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
侵入性氣孔是消失模鑄造鑄鐵(tie)平(ping)臺鑄件氣孔產生的主要形式(shi)，其形成(cheng)原因有(you)以下幾方面(mian)。
（1）澆注過(guo)程(cheng)中(zhong)，澆注時(shi)間過(guo)短，充(chong)型過(guo)快，泡沫塑料模樣(yang)不(bu)能被迅速汽化，裂(lie)解的液態產物進入金屬液中(zhong)，鑄件(jian)凝固后，氣(qi)體(ti)不(bu)能被排出，而在(zai)鑄件(jian)中(zhong)形成(cheng)氣(qi)孔。
（2）泡沫塑料模樣的發氣量(liang)隨澆(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)注溫度的升高(gao)(gao)而(er)急劇(ju)zengda，圖2為(wei)澆(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)注時(shi)氣體(ti)壓力隨澆(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)注時(shi)間的變化，可以看(kan)出(chu)，澆(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)注的瞬(shun)間氣體(ti)壓力急劇(ju)升高(gao)(gao)，由(you)于(yu)鑄鋼澆(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)注溫度較高(gao)(gao)，澆(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)注時(shi)瞬(shun)間發氣量(liang)很大，氣體(ti)不能被及時(shi)排出(chu)， 別是鋼液(ye)在(zai)紊流狀態時(shi)將(jiang)氣體(ti)卷入其中，形成氣孔。
（3）粘接(jie)泡沫(mo)(mo)塑料(liao)模(mo)樣用(yong)(yong)(yong)粘結(jie)劑(ji)(ji)使用(yong)(yong)(yong)不當是(shi)形(xing)成侵入性氣(qi)孔(kong)(kong)的重要原因。實際(ji)生(sheng)產(chan)中發現，鑄鋼件在(zai)(zai)泡沫(mo)(mo)塑料(liao)模(mo)樣粘接(jie)處(chu)往(wang)往(wang)產(chan)生(sheng)大量的氣(qi)孔(kong)(kong)。如果用(yong)(yong)(yong)插接(jie)或鋼釘(ding)連接(jie)泡沫(mo)(mo)塑料(liao)模(mo)樣，該處(chu) 不會產(chan)生(sheng)氣(qi)孔(kong)(kong)。這是(shi)由于連接(jie)處(chu)使用(yong)(yong)(yong)了較多的粘結(jie)劑(ji)(ji)，無論用(yong)(yong)(yong)851膠還(huan)是(shi)AB膠，其密(mi)度是(shi)泡沫(mo)(mo)塑料(liao)的幾(ji)倍(bei)甚至幾(ji)十倍(bei)，其汽(qi)(qi)化速(su)度遠比泡沫(mo)(mo)塑料(liao)慢且汽(qi)(qi)化溫度高，當膠還(huan)沒有(you)汽(qi)(qi)化時金(jin)屬液上升而(er)將膠裹住，在(zai)(zai)隨后的冷卻過程(cheng)中不斷汽(qi)(qi)化，從(cong)而(er)在(zai)(zai)鑄鐵平臺鑄件中形(xing)成氣(qi)孔(kong)(kong)。
（4）水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)也(ye)是(shi)形(xing)成(cheng)鑄鐵(tie)平臺氣孔的(de)因素(su)之一，澆注(zhu)時(shi)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)的(de)來源主要有以下(xia)幾方面：一是(shi)涂(tu)(tu)料沒有烘干，或(huo)是(shi)由于水(shui)(shui)(shui)基涂(tu)(tu)料中含(han)有CMC、聚乙(yi)烯醇、白乳膠、淀粉等(deng)youji粘結劑，如果掛有涂(tu)(tu)料的(de)模樣(yang)烘干后不能及時(shi)澆注(zhu)， 會吸收(shou)空氣中的(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)。另外(wai)，涂(tu)(tu)料的(de)膨潤土等(deng)懸(xuan)浮(fu)劑多含(han)有結構水(shui)(shui)(shui)和(he)結合水(shui)(shui)(shui)，由于模樣(yang)烘干溫度一般只(zhi)有40℃左右，其結構水(shui)(shui)(shui)和(he)結合水(shui)(shui)(shui)一般仍存留于涂(tu)(tu)料中，這部分(fen)(fen)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)在(zai)高(gao)溫鋼液的(de)作(zuo)用下(xia)汽(qi)化(hua)；二(er)是(shi)泡(pao)沫(mo)塑料模樣(yang)由于干燥(zao)不充分(fen)(fen)，泡(pao)沫(mo)粒珠中仍殘留較多的(de)水(shui)(shui)(shui)蒸氣；三是(shi)來自型砂中的(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)。
2.析出性氣孔(kong)的成(cheng)因
析出(chu)(chu)性氣(qi)(qi)(qi)孔是指(zhi)在(zai)熔(rong)煉過(guo)程(cheng)(cheng)中金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)，在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)凝固過(guo)程(cheng)(cheng)中，多(duo)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中析出(chu)(chu)而形(xing)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)孔。當(dang)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)吸(xi)入水蒸氣(qi)(qi)(qi)時，在(zai)高溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)的熱作用下，水裂解產生氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)溶(rong)解后(hou)裂解成(cheng)氫(qing)原子(zi)，這些原因在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)液(ye)的凝固過(guo)程(cheng)(cheng)中重新聚合，生成(cheng)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，無法(fa)排出(chu)(chu)， 形(xing)成(cheng)了析出(chu)(chu)性氣(qi)(qi)(qi)孔缺陷(xian)。這種氣(qi)(qi)(qi)孔 點：氣(qi)(qi)(qi)壁(bi)比較光滑(hua)，有金(jin)(jin)(jin)屬(shu)光澤，氣(qi)(qi)(qi)孔比較小(xiao)但數目較多(duo)。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由以上分析可知，澆(jiao)注過(guo)程中，澆(jiao)注時間過(guo)短，充(chong)型過(guo)快，泡(pao)沫(mo)塑(su)料模樣不(bu)能被迅速(su)汽化，粘接(jie)泡(pao)沫(mo)塑(su)料模樣用(yong)粘結劑使(shi)用(yong)不(bu)當，是(shi)造成鑄鐵(tie)平臺鑄件氣孔的主(zhu)要原因。另(ling)外，澆(jiao)注系(xi)統設計不(bu)合理，還有模樣、涂料及澆(jiao)注等方面的因素。
1.減少泡沫塑料模(mo)樣的(de)發氣(qi)量，降(jiang)低發氣(qi)速度
（1）在保證(zheng)模樣強度、剛度的前提下，盡量減少模樣的密(mi)度，從而減少發氣(qi)量；將直澆(jiao)道、冒口及(ji)厚大部位做成(cheng)空心塑料模樣（目前我廠采用(yong)的泡沫塑料密(mi)度為0.018~0.020g/cm3）。
（2）減(jian)少澆(jiao)注系統的尺寸，降(jiang)低澆(jiao)注速度從而降(jiang)低聚(ju)苯乙烯的發(fa)氣速度，使產生的氣體通(tong)過涂(tu)料層得(de)以及時(shi)排出而不進入鋼液。模樣充足的汽化(hua)時(shi)間也使其汽化(hua)率提高，減(jian)少了聚(ju)集在(zai)鋼液與涂(tu)料層界面的液態殘留物，避免在(zai)輪緣的側面形成氣孔。
2.使用發氣量低的(de)粘結(jie)劑
粘結(jie)劑用量越少越好(hao)，好(hao)冒口與產(chan)品整體一次(ci)成(cheng)形，或(huo)使(shi)(shi)用插(cha)接或(huo)鋼釘連接，或(huo)粘結(jie)劑與鋼釘聯合(he)使(shi)(shi)用。
3.保證涂料質量
（1）選用(yong)高溫透(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)好的(de)(de)涂(tu)料(liao)，增加涂(tu)層的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)和潤濕性(xing)(xing)，降低氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙空(kong)腔(qiang)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓，以保證鑄鐵平(ping)臺金屬液平(ping)穩(wen)充型(xing)。在干砂(sha)消(xiao)失模(mo)鑄造中(zhong)，由(you)于(yu)(yu)使(shi)用(yong)干砂(sha)造型(xing)，干砂(sha)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)遠高于(yu)(yu)涂(tu)料(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)，涂(tu)料(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)主(zhu)要取決(jue)于(yu)(yu)涂(tu)料(liao)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)的(de)(de)大小。當涂(tu)料(liao)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)較小時(shi)，涂(tu)料(liao)的(de)(de)透(tou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)遠小于(yu)(yu)模(mo)樣的(de)(de)熱(re)解速度，合(he)金液流前(qian)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)隙中(zhong)的(de)(de)壓力很高，合(he)液態金屬流動前(qian)沿(yan)很不(bu)穩(wen)定，造成(cheng)卷氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。
（2）涂料掛(gua)涂要(yao)均勻(yun)，具(ju)有高的高溫強度(du)，以(yi)減少(shao)涂層(ceng)厚度(du)，一般控制在0.5~1mm即(ji)可(ke)。
（3）涂層應(ying)充分烘干(gan)，烘干(gan)的模樣應(ying)及時澆注，避免(mian)受潮(chao)。
4.選(xuan)擇正(zheng)確的澆注工藝
（1）澆注位置(zhi)應盡量(liang)使重(zhong)要的(de)(de)大表面處(chu)于(yu)豎直或傾斜(xie)狀(zhuang)態，有利(li)于(yu)金屬(shu)液的(de)(de)平穩充型和塑料模樣的(de)(de)逐漸汽化，使氣(qi)隙壓(ya)力較小(xiao)及保持(chi)平衡(heng)。
（2）澆注(zhu)(zhu)系統(tong)優先選用(yong)封閉(bi)式的底注(zhu)(zhu)、階梯澆注(zhu)(zhu)或側注(zhu)(zhu)，保證(zheng)金屬液的平穩(wen)流動及避免澆注(zhu)(zhu)過程(cheng)中大量空氣進入型(xing)腔。
（3）提高(gao)金屬(shu)液的澆(jiao)注溫度(du)(du)，減(jian)(jian)小澆(jiao)注速度(du)(du)，有利于泡(pao)沫塑料模(mo)樣(yang)的充分汽化和迅(xun)速地排出。實踐證(zheng)明提高(gao)澆(jiao)注溫度(du)(du)可youxiao地減(jian)(jian)小氣孔等一系列(lie)鑄造缺陷。鑄鋼件澆(jiao)注溫度(du)(du)應(ying)在1600℃以上，此時應(ying)保證(zheng)涂料有較高(gao)的高(gao)溫強度(du)(du)，否則會(hui)導致較嚴重的粘砂。
（4）堅持“慢-快(kuai)-慢”的澆(jiao)(jiao)注原(yuan)則。先用小(xiao)流(liu)量金屬(shu)(shu)液(ye)點通直澆(jiao)(jiao)道，在(zai)用大流(liu)量快(kuai)速充滿澆(jiao)(jiao)口杯(bei)封閉直澆(jiao)(jiao)道，保(bao)證(zheng)(zheng)真空度(du)，直到澆(jiao)(jiao)口杯(bei)金屬(shu)(shu)液(ye)不在(zai)下(xia)沉(chen)時(shi)為(wei)止。由澆(jiao)(jiao)入的鋼液(ye)量估計液(ye)面快(kuai)達(da)到鑄件頂面時(shi)，放慢澆(jiao)(jiao)注速度(du)，減少金屬(shu)(shu)液(ye)流(liu)量，保(bao)證(zheng)(zheng)金屬(shu)(shu)液(ye)中的或(huo)可能侵入的氣體逸出涂層或(huo)從金屬(shu)(shu)液(ye)析出。
5.澆注(zhu)前(qian)應對鋼液(ye)進(jin)行充(chong)分除氣
（1）清潔爐(lu)料， 別是鐵銹嚴重(zhong)的爐(lu)料應經除(chu)銹處理。
（2）快速熔煉，縮短(duan)高(gao)溫熔煉時間。
（3）充分脫氧，用鋁量一(yi)般(ban)為0.04～0.06，不(bu)超(chao)過(guo)0.15。
另外，型砂要干(gan)燥，不(bu)使用含水分(fen)或潮濕的型砂。鑄鐵平(ping)臺的真(zhen)空負壓度一(yi)般應控(kong)制在0.05～0.06MPa為宜。
通過以上綜合措(cuo)施的實施，不但基本解決了鑄鐵(tie)平臺的氣(qi)孔(kong)缺陷，同時(shi)還減少其他品種鑄鐵(tie)件氣(qi)縮孔(kong)現(xian)象，成(cheng)品率達90以上。
