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)氣孔的成(cheng)因
侵入性氣孔是消失模(mo)鑄造鑄鐵平臺鑄件氣孔產生的(de)主要(yao)形(xing)式，其形(xing)成原(yuan)因(yin)有以下(xia)幾方面。
（1）澆注過(guo)程中(zhong)，澆注時間過(guo)短，充型過(guo)快，泡(pao)沫塑(su)料模樣不能被(bei)迅(xun)速汽(qi)化，裂解的液態產物進(jin)入金(jin)屬液中(zhong)，鑄(zhu)件凝固后，氣體不能被(bei)排出(chu)，而在鑄(zhu)件中(zhong)形成氣孔。
（2）泡沫塑料模樣的(de)發(fa)氣量隨澆(jiao)注溫(wen)度的(de)升(sheng)高而急(ji)劇zengda，圖2為澆(jiao)注時(shi)氣體壓(ya)力隨澆(jiao)注時(shi)間(jian)的(de)變化，可以看出，澆(jiao)注的(de)瞬間(jian)氣體壓(ya)力急(ji)劇升(sheng)高，由于鑄鋼澆(jiao)注溫(wen)度較高，澆(jiao)注時(shi)瞬間(jian)發(fa)氣量很大，氣體不能被及時(shi)排(pai)出， 別是鋼液在紊流狀態時(shi)將氣體卷入其中，形成氣孔。
（3）粘(zhan)接(jie)泡(pao)沫塑(su)料(liao)模(mo)(mo)樣(yang)用(yong)(yong)粘(zhan)結劑使(shi)用(yong)(yong)不當是(shi)形成(cheng)侵入性氣孔(kong)(kong)的(de)重(zhong)要原因(yin)。實(shi)際生產(chan)中(zhong)發現，鑄(zhu)(zhu)鋼件(jian)在(zai)(zai)泡(pao)沫塑(su)料(liao)模(mo)(mo)樣(yang)粘(zhan)接(jie)處往往產(chan)生大量(liang)的(de)氣孔(kong)(kong)。如果用(yong)(yong)插接(jie)或鋼釘(ding)連(lian)接(jie)泡(pao)沫塑(su)料(liao)模(mo)(mo)樣(yang)，該處 不會產(chan)生氣孔(kong)(kong)。這是(shi)由于(yu)連(lian)接(jie)處使(shi)用(yong)(yong)了較多(duo)的(de)粘(zhan)結劑，無論用(yong)(yong)851膠(jiao)還(huan)是(shi)AB膠(jiao)，其密度是(shi)泡(pao)沫塑(su)料(liao)的(de)幾倍甚(shen)至(zhi)幾十倍，其汽化(hua)(hua)(hua)速度遠比(bi)泡(pao)沫塑(su)料(liao)慢且(qie)汽化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度高(gao)，當膠(jiao)還(huan)沒有汽化(hua)(hua)(hua)時金屬液上升而(er)將(jiang)膠(jiao)裹住，在(zai)(zai)隨后(hou)的(de)冷卻(que)過程(cheng)中(zhong)不斷汽化(hua)(hua)(hua)，從而(er)在(zai)(zai)鑄(zhu)(zhu)鐵平臺鑄(zhu)(zhu)件(jian)中(zhong)形成(cheng)氣孔(kong)(kong)。
（4）水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)也(ye)是形成鑄鐵(tie)平臺氣孔的(de)(de)因(yin)素之一(yi)，澆注(zhu)時水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)的(de)(de)來源主要有以下幾方面：一(yi)是涂料(liao)沒(mei)有烘(hong)干(gan)，或是由(you)于(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)基涂料(liao)中(zhong)含有CMC、聚乙烯醇、白乳(ru)膠、淀粉(fen)等youji粘(zhan)結劑(ji)，如果掛有涂料(liao)的(de)(de)模樣烘(hong)干(gan)后不(bu)能及時澆注(zhu)， 會吸(xi)收空氣中(zhong)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)。另外，涂料(liao)的(de)(de)膨潤土等懸浮劑(ji)多含有結構水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和結合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，由(you)于(yu)模樣烘(hong)干(gan)溫(wen)度一(yi)般只有40℃左右，其結構水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和結合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)一(yi)般仍(reng)存留于(yu)涂料(liao)中(zhong)，這部分(fen)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)在(zai)高溫(wen)鋼液的(de)(de)作用下汽化(hua)；二是泡(pao)沫塑料(liao)模樣由(you)于(yu)干(gan)燥不(bu)充分(fen)，泡(pao)沫粒珠中(zhong)仍(reng)殘留較多的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣；三是來自型砂中(zhong)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)。
2.析(xi)出性氣孔的成因
析出性氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)是指在熔煉過程中(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬液(ye)吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，在金(jin)(jin)(jin)屬凝(ning)(ning)固過程中(zhong)(zhong)，多金(jin)(jin)(jin)屬中(zhong)(zhong)析出而形成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)。當(dang)金(jin)(jin)(jin)屬液(ye)吸(xi)入水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)時，在高溫金(jin)(jin)(jin)屬液(ye)的熱作用下，水(shui)裂解(jie)產生氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)，氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)溶解(jie)后裂解(jie)成(cheng)(cheng)氫原子，這些原因在金(jin)(jin)(jin)屬液(ye)的凝(ning)(ning)固過程中(zhong)(zhong)重新聚合，生成(cheng)(cheng)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)，無法排(pai)出， 形成(cheng)(cheng)了析出性氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)缺陷(xian)。這種(zhong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong) 點：氣(qi)(qi)(qi)(qi)壁比較光(guang)滑，有金(jin)(jin)(jin)屬光(guang)澤，氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)比較小但數目(mu)較多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以(yi)上分(fen)析可知，澆(jiao)注過程中，澆(jiao)注時間過短(duan)，充型過快，泡沫(mo)塑(su)料(liao)模(mo)樣不能被迅(xun)速汽(qi)化，粘接泡沫(mo)塑(su)料(liao)模(mo)樣用粘結劑(ji)使用不當，是(shi)造成鑄鐵平臺鑄件氣孔的主要原因。另外，澆(jiao)注系(xi)統設計不合理，還有模(mo)樣、涂料(liao)及澆(jiao)注等方面(mian)的因素(su)。
1.減(jian)少泡沫塑料(liao)模樣的發(fa)氣量，降低發(fa)氣速度
（1）在(zai)保證模樣(yang)強度、剛度的前提下，盡量(liang)減(jian)少模樣(yang)的密度，從(cong)而減(jian)少發氣量(liang)；將直澆道、冒口及厚大部(bu)位(wei)做成空心塑(su)料模樣(yang)（目(mu)前我廠采用的泡沫塑(su)料密度為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少(shao)澆(jiao)注系統的(de)(de)尺寸，降低澆(jiao)注速度(du)從(cong)而降低聚苯乙烯(xi)的(de)(de)發氣速度(du)，使(shi)產(chan)生的(de)(de)氣體通過(guo)涂料層(ceng)(ceng)得以及時排出而不進(jin)入鋼(gang)液。模樣充足(zu)的(de)(de)汽化時間也使(shi)其(qi)汽化率提高，減少(shao)了聚集在鋼(gang)液與涂料層(ceng)(ceng)界(jie)面的(de)(de)液態殘留物，避免在輪緣的(de)(de)側面形(xing)成氣孔。
2.使用(yong)發氣量低的(de)粘(zhan)結劑
粘結(jie)劑用量(liang)越少越好(hao)，好(hao)冒(mao)口(kou)與產品整體(ti)一次成形(xing)，或(huo)使用插接(jie)或(huo)鋼(gang)釘(ding)(ding)連接(jie)，或(huo)粘結(jie)劑與鋼(gang)釘(ding)(ding)聯合使用。
3.保(bao)證涂料質量
（1）選(xuan)用(yong)高溫透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)好的(de)(de)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)，增(zeng)加涂(tu)層的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)和潤濕性(xing)，降低氣(qi)(qi)(qi)隙空腔(qiang)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)壓，以保(bao)證鑄(zhu)鐵平(ping)臺金屬液(ye)(ye)平(ping)穩充(chong)型。在(zai)干砂消失(shi)模鑄(zhu)造中，由于使用(yong)干砂造型，干砂透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)遠(yuan)高于涂(tu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)，涂(tu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)主要(yao)取決(jue)于涂(tu)料(liao)(liao)(liao)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)的(de)(de)大小(xiao)。當涂(tu)料(liao)(liao)(liao)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)較小(xiao)時，涂(tu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)遠(yuan)小(xiao)于模樣的(de)(de)熱解速度，合金液(ye)(ye)流(liu)前(qian)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)隙中的(de)(de)壓力很高，合液(ye)(ye)態金屬流(liu)動前(qian)沿很不穩定，造成(cheng)卷氣(qi)(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)(qi)。
（2）涂料(liao)掛涂要均(jun)勻，具有高的高溫(wen)強度，以減少(shao)涂層厚度，一(yi)般控(kong)制(zhi)在0.5~1mm即可。
（3）涂層(ceng)應充分烘干(gan)，烘干(gan)的(de)模樣應及時澆注，避免受潮。
4.選擇正確(que)的(de)澆注(zhu)工藝
（1）澆注位(wei)置應盡量使重要(yao)的(de)大表面(mian)處于(yu)(yu)豎直或傾(qing)斜狀態，有利于(yu)(yu)金屬(shu)液(ye)的(de)平穩充型和塑(su)料模樣的(de)逐(zhu)漸汽化(hua)，使氣(qi)隙壓力較(jiao)小及(ji)保持平衡。
（2）澆(jiao)(jiao)注(zhu)系統優先選用封閉式的底注(zhu)、階梯澆(jiao)(jiao)注(zhu)或側注(zhu)，保證金屬(shu)液的平穩流動及避免澆(jiao)(jiao)注(zhu)過程中大量空(kong)氣進入型腔。
（3）提(ti)(ti)高金(jin)屬液的澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)度(du)，減小澆(jiao)注(zhu)速度(du)，有利于泡沫塑料模樣的充分汽化和迅速地(di)排出。實踐證明(ming)提(ti)(ti)高澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)度(du)可(ke)youxiao地(di)減小氣(qi)孔(kong)等一(yi)系列鑄(zhu)(zhu)造缺陷。鑄(zhu)(zhu)鋼件(jian)澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)度(du)應(ying)在1600℃以上，此時(shi)應(ying)保證涂(tu)料有較高的高溫(wen)(wen)強度(du)，否則(ze)會(hui)導(dao)致較嚴重的粘砂。
（4）堅持(chi)“慢-快-慢”的澆(jiao)(jiao)注原則。先(xian)用小流量(liang)(liang)金屬(shu)液(ye)(ye)(ye)點通(tong)直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)道(dao)，在用大流量(liang)(liang)快速充(chong)滿澆(jiao)(jiao)口杯(bei)封(feng)閉直(zhi)(zhi)澆(jiao)(jiao)道(dao)，保(bao)證真空度，直(zhi)(zhi)到澆(jiao)(jiao)口杯(bei)金屬(shu)液(ye)(ye)(ye)不在下沉時(shi)為止。由澆(jiao)(jiao)入(ru)的鋼液(ye)(ye)(ye)量(liang)(liang)估計液(ye)(ye)(ye)面(mian)快達到鑄件頂面(mian)時(shi)，放慢澆(jiao)(jiao)注速度，減少(shao)金屬(shu)液(ye)(ye)(ye)流量(liang)(liang)，保(bao)證金屬(shu)液(ye)(ye)(ye)中的或可能侵入(ru)的氣(qi)體逸出(chu)涂層或從金屬(shu)液(ye)(ye)(ye)析(xi)出(chu)。
5.澆注前應對鋼液進行充分(fen)除氣(qi)
（1）清潔爐料(liao)， 別是鐵銹(xiu)嚴(yan)重的爐料(liao)應經除銹(xiu)處理。
（2）快(kuai)速熔煉(lian)，縮短高溫熔煉(lian)時間。
（3）充分脫氧，用(yong)鋁量一般為0.04～0.06，不超過(guo)0.15。
另外(wai)，型砂要干燥，不(bu)使用含水分或潮濕的型砂。鑄鐵(tie)平臺(tai)的真空負壓度一般(ban)應控(kong)制在0.05～0.06MPa為宜。
通過以(yi)上綜(zong)合(he)措施(shi)的實施(shi)，不但基本解決了(le)鑄鐵(tie)平臺(tai)的氣孔(kong)(kong)缺陷，同時還(huan)減(jian)少其(qi)他品(pin)種(zhong)鑄鐵(tie)件氣縮(suo)孔(kong)(kong)現象，成品(pin)率達90以(yi)上。
