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鑄件縮孔和縮松缺陷,專家給出10點分析

發(fā)布日期:2020-07-06
縮孔和縮松都是鑄造生產(chǎn)中常見的鑄件缺陷?s孔是鑄件在冷凝過程中收縮,得不到金屬溶液的補充而產(chǎn)生的孔洞,形狀不規(guī)則,孔壁粗糙,一般位于鑄件的熱節(jié)處?s孔和氣孔在外表上往往極為相似,經(jīng)常容易混淆。一般來說,氣孔的內(nèi)壁是平滑的,而縮孔的內(nèi)壁則呈枝狀結(jié)晶的末梢狀。
  縮松是鑄件凝固的區(qū)域沒有得到金屬溶液的補縮而形成分散和細(xì)小的小孔,常出現(xiàn)在鑄件的較厚截面以及厚薄截面交接處或熱節(jié)點上。縮松的分布面積要比縮孔大得多,往往隱藏于鑄件的內(nèi)部,有時肉眼察覺不到?s孔和縮松在鑄件廢品中占有較大的比例,引起足夠的重視,以提高鑄件合格率。
  筆者結(jié)合多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,談?wù)勮T件縮孔和縮松的產(chǎn)生原因及其防止措施。
 。保T件和模樣設(shè)計
 。1)鑄件截面尺寸變化過大。如果在設(shè)計中鑄件截面尺寸變化過大,薄截面的冷卻速度比相鄰厚截面的冷凝速度要快得多,這樣就很難實現(xiàn)鑄件的順序凝固,同時也難于進(jìn)行補縮。設(shè)計時要盡量避免這種情況,否則應(yīng)采用冷鐵,以實現(xiàn)鑄件的順序凝固并利于補縮。
  (2)鑄件斷面過厚,如果沒有采取相應(yīng)措施對其進(jìn)行補縮,會因補縮不良形成縮孔。
 。3)圓角太小。鑄件的凹角圓角半徑太小,會導(dǎo)致型砂傳熱能力降低,凝固速度下降,同時由于該處型砂受熱作用強,發(fā)氣壓力大,析出的氣體可向未凝固的金屬液滲入,導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣縮孔。
  (4)圓角太大。圓角太大,則圓角部分就成了厚截面,如果相鄰的截面較薄,就難以得到的補縮,造成補縮不良
  2.模樣
 。1)模樣或芯盒磨損致使鑄件截面減薄,導(dǎo)致鑄件截面厚度減薄而妨礙補縮。
 。2)模樣尺寸不當(dāng)或模樣結(jié)構(gòu)不當(dāng),導(dǎo)致鑄件截面過厚或過薄。設(shè)計時應(yīng)注意控制模樣的厚度,盡量使鄰近較厚截面的薄截面保持的厚度。
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  3. 砂箱
 。1)上箱太淺。生產(chǎn)中為了節(jié)省型砂用量或為了降低砂箱和造型成本而使用高度不夠的上箱,這是造成縮松缺陷的常見原因。上箱太淺,會降低金屬液的靜壓力,以致難以進(jìn)行補縮,補縮壓力不夠,會導(dǎo)致產(chǎn)生縮松或縮孔,或二者兼有之。如果遇到了不得不采用較淺上箱的情況,則應(yīng)通過采用冒口套或澆口杯來彌補因上箱太淺帶來的問題,也可以采用發(fā)熱冒口或不斷向冒口添加金屬液來提高補縮效率。
 。2)砂箱太小。為了節(jié)省型砂,降低成本,有時會采用尺寸不足的砂箱造型。砂箱尺寸過小,會影響澆注系統(tǒng)的合理布置或?qū)е旅翱谙嗑嗌跋浔谔,冒口里的金屬液在完成補縮之前就過早地變冷和凝固了?梢試L試采用發(fā)熱冒口和雨淋式澆口來解決這些問題。
 。3)箱套不合適。因箱套尺寸不符,不能很好地支撐砂型,從而導(dǎo)致型壁的位移或變形,形成較厚的鑄件截面,以致原設(shè)計的冒口不足以對其進(jìn)行補縮。
  4.澆冒口系統(tǒng)出現(xiàn)縮松缺陷時,應(yīng)該從澆注系統(tǒng)方面去尋找問題,因為縮松缺陷與補縮有很大關(guān)聯(lián)。
  (1)澆冒口設(shè)計未能順序凝固。根據(jù)鑄件截面的不同情況來設(shè)計澆冒口的位置和大小,要考慮在沒有澆冒口的情況下,哪些截面先凝固,哪些截面后凝固,凝固的截面有仍處于液態(tài)的直澆口或冒口進(jìn)行補縮。
  (2)澆冒口數(shù)量不足或澆口設(shè)計不當(dāng)。澆冒口數(shù)量不足是造成縮松缺陷的常見原因,每個澆口的補縮距離和范圍都是有限的,其補縮范圍的大小取決于截面的厚度、金屬液的溫度和金屬成分。較薄截面的冷凝快,會切斷補縮通道。澆口設(shè)計不當(dāng),如澆口的截面太小會導(dǎo)致過早冷凝,此時盡管冒口里有很多金屬液也不能補縮到鑄件中去。
  (3)冒口太小。冒口太小也是一種常見的錯誤。一般情況下,冒口的截面尺寸都應(yīng)該大于需要補縮的鑄件截面尺寸。另一種錯誤是想通過增加小直徑冒口的高度來提高補縮效果,這種做法往往會不盡人意,因為冒口直徑較小,冒口中的金屬液容易冷凝,即使增加冒口的高度也無濟于事。理想的冒口形狀應(yīng)該是球形,因為其散熱面積。在某些情況下,對厚截面進(jìn)行激冷是一種和切實可行的辦法。
 。4)冒口頸和鑄件尺寸比例不當(dāng)。冒口頸的尺寸對補縮效率非常重要,冒口頸截面尺寸太小會影響補縮效果,要確保金屬液在冒口頸暢通。
 。5)內(nèi)澆口太大。內(nèi)澆口入口處或內(nèi)澆口上產(chǎn)生縮孔通常是內(nèi)澆口太大所致。因為內(nèi)澆口入口處被包圍在熱砂之中,如果其尺寸太大,入口處的金屬液就會一直保持到才凝固,由于此時已沒有其他金屬溶液能對其進(jìn)行補縮,所以澆口入口處就會產(chǎn)生縮孔。正確的澆冒口設(shè)計應(yīng)該是先凝固鑄件,其后凝固內(nèi)澆口和冒口頸,凝固冒口。如果破壞了這種凝固順序,就會產(chǎn)生縮孔缺陷。
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  5.型砂砂型型壁產(chǎn)生位移尤其是不規(guī)則的位移,會影響補縮效果,造成縮孔缺陷。型壁的位移量越大,產(chǎn)生縮孔的可能性越大。型砂強度低,舂砂松軟是產(chǎn)生型壁位移的主要原因,應(yīng)提高砂型的強度和舂砂的緊實度,以減少型壁的蠕動或位移。
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  6.制芯砂芯產(chǎn)生位移,會使鑄件截面增厚,造成鑄件截面壁厚不均勻。芯撐數(shù)量太少、芯頭松軟或支撐面不夠大、砂芯強度較低引起砂芯翹曲等,都是造成砂芯位移的原因。生產(chǎn)中因砂芯位置變化而引起鑄件截面變化,都有可能造成縮孔缺陷。
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  7. 金屬成分金屬成分對縮孔缺陷的影響有兩方面。一是合金成分對于縮孔缺陷本身的直接影響。如,低碳鑄鐵的總收縮量比高碳鑄鐵要大;在有色金屬鑄造中通過改變金屬成分加寬凝固范圍,順序凝固,可以減少縮孔缺陷;在鋁合金中加入晶粒細(xì)化劑,如鈦和硼,能夠減少縮孔缺陷。合金成分對縮孔缺陷的影響大多是直接的,在設(shè)計澆冒口系統(tǒng)時,通常應(yīng)把這些因素考慮進(jìn)去。二是金屬溶液的壓力使型壁產(chǎn)生退讓,造成型壁位移。金屬溶液壓力的大小和金屬成分有關(guān),灰口鑄鐵對型壁的壓力比合金鑄鐵和球墨鑄鐵要小。從某種程度上來說,碳當(dāng)量越高,金屬溶液對型壁的壓力越大。
  8.熔化裝料或稱料草率會造成金屬成分的偏差。針對收縮缺陷時應(yīng)考慮熔化方面的因素,臟污以及凝固迅速、易于氧化的金屬都對金屬的早期收縮有影響。金屬液的溫度過高,會把砂型加熱到使其產(chǎn)生滑移的程度,從而加劇型壁的位移。金屬液中的氣體越多,凝固過程釋放出的氣體對型壁的壓力越大,越易引起位移。
  9.澆注(1)澆注溫度太低會降低冒口系統(tǒng)的補縮效率,造成收縮缺陷。
 。2)澆注溫度過高,會增加傳遞到型砂里的熱量,使型砂產(chǎn)生高溫變形,加劇型壁的位移。
 。3)生產(chǎn)大型鑄件時,沒有用熱金屬液對冒口進(jìn)行補澆也會產(chǎn)生收縮缺陷?梢愿鶕(jù)需要,采用發(fā)熱冒口或加大冒口來代替補澆。
  10.其他砂芯或型壁斷裂會引起毛刺或型漏,造成金屬液流失。此時型腔對金屬液數(shù)量的需求有了變化,如果沒有多余的金屬液可以進(jìn)行補縮,或者補縮的金屬液不足,也會產(chǎn)生收縮缺陷。
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