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(qin)入性氣孔(kong)(kong)是消(xiao)失模鑄(zhu)造鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣孔(kong)(kong)產生的主要形式，其形成原因有以(yi)下(xia)幾方面(mian)。
（1）澆(jiao)注過(guo)程中(zhong)，澆(jiao)注時間過(guo)短(duan)，充(chong)型過(guo)快(kuai)，泡(pao)沫塑料模(mo)樣不能(neng)被迅(xun)速汽化，裂(lie)解的液態產(chan)物進入金(jin)屬液中(zhong)，鑄件凝固后，氣體不能(neng)被排出，而在鑄件中(zhong)形成氣孔。
（2）泡沫塑料模樣(yang)的(de)發氣(qi)(qi)(qi)量(liang)隨澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度的(de)升(sheng)高(gao)而(er)急(ji)劇zengda，圖2為(wei)澆(jiao)(jiao)注(zhu)時(shi)氣(qi)(qi)(qi)體壓力(li)隨澆(jiao)(jiao)注(zhu)時(shi)間(jian)的(de)變化，可以看出，澆(jiao)(jiao)注(zhu)的(de)瞬(shun)間(jian)氣(qi)(qi)(qi)體壓力(li)急(ji)劇升(sheng)高(gao)，由于鑄(zhu)鋼澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度較高(gao)，澆(jiao)(jiao)注(zhu)時(shi)瞬(shun)間(jian)發氣(qi)(qi)(qi)量(liang)很大，氣(qi)(qi)(qi)體不能被及時(shi)排出， 別(bie)是鋼液在紊流狀態時(shi)將氣(qi)(qi)(qi)體卷入其中，形成氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。
（3）粘(zhan)接(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料(liao)(liao)(liao)模樣(yang)用粘(zhan)結劑使(shi)(shi)用不(bu)當是形成侵入性氣(qi)孔的(de)重要原因。實際生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中發現，鑄鋼(gang)件在泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料(liao)(liao)(liao)模樣(yang)粘(zhan)接(jie)處(chu)往往產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)大量的(de)氣(qi)孔。如果用插接(jie)或鋼(gang)釘連接(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料(liao)(liao)(liao)模樣(yang)，該處(chu) 不(bu)會產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)氣(qi)孔。這是由于連接(jie)處(chu)使(shi)(shi)用了較多的(de)粘(zhan)結劑，無論用851膠(jiao)(jiao)還是AB膠(jiao)(jiao)，其密(mi)度(du)是泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料(liao)(liao)(liao)的(de)幾(ji)(ji)倍甚至幾(ji)(ji)十(shi)倍，其汽(qi)化(hua)速度(du)遠比泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑料(liao)(liao)(liao)慢(man)且汽(qi)化(hua)溫度(du)高，當膠(jiao)(jiao)還沒有(you)汽(qi)化(hua)時(shi)金屬液上(shang)升而(er)將膠(jiao)(jiao)裹住，在隨后的(de)冷卻(que)過程中不(bu)斷汽(qi)化(hua)，從而(er)在鑄鐵平臺鑄件中形成氣(qi)孔。
（4）水(shui)分(fen)(fen)也是(shi)形成(cheng)鑄(zhu)鐵(tie)平臺氣(qi)孔的(de)(de)因素之一(yi)，澆注(zhu)時(shi)水(shui)分(fen)(fen)的(de)(de)來(lai)源主(zhu)要有(you)(you)以下(xia)幾方面：一(yi)是(shi)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)沒有(you)(you)烘(hong)干(gan)，或是(shi)由(you)于(yu)(yu)(yu)水(shui)基涂(tu)(tu)料(liao)(liao)中含(han)有(you)(you)CMC、聚乙烯醇、白乳膠(jiao)、淀粉等youji粘(zhan)結(jie)劑(ji)，如果掛有(you)(you)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)模(mo)樣(yang)(yang)烘(hong)干(gan)后不能及時(shi)澆注(zhu)， 會(hui)吸(xi)收空(kong)氣(qi)中的(de)(de)水(shui)分(fen)(fen)。另外，涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)膨潤(run)土等懸浮(fu)劑(ji)多含(han)有(you)(you)結(jie)構(gou)水(shui)和結(jie)合(he)水(shui)，由(you)于(yu)(yu)(yu)模(mo)樣(yang)(yang)烘(hong)干(gan)溫度一(yi)般(ban)只有(you)(you)40℃左(zuo)右，其結(jie)構(gou)水(shui)和結(jie)合(he)水(shui)一(yi)般(ban)仍存留于(yu)(yu)(yu)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)中，這部(bu)分(fen)(fen)水(shui)分(fen)(fen)在高溫鋼液的(de)(de)作用(yong)下(xia)汽化(hua)；二是(shi)泡沫塑料(liao)(liao)模(mo)樣(yang)(yang)由(you)于(yu)(yu)(yu)干(gan)燥不充分(fen)(fen)，泡沫粒珠中仍殘留較多的(de)(de)水(shui)蒸氣(qi)；三是(shi)來(lai)自型砂中的(de)(de)水(shui)分(fen)(fen)。
2.析出(chu)性氣孔的成(cheng)因
析出(chu)性氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)是指在熔煉過程(cheng)(cheng)中(zhong)金屬(shu)液吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)，在金屬(shu)凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)，多金屬(shu)中(zhong)析出(chu)而形成氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)。當金屬(shu)液吸(xi)入水蒸氣(qi)(qi)(qi)時(shi)，在高溫金屬(shu)液的熱作用下，水裂(lie)解產生(sheng)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)溶解后裂(lie)解成氫(qing)原子，這些原因在金屬(shu)液的凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)重新聚合，生(sheng)成氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，無法(fa)排出(chu)， 形成了析出(chu)性氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)缺(que)陷。這種氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong) 點：氣(qi)(qi)(qi)壁(bi)比較光滑(hua)，有金屬(shu)光澤，氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)(kong)比較小但數目較多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分析可知，澆注過(guo)程中，澆注時間過(guo)短(duan)，充型(xing)過(guo)快，泡(pao)沫塑料(liao)模(mo)樣(yang)不(bu)能被迅速汽化(hua)，粘(zhan)接泡(pao)沫塑料(liao)模(mo)樣(yang)用粘(zhan)結(jie)劑使(shi)用不(bu)當，是造成鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣(qi)孔的主要(yao)原因。另外，澆注系統設(she)計不(bu)合(he)理，還(huan)有(you)模(mo)樣(yang)、涂料(liao)及澆注等方面的因素。
1.減少泡沫塑料模樣的發氣(qi)量，降低發氣(qi)速(su)度
（1）在保證模(mo)樣(yang)(yang)強度、剛(gang)度的前(qian)提下，盡量(liang)減少模(mo)樣(yang)(yang)的密度，從而減少發氣(qi)量(liang)；將直澆道、冒(mao)口及厚大部位做(zuo)成空(kong)心塑(su)料(liao)模(mo)樣(yang)(yang)（目前(qian)我廠采用的泡沫塑(su)料(liao)密度為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減(jian)少澆(jiao)注系(xi)統(tong)的(de)(de)尺寸，降低澆(jiao)注速度從而降低聚(ju)苯乙烯的(de)(de)發氣速度，使(shi)產生(sheng)的(de)(de)氣體通過涂(tu)料層得(de)以及(ji)時排出而不進入鋼(gang)液(ye)。模樣充足的(de)(de)汽化(hua)時間也使(shi)其汽化(hua)率提(ti)高，減(jian)少了聚(ju)集在鋼(gang)液(ye)與涂(tu)料層界(jie)面(mian)的(de)(de)液(ye)態殘留物，避(bi)免在輪(lun)緣的(de)(de)側面(mian)形成氣孔。
2.使(shi)用發氣(qi)量(liang)低的粘(zhan)結劑
粘結(jie)劑(ji)(ji)用量越少越好(hao)，好(hao)冒口與產品整體一次成形(xing)，或使用插接或鋼(gang)釘連接，或粘結(jie)劑(ji)(ji)與鋼(gang)釘聯合使用。
3.保證(zheng)涂料質量(liang)
（1）選用高溫透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)的(de)(de)涂(tu)料(liao)，增(zeng)加涂(tu)層的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)和潤濕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)，降低(di)氣(qi)(qi)隙(xi)空腔的(de)(de)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)，以保證鑄鐵平臺金(jin)屬液平穩充型(xing)。在(zai)干(gan)砂消失(shi)模鑄造(zao)中，由于使用干(gan)砂造(zao)型(xing)，干(gan)砂透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)遠(yuan)(yuan)高于涂(tu)料(liao)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)，涂(tu)料(liao)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)主(zhu)要取(qu)決于涂(tu)料(liao)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)大(da)小(xiao)。當涂(tu)料(liao)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)較小(xiao)時(shi)，涂(tu)料(liao)的(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)遠(yuan)(yuan)小(xiao)于模樣的(de)(de)熱(re)解速(su)度，合(he)金(jin)液流前的(de)(de)氣(qi)(qi)隙(xi)中的(de)(de)壓(ya)(ya)力很高，合(he)液態金(jin)屬流動前沿很不穩定，造(zao)成卷氣(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)。
（2）涂料掛涂要均勻(yun)，具有高(gao)的高(gao)溫強度，以減少(shao)涂層厚(hou)度，一般控制(zhi)在0.5~1mm即可。
（3）涂層(ceng)應充分烘干，烘干的模樣應及時澆注，避免受潮(chao)。
4.選(xuan)擇正確的澆注(zhu)工(gong)藝
（1）澆注位置應盡量使重(zhong)要的大(da)表面處于(yu)豎直或傾(qing)斜(xie)狀態，有利于(yu)金屬液的平穩充型和塑(su)料模樣的逐漸汽化(hua)，使氣(qi)隙壓力較小及保持平衡。
（2）澆注系(xi)統(tong)優先選用封(feng)閉式的(de)底注、階梯(ti)澆注或側注，保證金屬液的(de)平穩流動(dong)及避免(mian)澆注過程中大(da)量(liang)空氣進入(ru)型(xing)腔(qiang)。
（3）提高金屬液(ye)的澆注溫(wen)度，減小(xiao)澆注速(su)度，有(you)利于泡沫塑料(liao)模樣的充分汽化和迅速(su)地排(pai)出(chu)。實踐證(zheng)明提高澆注溫(wen)度可youxiao地減小(xiao)氣孔等一系列鑄(zhu)造缺陷。鑄(zhu)鋼件澆注溫(wen)度應在1600℃以上，此時應保證(zheng)涂料(liao)有(you)較高的高溫(wen)強度，否則會(hui)導致(zhi)較嚴重的粘砂。
（4）堅持“慢-快-慢”的澆(jiao)(jiao)注原則。先用(yong)小流量金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)(ye)點(dian)通直澆(jiao)(jiao)道(dao)，在用(yong)大流量快速(su)充滿澆(jiao)(jiao)口(kou)杯封閉直澆(jiao)(jiao)道(dao)，保證真空度(du)(du)，直到澆(jiao)(jiao)口(kou)杯金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)(ye)不在下沉時為(wei)止。由澆(jiao)(jiao)入的鋼液(ye)(ye)(ye)(ye)量估計液(ye)(ye)(ye)(ye)面(mian)快達到鑄件頂(ding)面(mian)時，放慢澆(jiao)(jiao)注速(su)度(du)(du)，減少金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)(ye)流量，保證金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)(ye)中的或可能侵入的氣體逸(yi)出(chu)涂層(ceng)或從金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)(ye)(ye)(ye)析(xi)出(chu)。
5.澆注(zhu)前應對鋼(gang)液進行(xing)充分除氣
（1）清潔爐料， 別是(shi)鐵銹嚴重的爐料應(ying)經除銹處理(li)。
（2）快速熔煉(lian)，縮短高(gao)溫熔煉(lian)時間。
（3）充分脫氧，用(yong)鋁量一般(ban)為0.04～0.06，不超過0.15。
另外(wai)，型砂(sha)(sha)要干(gan)燥，不使用含(han)水(shui)分或潮(chao)濕(shi)的型砂(sha)(sha)。鑄鐵平(ping)臺的真空負壓(ya)度一(yi)般(ban)應控制在0.05～0.06MPa為宜。
通過以上綜合(he)措施的實施，不但基本解決了鑄鐵平臺的氣孔缺陷，同時(shi)還減少其他品種鑄鐵件氣縮(suo)孔現象，成品率達90以上。
