣孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)分(fen)也是形成(cheng)鑄鐵平(ping)臺氣(qi)(qi)孔的(de)因(yin)素之一，澆(jiao)(jiao)注時(shi)水(shui)(shui)分(fen)的(de)來源主(zhu)要有(you)(you)(you)以(yi)下(xia)幾方面：一是涂料沒有(you)(you)(you)烘干，或是由于(yu)水(shui)(shui)基(ji)涂料中(zhong)(zhong)含有(you)(you)(you)CMC、聚乙烯醇(chun)、白乳膠、淀粉等(deng)(deng)youji粘結(jie)(jie)(jie)劑(ji)，如果掛有(you)(you)(you)涂料的(de)模(mo)樣烘干后不能及(ji)時(shi)澆(jiao)(jiao)注， 會吸收空氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)水(shui)(shui)分(fen)。另外，涂料的(de)膨(peng)潤土等(deng)(deng)懸浮(fu)劑(ji)多(duo)(duo)含有(you)(you)(you)結(jie)(jie)(jie)構(gou)水(shui)(shui)和結(jie)(jie)(jie)合(he)水(shui)(shui)，由于(yu)模(mo)樣烘干溫(wen)度一般(ban)只有(you)(you)(you)40℃左右，其結(jie)(jie)(jie)構(gou)水(shui)(shui)和結(jie)(jie)(jie)合(he)水(shui)(shui)一般(ban)仍存留(liu)于(yu)涂料中(zhong)(zhong)，這(zhe)部分(fen)水(shui)(shui)分(fen)在高溫(wen)鋼液的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)汽化；二是泡(pao)沫塑料模(mo)樣由于(yu)干燥不充分(fen)，泡(pao)沫粒珠中(zhong)(zhong)仍殘留(liu)較多(duo)(duo)的(de)水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)；三是來自型砂中(zhong)(zhong)的(de)水(shui)(shui)分(fen)。
2.析出性(xing)氣孔的成(cheng)因
析(xi)出性氣孔(kong)(kong)(kong)是指在(zai)熔煉過(guo)程(cheng)中(zhong)金屬(shu)(shu)液(ye)吸(xi)氣，在(zai)金屬(shu)(shu)凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)，多金屬(shu)(shu)中(zhong)析(xi)出而(er)形(xing)成氣孔(kong)(kong)(kong)。當金屬(shu)(shu)液(ye)吸(xi)入水(shui)蒸(zheng)氣時，在(zai)高溫金屬(shu)(shu)液(ye)的(de)熱作用(yong)下，水(shui)裂解產生(sheng)氫氣，氫氣溶解后裂解成氫原子(zi)，這(zhe)些原因在(zai)金屬(shu)(shu)液(ye)的(de)凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)重新聚合，生(sheng)成氫氣，無(wu)法(fa)排出， 形(xing)成了析(xi)出性氣孔(kong)(kong)(kong)缺(que)陷。這(zhe)種氣孔(kong)(kong)(kong) 點：氣壁(bi)比較(jiao)光滑，有金屬(shu)(shu)光澤，氣孔(kong)(kong)(kong)比較(jiao)小但數目較(jiao)多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分析可知(zhi)，澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)過(guo)(guo)程中，澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時間過(guo)(guo)短，充(chong)型過(guo)(guo)快，泡沫(mo)塑料(liao)模(mo)樣(yang)不能被迅(xun)速汽化，粘接泡沫(mo)塑料(liao)模(mo)樣(yang)用粘結劑使(shi)用不當，是造成(cheng)鑄鐵平(ping)臺鑄件氣孔的(de)主要原因(yin)。另外，澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)系(xi)統(tong)設計不合理，還有模(mo)樣(yang)、涂料(liao)及(ji)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)等方面的(de)因(yin)素。
1.減少泡沫塑料模樣(yang)的發氣量，降低發氣速度(du)
（1）在(zai)保證(zheng)模(mo)樣強度(du)、剛度(du)的前(qian)提下，盡量(liang)減(jian)少(shao)模(mo)樣的密度(du)，從(cong)而減(jian)少(shao)發氣量(liang)；將直(zhi)澆道、冒口(kou)及厚大(da)部位做成(cheng)空心塑料模(mo)樣（目前(qian)我廠采用的泡沫塑料密度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減(jian)少(shao)澆注系統的(de)尺寸，降低(di)澆注速度從而(er)降低(di)聚苯乙烯的(de)發氣(qi)速度，使(shi)產生的(de)氣(qi)體通過涂(tu)料層得以及時(shi)排出而(er)不(bu)進入鋼(gang)液。模樣充足的(de)汽化時(shi)間(jian)也使(shi)其(qi)汽化率提高，減(jian)少(shao)了聚集在鋼(gang)液與涂(tu)料層界面的(de)液態(tai)殘留物(wu)，避免在輪(lun)緣的(de)側面形成氣(qi)孔。
2.使用發氣(qi)量低的(de)粘(zhan)結劑
粘結(jie)劑用(yong)量越(yue)少越(yue)好，好冒(mao)口與產品整體一(yi)次(ci)成形，或(huo)(huo)使用(yong)插接或(huo)(huo)鋼(gang)釘連(lian)接，或(huo)(huo)粘結(jie)劑與鋼(gang)釘聯合使用(yong)。
3.保證涂料質量(liang)
（1）選用高溫透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好的涂(tu)料，增加(jia)涂(tu)層的透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)和(he)潤濕性(xing)(xing)，降低氣(qi)(qi)隙空(kong)腔的氣(qi)(qi)壓(ya)，以保(bao)證鑄鐵平(ping)臺金屬液(ye)平(ping)穩充型(xing)。在干砂消(xiao)失(shi)模(mo)(mo)鑄造中，由于使用干砂造型(xing)，干砂透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)遠高于涂(tu)料的透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)，涂(tu)料的透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)主(zhu)要(yao)取決于涂(tu)料透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)的大小(xiao)。當涂(tu)料透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)較小(xiao)時，涂(tu)料的透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)遠小(xiao)于模(mo)(mo)樣的熱解(jie)速(su)度，合金液(ye)流前的氣(qi)(qi)隙中的壓(ya)力很(hen)高，合液(ye)態金屬流動前沿很(hen)不穩定，造成卷氣(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)。
（2）涂料掛涂要(yao)均勻，具有高的高溫強度，以(yi)減少涂層厚度，一(yi)般控制在0.5~1mm即可。
（3）涂(tu)層應充(chong)分(fen)烘(hong)干，烘(hong)干的模樣應及時澆注，避免受(shou)潮。
4.選擇正確的澆注工藝(yi)
（1）澆注位置應(ying)盡量使重要(yao)的大(da)表面(mian)處于(yu)豎(shu)直或傾(qing)斜狀態，有利于(yu)金屬液的平穩充型和(he)塑(su)料模樣的逐漸汽化，使氣隙壓力較小及保持平衡。
（2）澆(jiao)注(zhu)系統(tong)優先(xian)選(xuan)用封(feng)閉式的(de)底注(zhu)、階(jie)梯(ti)澆(jiao)注(zhu)或側注(zhu)，保證金屬液的(de)平穩流動及避(bi)免澆(jiao)注(zhu)過(guo)程中大量空氣進入型腔。
（3）提高金屬液(ye)的(de)(de)澆注(zhu)溫度，減(jian)小澆注(zhu)速度，有利(li)于泡(pao)沫(mo)塑料(liao)模(mo)樣的(de)(de)充分汽化和迅速地(di)排(pai)出。實踐證明提高澆注(zhu)溫度可youxiao地(di)減(jian)小氣孔等(deng)一(yi)系列(lie)鑄(zhu)造缺陷(xian)。鑄(zhu)鋼件澆注(zhu)溫度應在1600℃以上，此時應保證涂料(liao)有較高的(de)(de)高溫強(qiang)度，否則會導致(zhi)較嚴重的(de)(de)粘砂。
（4）堅持“慢-快(kuai)-慢”的(de)澆(jiao)注原則。先用小流量(liang)金(jin)(jin)屬(shu)液點通直澆(jiao)道，在用大流量(liang)快(kuai)速(su)充(chong)滿澆(jiao)口(kou)杯(bei)封閉直澆(jiao)道，保證真空(kong)度(du)，直到(dao)澆(jiao)口(kou)杯(bei)金(jin)(jin)屬(shu)液不在下沉時(shi)為止。由澆(jiao)入的(de)鋼液量(liang)估計(ji)液面快(kuai)達到(dao)鑄件頂面時(shi)，放(fang)慢澆(jiao)注速(su)度(du)，減少金(jin)(jin)屬(shu)液流量(liang)，保證金(jin)(jin)屬(shu)液中的(de)或可能侵入的(de)氣體逸(yi)出(chu)涂層或從金(jin)(jin)屬(shu)液析出(chu)。
5.澆注前應對鋼液進(jin)行充分(fen)除(chu)氣
（1）清潔爐料， 別是鐵銹(xiu)嚴重的爐料應經除(chu)銹(xiu)處(chu)理。
（2）快(kuai)速(su)熔煉，縮短高溫熔煉時間。
（3）充(chong)分(fen)脫氧，用(yong)鋁量一般為(wei)0.04～0.06，不超過(guo)0.15。
另(ling)外，型(xing)砂要干(gan)燥，不使用含水(shui)分或(huo)潮濕的(de)型(xing)砂。鑄鐵平臺的(de)真空(kong)負壓度一般(ban)應控制在0.05～0.06MPa為宜。
通(tong)過以(yi)上綜(zong)合措(cuo)施的實施，不(bu)但基本解決了鑄鐵平臺的氣孔(kong)缺(que)陷，同時還減少其他(ta)品(pin)種鑄鐵件氣縮孔(kong)現象，成品(pin)率達(da)90以(yi)上。
