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.侵入性氣孔(kong)的成因
侵入性氣(qi)孔是消(xiao)失模鑄(zhu)造(zao)鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣(qi)孔產生(sheng)的主要形式，其(qi)形成(cheng)原(yuan)因(yin)有以(yi)下幾方面。
（1）澆(jiao)注(zhu)過(guo)程中(zhong)，澆(jiao)注(zhu)時間過(guo)短，充型過(guo)快，泡(pao)沫塑料模樣不(bu)能(neng)被迅速汽化，裂解的液態產物(wu)進入金屬液中(zhong)，鑄(zhu)件(jian)凝固后，氣體不(bu)能(neng)被排出(chu)，而在鑄(zhu)件(jian)中(zhong)形成氣孔。
（2）泡沫(mo)塑料模(mo)樣的(de)發氣(qi)(qi)(qi)(qi)量隨澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度的(de)升高而急(ji)劇zengda，圖2為澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)壓(ya)力隨澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)間(jian)的(de)變(bian)化，可以看出，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)的(de)瞬(shun)間(jian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)壓(ya)力急(ji)劇升高，由于鑄鋼(gang)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度較高，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)瞬(shun)間(jian)發氣(qi)(qi)(qi)(qi)量很大(da)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)不能被及時(shi)排出， 別是鋼(gang)液在紊流(liu)狀態時(shi)將氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)卷(juan)入其中(zhong)，形成氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔。
（3）粘(zhan)接(jie)(jie)(jie)泡(pao)沫(mo)塑(su)料模(mo)樣(yang)(yang)用(yong)粘(zhan)結(jie)劑使(shi)用(yong)不當是(shi)形成侵入(ru)性氣(qi)孔(kong)的重要(yao)原因。實際生產中(zhong)發現，鑄(zhu)鋼件在泡(pao)沫(mo)塑(su)料模(mo)樣(yang)(yang)粘(zhan)接(jie)(jie)(jie)處往往產生大量的氣(qi)孔(kong)。如果用(yong)插接(jie)(jie)(jie)或(huo)鋼釘(ding)連接(jie)(jie)(jie)泡(pao)沫(mo)塑(su)料模(mo)樣(yang)(yang)，該處 不會產生氣(qi)孔(kong)。這是(shi)由(you)于連接(jie)(jie)(jie)處使(shi)用(yong)了較多(duo)的粘(zhan)結(jie)劑，無論用(yong)851膠(jiao)(jiao)還是(shi)AB膠(jiao)(jiao)，其密度(du)是(shi)泡(pao)沫(mo)塑(su)料的幾倍(bei)甚(shen)至幾十倍(bei)，其汽化(hua)(hua)速度(du)遠(yuan)比泡(pao)沫(mo)塑(su)料慢且汽化(hua)(hua)溫度(du)高(gao)，當膠(jiao)(jiao)還沒有汽化(hua)(hua)時金屬(shu)液上升而將膠(jiao)(jiao)裹住，在隨后的冷卻過程中(zhong)不斷汽化(hua)(hua)，從而在鑄(zhu)鐵平臺(tai)鑄(zhu)件中(zhong)形成氣(qi)孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)分(fen)也(ye)是形(xing)成鑄鐵平臺(tai)氣(qi)(qi)孔的(de)因素(su)之一(yi)，澆注時(shi)水(shui)(shui)分(fen)的(de)來源主要有(you)(you)以(yi)下幾方(fang)面(mian)：一(yi)是涂料(liao)沒有(you)(you)烘干，或是由(you)于水(shui)(shui)基涂料(liao)中(zhong)(zhong)含有(you)(you)CMC、聚乙烯(xi)醇、白(bai)乳膠、淀粉等youji粘結劑，如果掛有(you)(you)涂料(liao)的(de)模(mo)(mo)樣烘干后不能及時(shi)澆注， 會(hui)吸收(shou)空氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)水(shui)(shui)分(fen)。另外，涂料(liao)的(de)膨潤(run)土等懸浮劑多(duo)含有(you)(you)結構水(shui)(shui)和(he)結合(he)水(shui)(shui)，由(you)于模(mo)(mo)樣烘干溫度一(yi)般只有(you)(you)40℃左右(you)，其(qi)結構水(shui)(shui)和(he)結合(he)水(shui)(shui)一(yi)般仍存留(liu)于涂料(liao)中(zhong)(zhong)，這部分(fen)水(shui)(shui)分(fen)在高溫鋼液的(de)作用下汽(qi)化；二(er)是泡沫塑(su)料(liao)模(mo)(mo)樣由(you)于干燥不充分(fen)，泡沫粒珠中(zhong)(zhong)仍殘留(liu)較多(duo)的(de)水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)；三(san)是來自型(xing)砂中(zhong)(zhong)的(de)水(shui)(shui)分(fen)。
2.析出(chu)性(xing)氣孔的成因
析出(chu)(chu)性(xing)氣(qi)孔(kong)是指在(zai)熔煉過(guo)程(cheng)中(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)液吸(xi)氣(qi)，在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)，多金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)析出(chu)(chu)而形成(cheng)氣(qi)孔(kong)。當金(jin)屬(shu)(shu)液吸(xi)入水蒸氣(qi)時，在(zai)高溫金(jin)屬(shu)(shu)液的(de)熱作用下，水裂(lie)解產生氫氣(qi)，氫氣(qi)溶解后(hou)裂(lie)解成(cheng)氫原(yuan)子，這些(xie)原(yuan)因在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)液的(de)凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)重新聚合，生成(cheng)氫氣(qi)，無法排出(chu)(chu)， 形成(cheng)了析出(chu)(chu)性(xing)氣(qi)孔(kong)缺陷。這種氣(qi)孔(kong) 點：氣(qi)壁比較光滑(hua)，有金(jin)屬(shu)(shu)光澤(ze)，氣(qi)孔(kong)比較小但數(shu)目較多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分析(xi)可(ke)知(zhi)，澆注過(guo)(guo)程中，澆注時(shi)間(jian)過(guo)(guo)短，充(chong)型(xing)過(guo)(guo)快(kuai)，泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)模樣(yang)(yang)不能(neng)被迅(xun)速汽化，粘接(jie)泡(pao)沫(mo)塑(su)料(liao)模樣(yang)(yang)用(yong)粘結(jie)劑使用(yong)不當，是造成鑄鐵平臺(tai)鑄件氣孔(kong)的主要(yao)原因(yin)(yin)。另(ling)外，澆注系統(tong)設(she)計不合理，還有模樣(yang)(yang)、涂料(liao)及澆注等方(fang)面的因(yin)(yin)素。
1.減(jian)少泡沫塑料模樣(yang)的發(fa)氣量，降低發(fa)氣速度
（1）在(zai)保證模樣(yang)強度(du)、剛度(du)的前提(ti)下，盡量減少(shao)模樣(yang)的密度(du)，從而(er)減少(shao)發(fa)氣量；將直澆道(dao)、冒(mao)口及厚大部位做成(cheng)空心塑料模樣(yang)（目前我廠采用的泡沫塑料密度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少(shao)澆注(zhu)系統的(de)(de)尺(chi)寸，降(jiang)低澆注(zhu)速度(du)從(cong)而降(jiang)低聚(ju)苯乙烯的(de)(de)發氣(qi)(qi)速度(du)，使產生的(de)(de)氣(qi)(qi)體通過涂料層(ceng)得以及時(shi)排(pai)出而不(bu)進入(ru)鋼液(ye)。模(mo)樣(yang)充足的(de)(de)汽(qi)化(hua)時(shi)間也使其汽(qi)化(hua)率提高，減少(shao)了(le)聚(ju)集在鋼液(ye)與涂料層(ceng)界(jie)面(mian)的(de)(de)液(ye)態殘留(liu)物，避免在輪緣的(de)(de)側(ce)面(mian)形成氣(qi)(qi)孔。
2.使用發氣(qi)量(liang)低的粘結(jie)劑(ji)
粘(zhan)結劑用(yong)量越少越好(hao)，好(hao)冒口與產品整體(ti)一次成形，或使用(yong)插接或鋼釘(ding)連接，或粘(zhan)結劑與鋼釘(ding)聯合使用(yong)。
3.保證涂料質量(liang)
（1）選用高溫透氣(qi)(qi)性(xing)好的(de)涂料(liao)(liao)，增(zeng)加涂層的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)和潤濕性(xing)，降低氣(qi)(qi)隙空腔的(de)氣(qi)(qi)壓，以保證鑄鐵平臺(tai)金(jin)屬(shu)液平穩(wen)充型(xing)。在(zai)干砂(sha)消失模(mo)鑄造(zao)中，由(you)于(yu)使用干砂(sha)造(zao)型(xing)，干砂(sha)透氣(qi)(qi)性(xing)遠(yuan)高于(yu)涂料(liao)(liao)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)，涂料(liao)(liao)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)主要取決于(yu)涂料(liao)(liao)透氣(qi)(qi)性(xing)的(de)大小(xiao)。當(dang)涂料(liao)(liao)透氣(qi)(qi)性(xing)較(jiao)小(xiao)時，涂料(liao)(liao)的(de)透氣(qi)(qi)性(xing)遠(yuan)小(xiao)于(yu)模(mo)樣的(de)熱解速度，合(he)金(jin)液流前的(de)氣(qi)(qi)隙中的(de)壓力很高，合(he)液態金(jin)屬(shu)流動(dong)前沿很不穩(wen)定，造(zao)成卷氣(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)。
（2）涂料掛涂要(yao)均勻，具有高(gao)的(de)高(gao)溫強度，以減(jian)少(shao)涂層厚(hou)度，一般(ban)控制在0.5~1mm即可。
（3）涂層應(ying)充分烘干，烘干的模樣應(ying)及時澆注，避免受潮。
4.選擇(ze)正確的(de)澆注工藝
（1）澆注(zhu)位(wei)置應盡量使重要的大表(biao)面處于豎(shu)直或傾斜狀態(tai)，有利(li)于金屬液的平穩充型和(he)塑料模樣的逐漸汽化，使氣(qi)隙壓力較小及保持(chi)平衡(heng)。
（2）澆(jiao)注(zhu)系統優先選用(yong)封閉式(shi)的(de)底注(zhu)、階梯澆(jiao)注(zhu)或側注(zhu)，保證金屬(shu)液的(de)平穩流(liu)動及避免(mian)澆(jiao)注(zhu)過程中(zhong)大量空氣(qi)進入型腔。
（3）提高(gao)金屬液(ye)的(de)(de)澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度，減小(xiao)澆(jiao)(jiao)注(zhu)速度，有利于泡沫塑料模樣(yang)的(de)(de)充分汽(qi)化和迅速地排出。實踐證明提高(gao)澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度可youxiao地減小(xiao)氣孔(kong)等(deng)一系列(lie)鑄(zhu)造缺陷(xian)。鑄(zhu)鋼件澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度應在1600℃以(yi)上，此(ci)時應保證涂料有較(jiao)高(gao)的(de)(de)高(gao)溫強度，否則會導致較(jiao)嚴重的(de)(de)粘砂。
（4）堅持“慢(man)-快-慢(man)”的澆(jiao)(jiao)注原則(ze)。先用小流量金屬(shu)(shu)(shu)液點通(tong)直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)道(dao)，在(zai)用大流量快速(su)充滿(man)澆(jiao)(jiao)口(kou)(kou)杯封(feng)閉直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)道(dao)，保證(zheng)真空度(du)，直(zhi)(zhi)到澆(jiao)(jiao)口(kou)(kou)杯金屬(shu)(shu)(shu)液不在(zai)下沉時為止(zhi)。由(you)澆(jiao)(jiao)入的鋼液量估計(ji)液面快達到鑄件頂面時，放慢(man)澆(jiao)(jiao)注速(su)度(du)，減少金屬(shu)(shu)(shu)液流量，保證(zheng)金屬(shu)(shu)(shu)液中的或(huo)(huo)可能侵入的氣體逸出涂層或(huo)(huo)從金屬(shu)(shu)(shu)液析出。
5.澆(jiao)注前(qian)應對鋼液進行(xing)充分除氣
（1）清潔爐料， 別是鐵銹嚴重的爐料應經除(chu)銹處理。
（2）快速熔煉，縮(suo)短高溫熔煉時(shi)間。
（3）充(chong)分脫氧，用鋁(lv)量一般為0.04～0.06，不超過0.15。
另外，型(xing)砂要干燥，不使(shi)用含水(shui)分(fen)或潮濕的(de)型(xing)砂。鑄鐵平臺的(de)真空負(fu)壓度一般(ban)應控制(zhi)在0.05～0.06MPa為宜。
通過以上綜(zong)合措施的(de)實(shi)施，不但基(ji)本解決了鑄鐵平(ping)臺的(de)氣孔缺陷，同時(shi)還減(jian)少其他品種鑄鐵件氣縮孔現象(xiang)，成品率達90以上。
