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(ru)性氣孔的成因(yin)
侵(qin)入性氣(qi)孔是消失模鑄造鑄鐵平臺(tai)鑄件氣(qi)孔產生的(de)主要(yao)形(xing)式，其形(xing)成原因有(you)以(yi)下幾(ji)方面。
（1）澆注過(guo)程(cheng)中，澆注時間過(guo)短，充型過(guo)快(kuai)，泡沫塑(su)料(liao)模樣不能(neng)被迅速汽(qi)化，裂解的液態產物(wu)進入金屬液中，鑄(zhu)件凝固后(hou)，氣(qi)體(ti)不能(neng)被排出(chu)，而在鑄(zhu)件中形成氣(qi)孔。
（2）泡沫(mo)塑料(liao)模樣的發氣(qi)量(liang)(liang)隨(sui)澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度的升(sheng)高(gao)而急劇(ju)zengda，圖(tu)2為澆(jiao)(jiao)注(zhu)時氣(qi)體(ti)(ti)壓(ya)(ya)力(li)隨(sui)澆(jiao)(jiao)注(zhu)時間的變化，可以(yi)看出(chu)，澆(jiao)(jiao)注(zhu)的瞬間氣(qi)體(ti)(ti)壓(ya)(ya)力(li)急劇(ju)升(sheng)高(gao)，由(you)于鑄(zhu)鋼澆(jiao)(jiao)注(zhu)溫度較高(gao)，澆(jiao)(jiao)注(zhu)時瞬間發氣(qi)量(liang)(liang)很大，氣(qi)體(ti)(ti)不能被(bei)及(ji)時排出(chu)， 別是鋼液在(zai)紊(wen)流(liu)狀(zhuang)態時將氣(qi)體(ti)(ti)卷(juan)入其中(zhong)，形成氣(qi)孔。
（3）粘(zhan)接(jie)(jie)泡(pao)(pao)(pao)沫塑(su)料(liao)模樣(yang)用(yong)粘(zhan)結(jie)劑使用(yong)不(bu)(bu)當(dang)(dang)是(shi)(shi)形(xing)成(cheng)侵入(ru)性氣(qi)孔(kong)的重(zhong)要原(yuan)因。實際生產(chan)中發現，鑄(zhu)鋼件在泡(pao)(pao)(pao)沫塑(su)料(liao)模樣(yang)粘(zhan)接(jie)(jie)處往往產(chan)生大(da)量的氣(qi)孔(kong)。如果用(yong)插接(jie)(jie)或(huo)鋼釘連(lian)接(jie)(jie)泡(pao)(pao)(pao)沫塑(su)料(liao)模樣(yang)，該處 不(bu)(bu)會產(chan)生氣(qi)孔(kong)。這是(shi)(shi)由于連(lian)接(jie)(jie)處使用(yong)了較多的粘(zhan)結(jie)劑，無論用(yong)851膠(jiao)還是(shi)(shi)AB膠(jiao)，其密度是(shi)(shi)泡(pao)(pao)(pao)沫塑(su)料(liao)的幾倍甚至(zhi)幾十(shi)倍，其汽化速(su)度遠比(bi)泡(pao)(pao)(pao)沫塑(su)料(liao)慢且汽化溫度高，當(dang)(dang)膠(jiao)還沒有汽化時金屬(shu)液上升(sheng)而(er)將膠(jiao)裹住，在隨后的冷(leng)卻(que)過程中不(bu)(bu)斷汽化，從而(er)在鑄(zhu)鐵(tie)平臺(tai)鑄(zhu)件中形(xing)成(cheng)氣(qi)孔(kong)。
（4）水(shui)(shui)分(fen)也是(shi)形成鑄鐵平臺氣(qi)孔的因(yin)素之一(yi)，澆注時水(shui)(shui)分(fen)的來(lai)源主要有(you)以(yi)下幾方面(mian)：一(yi)是(shi)涂(tu)料(liao)沒有(you)烘干(gan)，或是(shi)由(you)(you)于(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)基(ji)涂(tu)料(liao)中(zhong)含(han)有(you)CMC、聚乙烯醇、白乳膠、淀粉等(deng)youji粘結(jie)(jie)劑，如果掛有(you)涂(tu)料(liao)的模(mo)樣烘干(gan)后不(bu)能(neng)及(ji)時澆注， 會(hui)吸收空氣(qi)中(zhong)的水(shui)(shui)分(fen)。另(ling)外，涂(tu)料(liao)的膨潤土(tu)等(deng)懸浮劑多含(han)有(you)結(jie)(jie)構(gou)(gou)水(shui)(shui)和結(jie)(jie)合(he)水(shui)(shui)，由(you)(you)于(yu)(yu)(yu)模(mo)樣烘干(gan)溫度(du)一(yi)般只有(you)40℃左右(you)，其結(jie)(jie)構(gou)(gou)水(shui)(shui)和結(jie)(jie)合(he)水(shui)(shui)一(yi)般仍(reng)存留于(yu)(yu)(yu)涂(tu)料(liao)中(zhong)，這部分(fen)水(shui)(shui)分(fen)在高溫鋼液的作用下汽化(hua)；二(er)是(shi)泡沫(mo)塑料(liao)模(mo)樣由(you)(you)于(yu)(yu)(yu)干(gan)燥不(bu)充分(fen)，泡沫(mo)粒珠(zhu)中(zhong)仍(reng)殘留較多的水(shui)(shui)蒸氣(qi)；三是(shi)來(lai)自(zi)型砂(sha)中(zhong)的水(shui)(shui)分(fen)。
2.析出性氣孔的成(cheng)因
析出性氣(qi)孔(kong)是指在熔煉過程中(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液吸氣(qi)，在金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)，多(duo)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)中(zhong)(zhong)析出而形(xing)成(cheng)氣(qi)孔(kong)。當(dang)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液吸入水蒸氣(qi)時(shi)，在高(gao)溫金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液的熱作用下，水裂解產生(sheng)氫氣(qi)，氫氣(qi)溶解后裂解成(cheng)氫原(yuan)(yuan)子，這(zhe)些原(yuan)(yuan)因在金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)液的凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)重新聚(ju)合，生(sheng)成(cheng)氫氣(qi)，無法排(pai)出， 形(xing)成(cheng)了析出性氣(qi)孔(kong)缺陷。這(zhe)種(zhong)氣(qi)孔(kong) 點：氣(qi)壁比(bi)較(jiao)光滑，有金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)光澤(ze)，氣(qi)孔(kong)比(bi)較(jiao)小但數目較(jiao)多(duo)。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由(you)以(yi)上分析可知，澆(jiao)注(zhu)過(guo)程中，澆(jiao)注(zhu)時間過(guo)短，充(chong)型過(guo)快，泡沫塑料(liao)(liao)(liao)模(mo)樣不(bu)(bu)能被迅速汽化，粘接泡沫塑料(liao)(liao)(liao)模(mo)樣用粘結劑使用不(bu)(bu)當，是造成鑄(zhu)鐵(tie)平臺鑄(zhu)件氣(qi)孔的主要原因。另外(wai)，澆(jiao)注(zhu)系(xi)統設計(ji)不(bu)(bu)合理，還(huan)有模(mo)樣、涂(tu)料(liao)(liao)(liao)及澆(jiao)注(zhu)等方面(mian)的因素(su)。
1.減少(shao)泡沫塑料(liao)模樣的發氣量，降低發氣速度
（1）在保證模(mo)樣(yang)強度(du)、剛(gang)度(du)的(de)(de)前提(ti)下(xia)，盡量減少(shao)模(mo)樣(yang)的(de)(de)密度(du)，從而減少(shao)發氣量；將(jiang)直澆道(dao)、冒口及厚大部位(wei)做成空心塑(su)料模(mo)樣(yang)（目前我廠采(cai)用的(de)(de)泡沫塑(su)料密度(du)為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減(jian)少澆注系(xi)統的(de)尺(chi)寸，降(jiang)低(di)澆注速度從而降(jiang)低(di)聚苯(ben)乙烯的(de)發氣速度，使產生的(de)氣體通(tong)過(guo)涂(tu)料層(ceng)得以及時排(pai)出而不(bu)進入鋼液(ye)。模(mo)樣充(chong)足的(de)汽(qi)(qi)化(hua)時間也使其汽(qi)(qi)化(hua)率提高，減(jian)少了聚集在鋼液(ye)與涂(tu)料層(ceng)界面(mian)的(de)液(ye)態(tai)殘留物，避(bi)免在輪緣的(de)側面(mian)形(xing)成氣孔。
2.使用發氣量(liang)低的粘結劑
粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)用(yong)量越(yue)少越(yue)好，好冒(mao)口(kou)與產品整體一次(ci)成形，或使(shi)用(yong)插接或鋼釘(ding)連接，或粘(zhan)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)與鋼釘(ding)聯合(he)使(shi)用(yong)。
3.保證涂料質量
（1）選用(yong)高(gao)溫(wen)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)好的(de)涂料，增加涂層的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)和潤濕性(xing)(xing)，降低氣(qi)(qi)隙(xi)空(kong)腔(qiang)的(de)氣(qi)(qi)壓(ya)，以保(bao)證鑄鐵平臺金屬(shu)液平穩充型(xing)。在干砂(sha)消失模鑄造(zao)中，由于使用(yong)干砂(sha)造(zao)型(xing)，干砂(sha)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)遠高(gao)于涂料的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)，涂料的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)主要取決于涂料透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)的(de)大小。當涂料透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)較小時，涂料的(de)透(tou)氣(qi)(qi)性(xing)(xing)遠小于模樣的(de)熱解速度(du)，合(he)(he)金液流(liu)前的(de)氣(qi)(qi)隙(xi)中的(de)壓(ya)力很高(gao)，合(he)(he)液態金屬(shu)流(liu)動前沿很不(bu)穩定，造(zao)成卷氣(qi)(qi)與吸(xi)氣(qi)(qi)。
（2）涂料掛(gua)涂要均勻，具(ju)有高的高溫強(qiang)度，以減(jian)少涂層(ceng)厚度，一般(ban)控制(zhi)在0.5~1mm即可。
（3）涂(tu)層應充分(fen)烘(hong)干，烘(hong)干的(de)模樣應及(ji)時(shi)澆注，避免受潮。
4.選擇正(zheng)確的澆注工藝(yi)
（1）澆注位置應盡量(liang)使重要的(de)(de)大表(biao)面處于豎直或傾(qing)斜狀態，有利于金屬液的(de)(de)平穩(wen)充型和塑料(liao)模(mo)樣的(de)(de)逐漸(jian)汽(qi)化，使氣隙壓力較(jiao)小(xiao)及(ji)保(bao)持平衡。
（2）澆注系統優先選用(yong)封閉(bi)式的底注、階梯澆注或側注，保(bao)證(zheng)金屬(shu)液的平穩(wen)流動及避免澆注過程中(zhong)大量(liang)空(kong)氣(qi)進入型(xing)腔。
（3）提高金屬(shu)液的(de)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)，減小(xiao)澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)速(su)度(du)，有(you)利(li)于泡沫塑料(liao)模樣(yang)的(de)充分汽化和迅(xun)速(su)地排出。實踐證明提高澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)可youxiao地減小(xiao)氣(qi)孔等一(yi)系列(lie)鑄(zhu)造缺(que)陷。鑄(zhu)鋼件澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度(du)應(ying)在1600℃以上，此時應(ying)保(bao)證涂料(liao)有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)高溫強度(du)，否則會導致較(jiao)(jiao)嚴(yan)重(zhong)的(de)粘砂。
（4）堅持“慢(man)-快(kuai)-慢(man)”的(de)澆(jiao)(jiao)(jiao)注原則(ze)。先用小流量(liang)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)(ye)(ye)點通直(zhi)澆(jiao)(jiao)(jiao)道，在(zai)用大流量(liang)快(kuai)速充滿澆(jiao)(jiao)(jiao)口杯封閉直(zhi)澆(jiao)(jiao)(jiao)道，保(bao)證(zheng)真空度，直(zhi)到澆(jiao)(jiao)(jiao)口杯金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)(ye)(ye)不(bu)在(zai)下(xia)沉(chen)時為止。由澆(jiao)(jiao)(jiao)入的(de)鋼液(ye)(ye)(ye)量(liang)估計(ji)液(ye)(ye)(ye)面快(kuai)達(da)到鑄件頂面時，放慢(man)澆(jiao)(jiao)(jiao)注速度，減(jian)少金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)(ye)(ye)流量(liang)，保(bao)證(zheng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)(ye)(ye)中的(de)或可能侵(qin)入的(de)氣體逸(yi)出涂層或從金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)(ye)(ye)析出。
5.澆注前應對鋼液進(jin)行充分除(chu)氣
（1）清(qing)潔爐料， 別是鐵銹(xiu)(xiu)嚴重的爐料應經(jing)除銹(xiu)(xiu)處理。
（2）快速熔煉，縮短高溫(wen)熔煉時(shi)間。
（3）充分(fen)脫氧，用鋁(lv)量(liang)一般為0.04～0.06，不超過0.15。
另外，型(xing)(xing)砂(sha)要(yao)干燥，不使用含水分(fen)或潮濕(shi)的(de)型(xing)(xing)砂(sha)。鑄鐵平(ping)臺的(de)真空負壓度一(yi)般應控制在0.05～0.06MPa為(wei)宜。
通(tong)過以(yi)(yi)上綜(zong)合措施(shi)的實施(shi)，不但基本解決了鑄鐵平(ping)臺的氣孔(kong)缺陷，同(tong)時還減少其他品種鑄鐵件(jian)氣縮孔(kong)現象，成品率(lv)達90以(yi)(yi)上。
