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.侵入性氣孔的成(cheng)因
侵入(ru)性(xing)氣(qi)孔是(shi)消失模(mo)鑄造鑄鐵(tie)平臺鑄件氣(qi)孔產生的(de)主要形(xing)式，其形(xing)成原因有以下幾方面。
（1）澆(jiao)注過(guo)程中(zhong)，澆(jiao)注時間過(guo)短，充型過(guo)快(kuai)，泡沫塑(su)料模樣不能被(bei)迅(xun)速汽化，裂(lie)解的(de)液態產物進入金(jin)屬液中(zhong)，鑄(zhu)件凝(ning)固(gu)后，氣(qi)體不能被(bei)排(pai)出，而在鑄(zhu)件中(zhong)形(xing)成氣(qi)孔。
（2）泡沫塑料模樣的(de)發氣(qi)(qi)量隨(sui)澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度的(de)升高(gao)而急(ji)(ji)劇zengda，圖2為澆(jiao)(jiao)注(zhu)時氣(qi)(qi)體(ti)壓(ya)(ya)力(li)(li)隨(sui)澆(jiao)(jiao)注(zhu)時間的(de)變(bian)化，可以看出(chu)，澆(jiao)(jiao)注(zhu)的(de)瞬間氣(qi)(qi)體(ti)壓(ya)(ya)力(li)(li)急(ji)(ji)劇升高(gao)，由于鑄(zhu)鋼澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度較(jiao)高(gao)，澆(jiao)(jiao)注(zhu)時瞬間發氣(qi)(qi)量很大(da)，氣(qi)(qi)體(ti)不(bu)能(neng)被及時排出(chu)， 別(bie)是鋼液在(zai)紊流狀態時將氣(qi)(qi)體(ti)卷入其中，形成氣(qi)(qi)孔。
（3）粘接泡沫(mo)塑(su)料模樣用(yong)粘結劑(ji)使(shi)用(yong)不(bu)當是形成侵入性(xing)氣孔的(de)重要原因(yin)。實(shi)際(ji)生產中發現，鑄鋼(gang)件在(zai)泡沫(mo)塑(su)料模樣粘接處(chu)往往產生大(da)量(liang)的(de)氣孔。如果用(yong)插接或鋼(gang)釘連接泡沫(mo)塑(su)料模樣，該處(chu) 不(bu)會(hui)產生氣孔。這是由于(yu)連接處(chu)使(shi)用(yong)了較多的(de)粘結劑(ji)，無論(lun)用(yong)851膠還是AB膠，其密度(du)是泡沫(mo)塑(su)料的(de)幾倍甚至幾十倍，其汽化(hua)速度(du)遠比泡沫(mo)塑(su)料慢且汽化(hua)溫度(du)高(gao)，當膠還沒有(you)汽化(hua)時金屬液上升(sheng)而將膠裹住(zhu)，在(zai)隨后的(de)冷(leng)卻過程中不(bu)斷(duan)汽化(hua)，從而在(zai)鑄鐵平臺鑄件中形成氣孔。
（4）水(shui)(shui)分也是形成鑄鐵平(ping)臺氣孔的(de)(de)(de)因(yin)素之一(yi)，澆(jiao)注(zhu)時水(shui)(shui)分的(de)(de)(de)來源主要(yao)有(you)(you)以下幾(ji)方(fang)面：一(yi)是涂(tu)(tu)料(liao)(liao)沒有(you)(you)烘(hong)干，或是由(you)于(yu)(yu)水(shui)(shui)基涂(tu)(tu)料(liao)(liao)中(zhong)含有(you)(you)CMC、聚乙(yi)烯醇、白(bai)乳膠、淀粉等youji粘結(jie)劑，如(ru)果掛(gua)有(you)(you)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)模(mo)樣烘(hong)干后不(bu)能(neng)及時澆(jiao)注(zhu)， 會吸收空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)分。另外，涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)膨潤土(tu)等懸浮(fu)劑多(duo)含有(you)(you)結(jie)構水(shui)(shui)和(he)結(jie)合(he)水(shui)(shui)，由(you)于(yu)(yu)模(mo)樣烘(hong)干溫度一(yi)般只有(you)(you)40℃左右，其結(jie)構水(shui)(shui)和(he)結(jie)合(he)水(shui)(shui)一(yi)般仍(reng)存留于(yu)(yu)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)中(zhong)，這部分水(shui)(shui)分在(zai)高(gao)溫鋼(gang)液的(de)(de)(de)作用下汽(qi)化；二是泡沫塑料(liao)(liao)模(mo)樣由(you)于(yu)(yu)干燥不(bu)充(chong)分，泡沫粒珠中(zhong)仍(reng)殘(can)留較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)蒸(zheng)氣；三(san)是來自型砂中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)分。
2.析(xi)出性氣孔(kong)的成因
析出性氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)是指在熔煉過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)液吸(xi)氣(qi)，在金(jin)屬(shu)凝固過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，多金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)析出而形(xing)成氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)。當金(jin)屬(shu)液吸(xi)入水蒸氣(qi)時，在高溫金(jin)屬(shu)液的熱(re)作(zuo)用(yong)下，水裂解(jie)(jie)產(chan)生(sheng)氫(qing)(qing)氣(qi)，氫(qing)(qing)氣(qi)溶解(jie)(jie)后裂解(jie)(jie)成氫(qing)(qing)原子，這(zhe)些原因在金(jin)屬(shu)液的凝固過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)重新聚合，生(sheng)成氫(qing)(qing)氣(qi)，無(wu)法(fa)排出， 形(xing)成了析出性氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)缺(que)陷(xian)。這(zhe)種(zhong)氣(qi)孔(kong)(kong)(kong) 點：氣(qi)壁比較(jiao)光滑，有金(jin)屬(shu)光澤(ze)，氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)比較(jiao)小但數目(mu)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，澆注(zhu)過程中，澆注(zhu)時間(jian)過短，充(chong)型過快(kuai)，泡沫(mo)塑(su)料模(mo)樣不能被迅速(su)汽化，粘(zhan)接泡沫(mo)塑(su)料模(mo)樣用粘(zhan)結劑使用不當，是造成鑄鐵平(ping)臺(tai)鑄件氣孔的(de)主要原因。另外，澆注(zhu)系統設計不合理(li)，還有模(mo)樣、涂料及澆注(zhu)等方面的(de)因素。
1.減少(shao)泡沫塑(su)料模(mo)樣的發氣(qi)量，降低發氣(qi)速度
（1）在保證(zheng)模(mo)樣(yang)(yang)強度、剛度的前提下(xia)，盡量減(jian)少模(mo)樣(yang)(yang)的密度，從而減(jian)少發(fa)氣量；將(jiang)直澆道、冒口及厚大部位做成空心(xin)塑(su)料模(mo)樣(yang)(yang)（目前我廠(chang)采用的泡(pao)沫(mo)塑(su)料密度為(wei)0.018~0.020g/cm3）。
（2）減(jian)少澆(jiao)注系(xi)統的(de)(de)尺寸，降低澆(jiao)注速(su)度從而(er)降低聚苯乙烯的(de)(de)發(fa)氣(qi)(qi)速(su)度，使產生(sheng)的(de)(de)氣(qi)(qi)體通過(guo)涂料層得以及(ji)時(shi)排(pai)出而(er)不進入(ru)鋼液(ye)。模樣充(chong)足的(de)(de)汽(qi)化時(shi)間也使其汽(qi)化率(lv)提高，減(jian)少了聚集在鋼液(ye)與涂料層界(jie)面(mian)的(de)(de)液(ye)態殘留物，避免在輪緣的(de)(de)側(ce)面(mian)形成氣(qi)(qi)孔。
2.使用發(fa)氣量低的粘結劑
粘結(jie)劑用(yong)(yong)(yong)量越(yue)少(shao)越(yue)好，好冒口與產品(pin)整體一次成形，或使(shi)用(yong)(yong)(yong)插接或鋼釘連接，或粘結(jie)劑與鋼釘聯合使(shi)用(yong)(yong)(yong)。
3.保證涂(tu)料質(zhi)量
（1）選用(yong)高(gao)溫透(tou)(tou)(tou)(tou)氣(qi)性(xing)好的(de)(de)涂料(liao)(liao)(liao)，增加涂層的(de)(de)透(tou)(tou)(tou)(tou)氣(qi)性(xing)和潤濕性(xing)，降低氣(qi)隙空腔(qiang)的(de)(de)氣(qi)壓(ya)，以(yi)保(bao)證鑄(zhu)鐵平臺金屬(shu)液平穩充型(xing)。在干(gan)砂(sha)(sha)(sha)消失(shi)模鑄(zhu)造中，由于(yu)使用(yong)干(gan)砂(sha)(sha)(sha)造型(xing)，干(gan)砂(sha)(sha)(sha)透(tou)(tou)(tou)(tou)氣(qi)性(xing)遠(yuan)高(gao)于(yu)涂料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)透(tou)(tou)(tou)(tou)氣(qi)性(xing)，涂料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)透(tou)(tou)(tou)(tou)氣(qi)性(xing)主(zhu)要(yao)取決于(yu)涂料(liao)(liao)(liao)透(tou)(tou)(tou)(tou)氣(qi)性(xing)的(de)(de)大小(xiao)。當涂料(liao)(liao)(liao)透(tou)(tou)(tou)(tou)氣(qi)性(xing)較小(xiao)時，涂料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)透(tou)(tou)(tou)(tou)氣(qi)性(xing)遠(yuan)小(xiao)于(yu)模樣的(de)(de)熱(re)解速度，合(he)(he)金液流前的(de)(de)氣(qi)隙中的(de)(de)壓(ya)力很高(gao)，合(he)(he)液態金屬(shu)流動(dong)前沿很不穩定，造成卷氣(qi)與吸氣(qi)。
（2）涂(tu)料掛涂(tu)要均(jun)勻，具(ju)有(you)高(gao)的(de)高(gao)溫強度(du)，以減少涂(tu)層厚度(du)，一般控(kong)制在0.5~1mm即(ji)可。
（3）涂層應(ying)充分烘干(gan)，烘干(gan)的模樣應(ying)及時澆注，避免受潮。
4.選擇正確的澆注工藝
（1）澆注(zhu)位置應盡量使(shi)重要的大表面處于豎(shu)直或傾(qing)斜狀態，有利于金(jin)屬液的平(ping)穩充型和塑(su)料模樣的逐漸汽(qi)化，使(shi)氣隙壓力較小及保持平(ping)衡。
（2）澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)系統(tong)優先(xian)選(xuan)用(yong)封閉(bi)式的(de)底注(zhu)(zhu)、階梯澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)或側注(zhu)(zhu)，保(bao)證金屬液的(de)平穩(wen)流(liu)動及避免澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)過程中大量(liang)空氣進入型(xing)腔。
（3）提(ti)高金屬(shu)液的澆注(zhu)(zhu)溫(wen)度，減(jian)小澆注(zhu)(zhu)速(su)度，有(you)利于(yu)泡沫(mo)塑料(liao)模樣的充分汽(qi)化和迅(xun)速(su)地排出。實踐證明(ming)提(ti)高澆注(zhu)(zhu)溫(wen)度可youxiao地減(jian)小氣(qi)孔等一系列鑄(zhu)造缺陷。鑄(zhu)鋼件澆注(zhu)(zhu)溫(wen)度應在1600℃以(yi)上，此時應保證涂料(liao)有(you)較高的高溫(wen)強度，否則會導致較嚴重的粘砂。
（4）堅持(chi)“慢-快-慢”的(de)澆(jiao)(jiao)注(zhu)原則。先用(yong)小流量金屬液點通直澆(jiao)(jiao)道，在用(yong)大流量快速充滿(man)澆(jiao)(jiao)口(kou)杯封閉(bi)直澆(jiao)(jiao)道，保(bao)證真空度(du)，直到澆(jiao)(jiao)口(kou)杯金屬液不在下沉時為止。由澆(jiao)(jiao)入的(de)鋼液量估(gu)計液面快達到鑄件(jian)頂面時，放慢澆(jiao)(jiao)注(zhu)速度(du)，減(jian)少金屬液流量，保(bao)證金屬液中(zhong)的(de)或(huo)可能侵入的(de)氣體逸出涂層或(huo)從金屬液析出。
5.澆注(zhu)前應對鋼(gang)液進行充(chong)分除氣(qi)
（1）清潔(jie)爐(lu)料(liao)， 別是鐵銹嚴(yan)重(zhong)的(de)爐(lu)料(liao)應經除(chu)銹處理。
（2）快速熔煉，縮短高(gao)溫熔煉時間。
（3）充分脫氧，用鋁(lv)量一般(ban)為0.04～0.06，不超過(guo)0.15。
另外，型砂要干燥，不使用(yong)含水分或潮濕的型砂。鑄鐵平臺(tai)的真空負壓(ya)度一般(ban)應控制在0.05～0.06MPa為宜。
通(tong)過以上綜合措(cuo)施的實施，不(bu)但(dan)基本解決了鑄鐵(tie)平臺的氣孔缺陷，同時還(huan)減少其他品(pin)種鑄鐵(tie)件氣縮孔現象，成品(pin)率達90以上。
