鑄鐵平臺鑄造生產中缺陷產生的原因分析及預防措施_泊頭市正創機械設備制造有限公司
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鑄鐵平臺鑄造生產中缺陷產生的原因分析及預防措施

2019年09月16日
新聞詳情
工藝、冶金因素:主要有冷卻速度,鐵液的過熱處理、孕育處理、爐料特性等 
(1)關于冷卻速度的影響   
鑄鐵平臺鑄鐵是一種對冷卻速度敏感性很大的材料,同一鑄件的厚壁和薄壁部分,內部和外表都可能獲得相差懸殊的組織,俗稱為組織的不均勻性。因為石墨化過程在很大程度上取決于冷卻速度。影響鑄鐵平臺鑄件冷卻速度的因素較多:鑄件壁厚和重量、鑄型材料的種類、澆冒口和重量等等。由于鑄件的壁厚、重量和結構取決于工作條件,不能隨意改變,故在選擇化學成分時應考慮到它們對組織的影響。 
(2)關于鐵液孕育處理的影響  
孕育處理就是在鐵液進入鑄鐵平臺鑄件型腔前,把孕育劑附加到鐵液中以改變鐵液的冶金狀態,從而可改善鑄鐵的顯微組織和性能。對灰鑄鐵而言,進行孕育處理是為了獲得A型石墨、珠光體基體、細小共晶團的組織,以及減少鑄件薄壁或邊角處的白口傾向和對鑄件壁厚的敏感性;對可鍛鑄鐵而言,是為了縮短退火周期,增大鑄件的允許壁厚和改善組織的結構;對球墨鑄鐵而言,是為了減少鑄鐵平臺鑄件白口傾向,提高球化率和改善石墨的圓整性。
(3)關于鐵液過熱處理的影響。
提高鐵液過熱溫度可以:
①增加化合碳含量和相應減少石墨碳含量
②細化石墨,并使枝晶石墨的形成
③消除鑄鐵的“遺傳性”
④提高鑄鐵平臺鑄件斷面上組織的均勻性
⑤有利于鑄件的補縮。同樣,鐵液保溫也有鐵液過熱的類似作用。
二、灰鑄鐵不可用熱處理的方法來達到牌號要求 
一般說來,熱處理能在很大程度上改善鑄造合金的組織和性能,但在灰鑄鐵條件下,熱處理所能發揮的作用相對較小。在灰鑄鐵中,石墨對鑄鐵性能的影響很大,而任何的熱處理方法都不能改變石墨的形態和分布,故不可通過熱處理來有效地提高灰鑄鐵的性能使之達到牌號要求。 
但是,提高灰鑄鐵力學性能的方法很多,如合理選配化學成分、改變爐料組成、過熱處理鐵液、孕育處理、微量或低合金化等,都可取得很好效果。
三、生產高牌號鑄鐵平臺(孕育鑄鐵)的注意事項 
生產高牌號鑄鐵平臺(一般指HT200以上)時,為了獲得高的力學性能,必須盡可能地減少石墨的數量、減小石墨的長度。傳統的方法就是降低鐵液的碳、硅含量、提高鐵液的冷凝速度,但幅度稍大時就會出現D型過冷石墨及白口,反而降低灰鑄鐵的力學性能。 
在爐前或在澆注前往鐵液中添加適量的、以硅鐵為主的鐵合金碎粒被稱作孕育處理。孕育處理在鐵液中提供大量的、石墨借以生核的生核質點。有效的孕育將促進石墨的析出,從而消除白口、細化片狀石墨并使過冷石墨轉變為無方向性均布石墨(A型石墨),不但可大幅度地提高綜合力學性能,同時還提高鑄態組織的均一性,減小鑄件由于壁厚不均、邊角與心部的冷速不同而造成的力學性能差別,因此對鐵液進行孕育處理是一項生產高牌號灰鑄鐵(孕育鑄鐵)必不可少的技術。
錳在高牌號灰鑄鐵(孕育鑄鐵)中的作用,除中和硫的影響外,尚有一個特殊的要求,即借助于它使灰鑄鐵能得到珠光體組織,故高牌號灰鑄鐵(孕育鑄鐵)的錳含量一般較高。硫能削弱孕育劑的石墨化作用,因此常將硫限制在0.12%以下。近幾年來,也有人認為為了得到好的孕育效果,原鐵液的硫量不能太低。因此,在以后鐵液中的硫含量逐漸降低的情況下,對于孕育鑄鐵中的硫量究竟應如何確定,看來是一個值得注意的問題。 
磷含量一般從力學性能的要求出發,常限制在0.15%以下,但有些機床灰鑄鐵件(常由孕育鑄鐵制造)需要耐磨,磷含量則可提高至0.3%~0.5%左右或更高。 
四、用孕育劑進行鑄鐵平臺孕育處理時禁止的四則
灰鑄鐵用的孕育劑可以按功能、主要元素、形狀等進行分類,在使用孕育劑進行灰鑄鐵孕育處理時應禁忌四則:    
一則,孕育劑在使用前必須烘干。 
二則,禁止使用純硅或純硅鐵作孕育劑   
三則,孕育劑不可草率加入,要講究方法。 
四則,孕育劑的粒度   
五、灰鑄鐵件可能出現的缺陷 
在鑄鐵平臺生產中,常見的鑄件缺陷有:氣孔、成分與性能不合格、熱裂與冷裂、縮孔與縮松、渣眼與鐵豆、冷隔與澆不足、砂眼與夾砂、多肉與錯輻、變形等。通常,產生這些缺陷的原因不單是造型制芯問題,有時還有熔煉澆注、配砂質量、落砂清理等許多生產工序的問題,因此必須具體分析,以便采取相應的合理措施加以解決。
鑄鐵平臺鑄造生產中,怎樣辨別氣孔和縮孔的區別
鑄鐵平臺在鑄造生產中,鑄件氣孔和鑄件縮孔有時是伴生的,有時是獨立群在。當出現氣孔和縮孔時,我們快速的判斷出缺陷是氣孔,還是縮孔對于解決問題十分必要。要想快速判斷這兩種缺陷,就首先入時對它們的特征十分了解。今天,我們就從認識它們的特征來教大家快速判斷鑄鐵平臺氣孔和縮孔缺陷。
氣孔類缺陷牲與防治方法
在鑄鐵平臺鑄造生產中,孔洞類缺陷是常見缺陷,也是給鑄造廠造成損失比較大的缺陷之一。孔洞類缺陷分為氣孔和縮孔。氣孔多為由于金屬液中侵入、裹入、卷入氣體所至。
鑄鐵平臺鑄件氣孔出現在鑄件上的位置不同,其產生的原因也不同。這就要求我們的鑄造技術員在判斷氣孔缺陷病因時,要掌握各類氣孔發生的原理,具有什么樣的特生。只有如此才能對癥下藥,將出現的氣孔缺陷解決掉。
下面,我們再看看不同原因生成的氣孔特征:
(1)卷入氣孔:金屬液在充型過程中因卷入氣體而在鑄件內形成氣孔,多呈孤立存在的圓形或橢圓形大氣孔,位置不固定,一般偏鑄件中上部。
(2)侵入氣孔:由型、芯、涂料、芯撐、冷鐵產生的氣孔侵入鑄件表層而形成氣孔,多呈梨形或橢圓形,尺寸較大,孔壁光滑,表面多呈氧化色。
(3)反應氣孔:由金屬液內部某些成分之間或金屬液與型、芯在界面上發生化學反應而形成群分布的氣孔。位于鑄件表層的針頭形或腰圓形反應氣孔稱為表面針空與皮下氣孔,由金屬液與型、芯涂料發生界面反應所至;分散或成群分布在鑄鐵平臺鑄件整個斷面上或某個局部區域的針頭反應氣孔。
形成原因
(1)由于爐料潮濕、銹蝕、油污、氣候的潮濕,熔練工具和澆包未烘干,金屬液成分不當,合金液為精煉與精煉不足,使金屬液中含有大量氣體或氣體物質,導致在鑄件中析出氣孔或反應氣孔。
(2)型、芯未充分烘干,透氣性差,通氣不良,含水分和發氣物質過多,涂料未烘干或含發氣成分過多,冷鐵、芯撐有銹斑、油污或未烘干,金屬型排氣不良,在鑄件中形成侵入氣孔。
(3)澆注系統不合理,澆注和充型速度過快,金屬型排氣不良,使金屬液在澆注和充型過程中產生紊流、渦流或斷流而卷入氣體,在鑄件中形成卷入性氣孔。
(4)合金液易可吸氣,鑄鐵平臺在熔煉和澆注過程中未采取有效的精煉、保護和凈化措施,使金屬液中含有大量氣體、夾渣和夾氣成分,在充型和凝固過程中形成析出氣孔和反應氣孔。
(5)型砂、型芯和涂料配制不當,與金屬液發生界面反應,形成表面針孔和皮下氣孔。
(6)澆注溫度過低,金屬型溫度過低,金屬液除渣不良,粘度過高,使在澆注和充型過程中卷入的氣體及由金屬液中析出的氣體來不及排出鑄型或上浮到冒口或出氣口中去。
(7)在氣候潮濕季節熔煉易吸氣的合金時,合金液大量吸氣,造成鑄件成批報廢。
(8)樹脂砂的樹脂和固化劑加入量過多,樹脂含氟量過高,原砂和再生砂的角形系數過高、粒度過細,灼減量和微粉含量過高,使型砂的發氣量過高,透氣性過低
防止方法
(1)非鐵合金熔煉時,爐料、溶劑、工具和澆包要充分預熱和烘干,去銹去油污,多次重熔爐料的加入量要適當限制。
(2)防止金屬液在熔煉過程中過度氧化和吸氣,加以脫氧、除氣和除渣,在澆包內的金屬熔池表面加覆蓋溶劑,防止金屬二次氧化、吸氣和有害雜質返回熔池。用鋁對鑄鋼、鑄鐵脫氧時,應嚴格控制殘留含鋁量,吸氣傾向嚴重的鋼液,應盡量避免用鋁脫氧,可采用AVD、VOD、多孔塞吹惰性氣體、噴粉法等對鋼液進行爐外精練,脫除鋼液中的氣體與有害雜質;對球墨鑄鐵,應加強脫硫,降低原湯的含流量,在保證球化的前提下,盡量減少球化劑的加入量,降低鑄鐵的殘留鎂量,并加強孕育處理。
(3)澆注時金屬液不得斷流,充型速度不宜太高,鑄件澆注位置和澆注系統的設置應保證金屬液平穩地充滿型腔,并利于開腔內氣體能順利排出。
(4)鑄造時,應保證鑄型和型芯排氣暢通,砂芯內要開排氣通道,合型時要填補芯頭間隙,以免鉆入金屬液堵塞排氣通道。
(5)增加直澆道高度,以提高充型金屬液靜壓力。
(6)降低樹脂砂的樹脂和固化劑加入量,采用低氮或無氮樹脂及形料圓整、粒度適中、灼減量和微粉含量低的原砂和再生砂,以降低樹脂的發氣量,提高樹脂砂的透氣性
縮孔類缺陷及防治方法
而鑄件產生縮孔、縮松,原因很多,有鑄件與模樣設計原因,有砂箱設計不合適的原因,有澆冒口設計的原因,有型砂型避移位方面的原因,另外還有制方面的原因,有金屬化學成分調配不當的原因,有熔煉環節操作不當原因,也有澆注方面的原因。
由于造成鑄鐵平臺鑄件縮孔的原因眾多,所以在查找根源時,常常比較費時間。如何快速判定鑄件縮孔產生的內因,這就需要我們多對照鑄件縮孔缺陷案例,熟記理論特征,加強學習,從而提高對這類缺陷認識和解決能力。
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