鑄造廠鑄件縮孔和縮松缺陷十點(diǎn)分析
縮孔和縮松都是鑄造生產(chǎn)中常見的鑄件缺陷。縮孔是鑄件在冷凝過程中收縮,得不到金屬溶液的補(bǔ)充而產(chǎn)生的孔洞,形狀不規(guī)則,孔壁粗糙,一般位于鑄件的熱節(jié)處??s孔和氣孔在外表上往往極為相似,經(jīng)常容易混淆。一般來說,氣孔的內(nèi)壁是平滑的,而縮孔的內(nèi)壁則呈枝狀結(jié)晶的末梢狀??s松是鑄件最后凝固的區(qū)域沒有得到金屬溶液的補(bǔ)縮而形成分散和細(xì)小的小孔,常出現(xiàn)在鑄件的較厚截面以及厚薄截面交接處或熱節(jié)點(diǎn)上。縮松的分布面積要比縮孔大得多,往往隱藏于鑄件的內(nèi)部,有時(shí)肉眼察覺不到??s孔和縮松在鑄件廢品中占有較大的比例,必須引起足夠的重視,以提高鑄件合格率。
筆者結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),談?wù)勮T件縮孔和縮松的產(chǎn)生原因及其防止措施。
1.鑄件和模樣設(shè)計(jì)
(1)鑄件截面尺寸變化過大。如果在設(shè)計(jì)中鑄件截面尺寸變化過大,薄截面的冷卻速度比相鄰厚截面的冷凝速度要快得多,這樣就很難實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固,同時(shí)也難于進(jìn)行補(bǔ)縮。設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免這種情況,否則應(yīng)采用冷鐵,以實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固并利于補(bǔ)縮。
(2)鑄件斷面過厚,如果沒有采取相應(yīng)措施對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮,會(huì)因補(bǔ)縮不良形成縮孔。
(3)圓角太小。鑄件的凹角圓角半徑太小,會(huì)導(dǎo)致型砂傳熱能力降低,凝固速度下降,同時(shí)由于該處型砂受熱作用強(qiáng),發(fā)氣壓力大,析出的氣體可向未凝固的金屬液滲入,導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣縮孔。
(4)圓角太大。圓角太大,則圓角部分就成了厚截面,如果相鄰的截面較薄,就難以得到有效的補(bǔ)縮,造成補(bǔ)縮不良
2.模樣
(1)模樣或芯盒磨損致使鑄件截面減薄,導(dǎo)致鑄件截面厚度減薄而妨礙補(bǔ)縮。
(2)模樣尺寸不當(dāng)或模樣結(jié)構(gòu)不當(dāng),導(dǎo)致鑄件截面過厚或過薄。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意控制模樣的厚度,盡量使鄰近較厚截面的薄截面保持最大的厚度。
3.砂箱
(1)上箱太淺。生產(chǎn)中為了節(jié)省型砂用量或?yàn)榱私档蜕跋浜驮煨统杀径褂酶叨炔粔虻纳舷洌@是造成縮松缺陷的常見原因。上箱太淺,會(huì)降低金屬液的靜壓力,以致難以進(jìn)行補(bǔ)縮,補(bǔ)縮壓力不夠,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生縮松或縮孔,或二者兼有之。如果遇到了不得不采用較淺上箱的情況,則應(yīng)通過采用冒口套或澆口杯來彌補(bǔ)因上箱太淺帶來的問題,也可以采用發(fā)熱冒口或不斷向冒口添加金屬液來提高補(bǔ)縮效率。
(2)砂箱太小。為了節(jié)省型砂,降低成本,有時(shí)會(huì)采用尺寸不足的砂箱造型。砂箱尺寸過小,會(huì)影響澆注系統(tǒng)的合理布置或?qū)е旅翱谙嗑嗌跋浔谔翱诶锏慕饘僖涸谕瓿裳a(bǔ)縮之前就過早地變冷和凝固了??梢試L試采用發(fā)熱冒口和雨淋式澆口來解決這些問題。
(3)箱套不合適。因箱套尺寸不符,不能很好地支撐砂型,從而導(dǎo)致型壁的位移或變形,形成較厚的鑄件截面,以致原設(shè)計(jì)的冒口不足以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮。
4.澆冒口系統(tǒng)
出現(xiàn)縮松缺陷時(shí),應(yīng)該從澆注系統(tǒng)方面去尋找問題,因?yàn)榭s松缺陷與補(bǔ)縮有很大關(guān)聯(lián)。
(1)澆冒口設(shè)計(jì)未能促進(jìn)順序凝固。必須根據(jù)鑄件截面的不同情況來設(shè)計(jì)澆冒口的位置和大小,要考慮在沒有澆冒口的情況下,哪些截面先凝固,哪些截面后凝固,最后凝固的截面必須有仍處于液態(tài)的直澆口或冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。
(2)澆冒口數(shù)量不足或澆口設(shè)計(jì)不當(dāng)。澆冒口數(shù)量不足是造成縮松缺陷的常見原因,每個(gè)澆口的補(bǔ)縮距離和范圍都是有限的,其補(bǔ)縮范圍的大小取決于截面的厚度、金屬液的溫度和金屬成分。較薄截面的冷凝快,會(huì)切斷補(bǔ)縮通道。澆口設(shè)計(jì)不當(dāng),如澆口的截面太小會(huì)導(dǎo)致過早冷凝,此時(shí)盡管冒口里有很多金屬液也不能補(bǔ)縮到鑄件中去。
(3)冒口太小。冒口太小也是一種常見的錯(cuò)誤。一般情況下,冒口的截面尺寸都應(yīng)該大于需要補(bǔ)縮的鑄件截面尺寸。另一種錯(cuò)誤是想通過增加小直徑冒口的高度來提高補(bǔ)縮效果,這種做法往往會(huì)不盡人意,因?yàn)槊翱谥睆捷^小,冒口中的金屬液容易冷凝,即使增加冒口的高度也無濟(jì)于事。理想的冒口形狀應(yīng)該是球形,因?yàn)槠渖崦娣e最小。在某些情況下,對(duì)厚截面進(jìn)行激冷是一種有效和切實(shí)可行的辦法。
(4)冒口頸和鑄件尺寸比例不當(dāng)。冒口頸的尺寸對(duì)補(bǔ)縮效率非常重要,冒口頸截面尺寸太小會(huì)影響補(bǔ)縮效果,要確保金屬液在冒口頸暢通。
(5)內(nèi)澆口太大。內(nèi)澆口入口處或內(nèi)澆口上產(chǎn)生縮孔通常是內(nèi)澆口太大所致。因?yàn)閮?nèi)澆口入口處被包圍在熱砂之中,如果其尺寸太大,入口處的金屬液就會(huì)一直保持到最后才凝固,由于此時(shí)已沒有其他金屬溶液能對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮,所以澆口入口處就會(huì)產(chǎn)生縮孔。正確的澆冒口設(shè)計(jì)應(yīng)該是先凝固鑄件,其后凝固內(nèi)澆口和冒口頸,最后凝固冒口。如果破壞了這種凝固順序,就會(huì)產(chǎn)生縮孔缺陷。
5.型砂
砂型型壁產(chǎn)生位移尤其是不規(guī)則的位移,會(huì)影響補(bǔ)縮效果,造成縮孔缺陷。型壁的位移量越大,產(chǎn)生縮孔的可能性越大。型砂強(qiáng)度低,舂砂松軟是產(chǎn)生型壁位移的主要原因,應(yīng)提高砂型的強(qiáng)度和舂砂的緊實(shí)度,以減少型壁的蠕動(dòng)或位移。
6.制芯
砂芯產(chǎn)生位移,會(huì)使鑄件截面增厚,造成鑄件截面壁厚不均勻。芯撐數(shù)量太少、芯頭松軟或支撐面不夠大、砂芯強(qiáng)度較低引起砂芯翹曲等,都是造成砂芯位移的原因。生產(chǎn)中因砂芯位置變化而引起鑄件截面變化,都有可能造成縮孔缺陷。
7. 金屬成分
金屬成分對(duì)縮孔缺陷的影響有兩方面。一是合金成分對(duì)于縮孔缺陷本身的直接影響。如,低碳鑄鐵的總收縮量比高碳鑄鐵要大;在有色金屬鑄造中通過改變金屬成分加寬凝固范圍,促進(jìn)順序凝固,可以減少縮孔缺陷;在鋁合金中加入晶粒細(xì)化劑,如鈦和硼,能夠減少縮孔缺陷。合金成分對(duì)縮孔缺陷的影響大多是直接的,在設(shè)計(jì)澆冒口系統(tǒng)時(shí),通常應(yīng)把這些因素考慮進(jìn)去。二是金屬溶液的壓力使型壁產(chǎn)生退讓,造成型壁位移。金屬溶液壓力的大小和金屬成分有關(guān),灰口鑄鐵對(duì)型壁的壓力比合金鑄鐵和球墨鑄鐵要小。從某種程度上來說,碳當(dāng)量越高,金屬溶液對(duì)型壁的壓力越大。
8.熔化
裝料或稱料草率會(huì)造成金屬成分的偏差。針對(duì)收縮缺陷時(shí)應(yīng)考慮熔化方面的因素,臟污以及凝固迅速、易于氧化的金屬都對(duì)金屬的早期收縮有影響。金屬液的溫度過高,會(huì)把砂型加熱到使其產(chǎn)生滑移的程度,從而加劇型壁的位移。金屬液中的氣體越多,凝固過程釋放出的氣體對(duì)型壁的壓力越大,越易引起位移。
9.澆注
(1)澆注溫度太低會(huì)降低冒口系統(tǒng)的補(bǔ)縮效率,造成收縮缺陷。
(2)澆注溫度過高,會(huì)增加傳遞到型砂里的熱量,使型砂產(chǎn)生高溫變形,加劇型壁的位移。
(3)生產(chǎn)大型鑄件時(shí),沒有用熱金屬液對(duì)冒口進(jìn)行補(bǔ)澆也會(huì)產(chǎn)生收縮缺陷。可以根據(jù)需要,采用發(fā)熱冒口或加大冒口來代替補(bǔ)澆。
10.其他
砂芯或型壁斷裂會(huì)引起毛刺或型漏,造成金屬液流失。此時(shí)型腔對(duì)金屬液數(shù)量的需求有了變化,如果沒有多余的金屬液可以進(jìn)行補(bǔ)縮,或者補(bǔ)縮的金屬液不足,也會(huì)產(chǎn)生收縮缺陷。
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