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(qi)孔的成因
侵入性氣(qi)孔是消失模鑄(zhu)造鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣(qi)孔產生的主要形式，其(qi)形成(cheng)原(yuan)因有以下幾(ji)方(fang)面(mian)。
（1）澆注過(guo)程中(zhong)，澆注時間過(guo)短，充型過(guo)快，泡沫塑料模樣(yang)不(bu)能被迅速汽(qi)化(hua)，裂解的液態產物(wu)進入金屬液中(zhong)，鑄件(jian)(jian)凝固(gu)后，氣體不(bu)能被排出，而在鑄件(jian)(jian)中(zhong)形(xing)成氣孔(kong)。
（2）泡(pao)沫塑料模樣的發氣量(liang)隨澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度的升(sheng)高(gao)而(er)急劇(ju)zengda，圖2為澆(jiao)注(zhu)(zhu)時氣體壓力(li)(li)隨澆(jiao)注(zhu)(zhu)時間的變化，可以看出，澆(jiao)注(zhu)(zhu)的瞬間氣體壓力(li)(li)急劇(ju)升(sheng)高(gao)，由于鑄鋼澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度較高(gao)，澆(jiao)注(zhu)(zhu)時瞬間發氣量(liang)很大，氣體不能(neng)被及時排出， 別(bie)是鋼液在紊流狀態時將氣體卷入其中，形成氣孔。
（3）粘(zhan)接(jie)(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)模樣用(yong)粘(zhan)結(jie)劑使(shi)用(yong)不(bu)當是(shi)(shi)形成侵入性氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)的(de)(de)重要原因。實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)(chan)中(zhong)發現(xian)，鑄鋼(gang)件(jian)在(zai)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)模樣粘(zhan)接(jie)(jie)處往往產(chan)(chan)生(sheng)大量的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。如(ru)果用(yong)插接(jie)(jie)或鋼(gang)釘(ding)連接(jie)(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)模樣，該處 不(bu)會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。這是(shi)(shi)由于連接(jie)(jie)處使(shi)用(yong)了較(jiao)多的(de)(de)粘(zhan)結(jie)劑，無(wu)論用(yong)851膠(jiao)還(huan)是(shi)(shi)AB膠(jiao)，其(qi)密度是(shi)(shi)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)的(de)(de)幾倍甚至幾十(shi)倍，其(qi)汽化(hua)速度遠(yuan)比泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)(su)料(liao)(liao)慢(man)且汽化(hua)溫度高，當膠(jiao)還(huan)沒有汽化(hua)時(shi)金屬液上升而(er)將膠(jiao)裹住，在(zai)隨后的(de)(de)冷卻過程中(zhong)不(bu)斷汽化(hua)，從而(er)在(zai)鑄鐵(tie)平臺鑄件(jian)中(zhong)形成氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)(shui)(shui)分也是(shi)形(xing)成鑄鐵(tie)平臺氣(qi)(qi)孔的(de)因素之一，澆(jiao)注(zhu)時水(shui)(shui)(shui)(shui)分的(de)來(lai)源主(zhu)要有(you)(you)(you)以下幾(ji)方面：一是(shi)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)沒有(you)(you)(you)烘干(gan)，或(huo)是(shi)由(you)于(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)基涂(tu)(tu)料(liao)(liao)中含有(you)(you)(you)CMC、聚乙烯醇、白乳膠(jiao)、淀(dian)粉等youji粘結劑，如果(guo)掛有(you)(you)(you)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)模樣烘干(gan)后(hou)不能及時澆(jiao)注(zhu)， 會(hui)吸收空氣(qi)(qi)中的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分。另外，涂(tu)(tu)料(liao)(liao)的(de)膨潤土等懸浮(fu)劑多(duo)含有(you)(you)(you)結構水(shui)(shui)(shui)(shui)和結合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)，由(you)于(yu)模樣烘干(gan)溫度一般只有(you)(you)(you)40℃左(zuo)右，其結構水(shui)(shui)(shui)(shui)和結合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)一般仍存(cun)留于(yu)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)中，這(zhe)部分水(shui)(shui)(shui)(shui)分在高(gao)溫鋼液的(de)作用下汽化；二是(shi)泡沫塑料(liao)(liao)模樣由(you)于(yu)干(gan)燥不充分，泡沫粒珠中仍殘留較多(duo)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)氣(qi)(qi)；三(san)是(shi)來(lai)自型砂中的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分。
2.析出(chu)性氣(qi)孔的(de)成(cheng)因
析(xi)出性氣(qi)(qi)孔是(shi)指在(zai)(zai)熔(rong)煉(lian)過(guo)程中金(jin)屬(shu)液(ye)吸氣(qi)(qi)，在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)凝固過(guo)程中，多金(jin)屬(shu)中析(xi)出而(er)形成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)孔。當金(jin)屬(shu)液(ye)吸入水(shui)蒸(zheng)氣(qi)(qi)時，在(zai)(zai)高溫金(jin)屬(shu)液(ye)的(de)熱作用下，水(shui)裂(lie)(lie)解產生氫(qing)氣(qi)(qi)，氫(qing)氣(qi)(qi)溶解后裂(lie)(lie)解成(cheng)(cheng)氫(qing)原子(zi)，這(zhe)些原因在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)液(ye)的(de)凝固過(guo)程中重新(xin)聚(ju)合，生成(cheng)(cheng)氫(qing)氣(qi)(qi)，無法(fa)排出， 形成(cheng)(cheng)了(le)析(xi)出性氣(qi)(qi)孔缺(que)陷。這(zhe)種氣(qi)(qi)孔 點(dian)：氣(qi)(qi)壁比(bi)較光滑，有金(jin)屬(shu)光澤，氣(qi)(qi)孔比(bi)較小但數目較多。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由(you)以上分析(xi)可知，澆(jiao)注(zhu)(zhu)過(guo)程中，澆(jiao)注(zhu)(zhu)時(shi)間過(guo)短，充型過(guo)快(kuai)，泡沫塑(su)料模(mo)(mo)樣(yang)不(bu)能被迅速(su)汽化，粘接泡沫塑(su)料模(mo)(mo)樣(yang)用粘結(jie)劑使用不(bu)當，是造成鑄(zhu)鐵平(ping)臺(tai)鑄(zhu)件氣(qi)孔(kong)的主要原因(yin)。另外(wai)，澆(jiao)注(zhu)(zhu)系統設(she)計不(bu)合(he)理，還有(you)模(mo)(mo)樣(yang)、涂料及澆(jiao)注(zhu)(zhu)等方(fang)面的因(yin)素。
1.減(jian)少泡沫塑料(liao)模樣的發氣量，降(jiang)低發氣速度
（1）在保證模(mo)樣強度(du)、剛度(du)的(de)前提下，盡量減少模(mo)樣的(de)密(mi)度(du)，從而減少發氣(qi)量；將直澆道、冒口及厚大部位做成空心塑料(liao)模(mo)樣（目(mu)前我(wo)廠采用的(de)泡沫(mo)塑料(liao)密(mi)度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少澆注系統(tong)的(de)尺寸，降低澆注速度(du)從而降低聚苯(ben)乙(yi)烯的(de)發(fa)氣速度(du)，使產生的(de)氣體(ti)通過涂(tu)料層(ceng)得以(yi)及時(shi)排出而不進入鋼液。模樣充足的(de)汽(qi)化(hua)時(shi)間也使其(qi)汽(qi)化(hua)率提高，減少了聚集在(zai)鋼液與涂(tu)料層(ceng)界面的(de)液態(tai)殘留物，避免在(zai)輪緣的(de)側面形(xing)成(cheng)氣孔。
2.使用發氣量低的粘結劑
粘(zhan)結(jie)劑用量越少越好，好冒(mao)口與產品整體一次成形，或使用插接或鋼釘連接，或粘(zhan)結(jie)劑與鋼釘聯合(he)使用。
3.保證涂料質(zhi)量
（1）選用(yong)(yong)高溫透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)好的(de)涂料，增加涂層的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)和(he)潤濕性(xing)(xing)(xing)，降低(di)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙空腔的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓，以保(bao)證鑄鐵(tie)平臺金(jin)屬液平穩(wen)充型。在干砂(sha)(sha)消失模鑄造(zao)中，由于(yu)使用(yong)(yong)干砂(sha)(sha)造(zao)型，干砂(sha)(sha)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)遠(yuan)高于(yu)涂料的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)，涂料的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)主(zhu)要取(qu)決于(yu)涂料透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)的(de)大小(xiao)。當(dang)涂料透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)較小(xiao)時，涂料的(de)透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)遠(yuan)小(xiao)于(yu)模樣的(de)熱解速度，合金(jin)液流前的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)隙中的(de)壓力很高，合液態金(jin)屬流動前沿很不穩(wen)定，造(zao)成卷氣(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)。
（2）涂(tu)料掛涂(tu)要(yao)均勻(yun)，具有(you)高的高溫強度(du)(du)，以(yi)減少(shao)涂(tu)層厚度(du)(du)，一(yi)般控制在(zai)0.5~1mm即可。
（3）涂(tu)層應充分烘(hong)干，烘(hong)干的(de)模樣應及時澆注，避免受潮。
4.選擇正確的(de)澆(jiao)注(zhu)工藝
（1）澆注位置應(ying)盡(jin)量(liang)使(shi)重要的大表面處于(yu)(yu)豎直或傾斜狀態(tai)，有利于(yu)(yu)金屬液的平穩(wen)充型和塑(su)料模樣的逐漸汽化，使(shi)氣隙(xi)壓力較小及保持平衡。
（2）澆注(zhu)系統優(you)先選用封閉式的底(di)注(zhu)、階梯澆注(zhu)或側注(zhu)，保證金(jin)屬(shu)液(ye)的平穩流動及避免澆注(zhu)過(guo)程中大量空氣進入型腔。
（3）提高金屬液的(de)(de)澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，減小澆(jiao)(jiao)注(zhu)速(su)度(du)(du)，有利于(yu)泡沫(mo)塑料(liao)模樣的(de)(de)充分汽(qi)化和迅速(su)地排出。實踐證明提高澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)可youxiao地減小氣孔等一系列鑄(zhu)造缺陷。鑄(zhu)鋼件澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)應在1600℃以上，此時應保證涂料(liao)有較(jiao)高的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)強度(du)(du)，否則會(hui)導致較(jiao)嚴重的(de)(de)粘(zhan)砂。
（4）堅持(chi)“慢(man)-快(kuai)-慢(man)”的澆(jiao)注原則。先用(yong)小(xiao)流量(liang)(liang)金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)點通直澆(jiao)道，在用(yong)大流量(liang)(liang)快(kuai)速充(chong)滿澆(jiao)口杯(bei)封(feng)閉直澆(jiao)道，保證真空度，直到(dao)澆(jiao)口杯(bei)金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)不在下(xia)沉時(shi)為止。由澆(jiao)入的鋼液(ye)量(liang)(liang)估計液(ye)面(mian)(mian)快(kuai)達到(dao)鑄(zhu)件頂面(mian)(mian)時(shi)，放慢(man)澆(jiao)注速度，減少金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)流量(liang)(liang)，保證金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)中的或可能侵入的氣體逸出涂層或從(cong)金(jin)屬(shu)(shu)液(ye)析出。
5.澆注前應(ying)對鋼液進行充分除(chu)氣
（1）清潔爐料(liao)， 別是鐵銹嚴重的(de)爐料(liao)應經除(chu)銹處(chu)理。
（2）快(kuai)速熔(rong)煉，縮短高溫熔(rong)煉時間。
（3）充分脫氧，用(yong)鋁量(liang)一般為(wei)0.04～0.06，不超過0.15。
另外，型砂(sha)要干燥，不使用含水分或潮濕的(de)型砂(sha)。鑄(zhu)鐵(tie)平臺(tai)的(de)真空負壓度(du)一(yi)般應控制(zhi)在0.05～0.06MPa為宜(yi)。
通過以上(shang)綜(zong)合措施的(de)實施，不但基本解(jie)決了鑄(zhu)鐵平臺的(de)氣(qi)孔缺陷，同時還減少其他品種鑄(zhu)鐵件氣(qi)縮孔現(xian)象，成品率達90以上(shang)。
