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关于铸件三大类缺陷产生原因及解决方案

网站编辑:www.zsjmzj.com │ 发布时间:2018-11-09 

谁能保证铸件百分百不出错,铸件缺陷在日常中总是避免不了,但是我们能通过一些方法去降低铸件缺陷的出现。一般来说,分为贯穿线性类缺陷、孔洞类表面缺陷和缩松类内部缺陷三种缺陷类型。

1、贯穿线性类缺陷

一般有裂纹、冷隔等,表面呈狭长而细小的分裂现象,有连续、断续,有直线、波浪形的,这类缺陷分割了零件的连续性。

这类缺陷深度往往不可测,即使补焊后,在使用过程中也可能导致裂纹早期扩展,致使零件断裂或泄漏,因此对于贯穿线性类缺陷不允许修补。

产生原因:铸件壁厚相差大;浇注系统开设不当;砂型与型芯的退让新差等。

解决方案:降S可预防线性缺陷的发生。S量高于0.0010(质量分数,%)时,存在硅钢板被氮化的可能性,由此造成铁损恶化,产品降级。在这种情况下可添加Ni,Ni的添加量为Cu含量的1/2以上,控制以[MnS+Cu2S]形态存在的S量在0.0010(质量分数,%)以下.

2、孔洞类表面缺陷

孔洞类表面缺陷,一般是指铸件加工后暴露出来的气孔、缩孔、砂眼、渣孔、缺肉等。此外,铸件机加工后出现的表面磕碰、划伤等也属于此类缺陷。这类缺陷呈现孤立分布,形状、大小不一,位置不一,有较大的随机性。

这类缺陷一般呈现对立分布,深度有限,可见度,又有基体支撑,有进行修补的可能性。

产生原因:气孔产生原因多为造型材料中水分过多或含有大量的发气物质;型砂和芯砂的透气性差;浇注速度过快;砂眼产生原因则为型砂强度不够;型砂紧实度不足;浇注速度太快等。

解决方案:以佛山国恒主要产品——灰铸铁缸体、缸盖为例,在生产实践中通过减少砂芯(型)发气量、增加砂芯(型)排气、提高浇注温度、合理控制浇注时间等措施,达到了预防和降低灰铸铁缸体、缸盖气孔缺陷。

3、缩松类内部缺陷

缩松类内部缺陷,一般是指铸件机加工后仍未明显暴露出来的缩松、缩孔等缺陷,主要呈网状或树枝状的孔洞。这类缺陷如果与零件内部管道及加工后的表面贯通,将导致零件内部不致密及泄漏现象。

这类缺陷有轻微贯通特性,容易导致零件泄漏,有进行渗补的可能性。

如何修复铸件的表面缺陷?有两种方法,即热焊补法和冷镶补法。其中,热焊补法通常有电焊、气焊、金属喷镀等,而冷镶补方法有环氧树脂修补、塞补、电刷镀。

产生原因:铸件在凝固过程中补缩不良;

解决方案:

1. 冒口补缩是优先考虑的方法,在设计浇注系统时即须通过合理选择铸件、冒口颈、冒口三者的模数关系,达到用冒口补缩的目的;但由于铸件形状的复杂性,理论计算与实际情况有较大差异,冒口、冒口颈的大小要经过不断地调整才能达到预期目标。冒口补缩主要分为保温冒口和发热冒口两种。

2. 熔炼及浇注工艺的调整和控制

如果铸件只有很小的微观缩松或者显微缩松,可以考虑通过调整和控制熔炼浇注工艺来解决。要注意的是,这种方法只适用于缩松或者显微缩松比较轻微,x射线检查没有发现每个铸件都有这种缺陷,也就是出现缩松缺陷的铸件比例不高时。

1、化学成分方面的控制①适当提高CE。CE高,铁液凝固过程中石墨化膨胀能力强,可以对铸件起到一定的补缩作用;但提高CE的方法只能在铸件性能满足技术要求的前提下才能被采纳。②对球铁件要严格控制ω(Mg残)量。为了得到较好的球化率,ω(Mg残)量一般要高于0.03%,而由于Mg增大铁液的收缩倾向,从防止缩松考虑,ω(Mg残)量应越低越好;兼顾到工艺控制的难度,实际生产中一般采用的控制范围为0.035%~0.05%。③注意Sn的影响。 一般情况下,Sn对珠光体的促进作用是Cu的10倍,为了得到同样的珠光体量,使用Sn的成本比使用Cu的成本低,但由于Sn增大收缩性倾向明显,易导致缩松或者显微缩松缺陷。笔者公司有些曲轴铸件加入Cu时,质量没有问题,但加入Sn时,加工磨削后即可发现曲轴连杆轴颈部位出现了缩松缺陷,这说明Sn对铸件的收缩性影响较Cu大。2、孕育剂的选择 采用适当的孕育剂也可以改善缩松倾向,尤其是在改善显微缩松方面效果更好。例如,采取加硫氧的孕育剂孕育,可以在一定程度上减轻显微缩松。如我公司生产的转向机壳体,在使用一般的普通硅铁孕育剂时,存在显微缩松,导致疲劳试验不能通过;采用硫氧孕育剂后,显微缩松情况得到改善,疲劳试验达到了用户的技术要求。图1反映了使用硫氧孕育剂与非硫氧孕育剂的组织区别。

3、浇注温度选择浇注温度高低对补缩的利弊不能一概而论,因为铸件结构和补缩工艺不同,浇注温度的影响也有所不同。 一般情况下,若采用冒口补缩,较高的浇注温度能够提高冒口的补缩效果,若不采用冒口补缩,则应该选择较低的浇注温度。 浇注温度的选择与铸件大小、壁厚有直接的关系。制动钳类铸件的浇注温度1380~1430℃比较合适;而排气管类的薄壁件浇注温度应适当高些,一般在1390~ 1450℃;曲轴类厚大件温度可适当低些,但一般不能低于1360℃。在批量生产的过程中,应通过实践数据统计结果选择出合理的浇注温度控制范围。通过熔炼浇注工艺调整解决补缩问题应在满足铸件其它技术要求的前提下进行。例如调整浇注温度应考虑到对孕育效果、铸件气孔倾向等有影响;调整成分应考虑到对力学性能的影响。冷铁激冷 冷铁法解决缩孔缺陷的原理是使热节部位快速冷却。一般冷铁只能将缺陷移位,即将缺陷移到非关键部位,而不能将缺陷消除,除非有足够的补缩通道,实现顺序凝固,才能将缺陷移到最后凝固的冒口中。冷铁的应用也比较常见,使用冷铁可以达到减小冒口,提高工艺出品率的目的。 笔者公司生产的转向机缸体,以前使用本体发热冒口消除内部的缩松缺陷,后来改用冷铁同样达到了相同的效果,质量更加稳定。原因是由于使用本体发热冒口时,在冒口与铸件本体连接的部位,因热量集中,凝固晚,导致铸件硬度偏低、石墨形态差等质量问题,见图2。笔者公司的排气管、磁悬浮连接件都很好地使用了冷铁方案来解决内部的缩松质量问题。 冷铁的激冷速度快,因此解决缩松类缺陷的效果比较好,但对浇注温度、孕育条件要求也比较高,若孕育不好或者浇注温度过低,与冷铁接触的部位易出现渗碳体。

每种铸件缺陷的出现都会造成产品的质量问题,不但会浪费人力物力,更会耽误制作周期。所以在产品设计和操作时都应该小心翼翼,以防出错。

参考资料:铸造论坛《铸铁件缩孔和缩松缺陷防止方法》,海啸

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