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低壓鑄造常見缺陷及預防

來源:未知 佚名 2019-06-05 浏覽次
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  一、氣孔: 1、特征

  (1)氣孔:鑄件内部由氣體形成的孔洞類缺陷。其表面一般比較光滑,主要呈梨形、圓形或橢圓形。一般不在鑄件表面露出,大孔常孤立存在,小孔則成群出現。

  (2)皮下氣孔:位于鑄件表皮下的分散性氣孔。為金屬液與砂型(鑄型、濕芯、塗料、表面不幹淨的冷鐵)之間發生化學反應産生的反應性氣孔。形狀有針狀、蝌蚪狀、球狀、梨狀等。大小不一,深度不等。通常在機械加工或熱處理後才能發現。

  (3)氣窩(氣坑式表面氣孔):鑄件表面凹進去一塊較平滑的氣孔。 (4)氣縮孔:分散性氣孔與縮孔和縮松合并而成的孔洞類鑄造缺陷。

  (5)針孔:一般為針頭大小分布在鑄件截面上的析出性氣孔。鋁合金鑄件中常出現這類氣孔,對鑄件性能危害很大。

  ① 點狀針孔:此類針孔在低倍顯微組織中呈圓點狀,輪廓清晰且互不相連,能清點出每平方厘米面積上的針孔數目并測得針孔的直徑。這類針孔容易和縮孔、縮松相區别。點狀針孔由鑄件凝固時析出的氣泡所形成,多發生于結晶溫度範圍小,補縮能力良好的鑄件中,如ZL102合金鑄件中。當凝固速度較快時,離共晶成分較遠的ZL105合金鑄件中也會出現點狀 針孔。

  ② 網狀針孔:此類針孔在低倍顯微組織中呈密集相聯成網狀,伴有少量較大的孔洞,不易清點針孔數目,難以測量針孔的直徑,往往帶有末梢,俗稱“蒼蠅腳”。結晶溫度寬的合金,鑄件緩慢凝固時析出的氣體分布在晶界上及發達的枝晶間隙中,此時結晶股價已形成,補縮通道被堵塞,便在晶界上及枝晶間隙中形成網狀針孔。

  ③ 混合型針孔:此類針孔點狀針孔和網狀針孔混雜一起,常見于結構複雜、壁厚不均勻的鑄件中。

  針孔可按國家标準分等級,等級越差,則鑄件的力學性能越低,其抗蝕性能和表面質量越差。當達不到鑄件技術條件所允許的針孔等級時,鑄件将被報廢,其中網狀針孔割裂合金基體,危害性比點狀針孔大。

  (6)表面針孔:成群分布在鑄件表層的分散性氣孔。其特征和形成原因與皮下氣孔相同,通常暴露在鑄件表面,機械加工1~2mm後即可去掉。 (7)嗆火(嗆孔):澆注過程中産生的大量氣體不能順利排出,在金屬液内發生沸騰,導緻在鑄件内産生大量氣孔,甚至出現鑄件不完整的缺陷。

  2.氣孔分類

  (1)析出性氣孔:這類氣孔均勻分布在内部靠近澆口處、冒口處、熱節等溫度較高的區域,氣孔細小而分散,經常同縮孔共存。

  析出:即鋁水中含氣,未徹底除淨,凝固過程中析出。

  (2)反應性氣孔:這類氣孔均勻分布在型壁與鑄件的接觸面上。氣孔表面光滑,呈銀白色(鑄鋼件)、金屬光亮色或暗色。

  反應:鑄型、型芯、冷鐵、塗料等含有與鋁水發生反應而産生氣體的物質。 (3)侵入性氣孔:這類氣孔分布在鑄件上部,孔大而光滑。 侵入:型腔中的氣體,未及時排出型外,而侵入到鑄件中。 3.氣孔形成機理

  低壓鑄造的鑄型基本上是密封的,金屬液充型比較快,氣體來不及排出,包在鑄件中形成氣孔或針孔。

  (1)金屬液中溶解的氣體析出——析出性氣孔(針孔),金屬熔化時所含有的氣體,當液态金屬冷卻和凝固時,因氣體溶解度下降析出氣體,來不及排除,使鑄件産生氣孔。

  鋁液中的氣體,夾雜含量高、精煉效果差、鑄件凝固速度低。

  (2)濕芯、塗料、表面不幹淨的冷鐵,澆注受熱後産生的氣體——反應性氣孔(皮下氣孔),型壁物質同液态金屬之間或在液态金屬内部發生化學反應所産生的氣孔。

  (3)型腔中的氣體,未及時排出型外——侵入性氣孔(單個大氣孔),由于鑄件工藝設計不合理,如鑄型或型芯排氣不暢,或者是由于操作不小心,如澆注時堵死氣眼(澆注速度太快),型腔中的氣體被憋在鑄件中所引起。 4、防治措施

  (1)嚴格執行熔煉操作規程,避免金屬液吸氣,并認真除氣。防止析出性氣孔

  ① 金屬原材料及回爐料應幹燥、無鏽蝕、無油污等,使用前要預熱。 ② 熔煉溫度不宜過高。金屬液熔煉溫度越高,則溶解在其中的氣體量(主要是氫氣)就越多。因此,應嚴格控制熔煉溫度,對有色合金尤為如此。

  ③ 任何種類的金屬其熔煉時間都應盡可能縮短,以防時間過長的熔煉使液态金屬吸氣量增大,某廠生産鋁鐵錳黃銅鑄件,2.5h熔清出爐,澆注的鑄件的氣密性均合格;但6h熔清出爐後澆注的鑄件,在工藝不變的前提下鑄件全部因氣密性不合格而報廢。當恢複熔清時間後鑄件的氣密性全部合格,這充分說明熔煉時間長短對鑄件氣密性的影響。

  ④ 含鋁的合金應盡可能不用工頻爐熔煉,因為這種爐子的攪拌能力極強,而鋁與空氣接觸很易氧化成Al2O3,并進入液态金屬中成為熔渣,也為氣體的析出提供機會。同時也容易與H2O發生反應,使液态金屬吸入氫氣H2。若使用電阻反射爐、遠紅外線加熱爐,甚至用燃油或煤氣的反射爐熔煉都可以。實踐證明:用這些爐子熔煉的鋁合金含氣量、雜質量都較少。

  ⑤ 投料時應先投入熔點低的料,依次投入熔點高的料。這樣會使金屬吸氣量少,其原因就在于爐料與空氣接觸面積和時間均減少。

  ⑥ 液态金屬去氣後應立即扒渣,而後澆注,不可停留過久,以防再吸氣。 ⑦ 用六氯乙烷或氩氣精煉去氣或真空去氣。

  (2)盡量減少塗料、砂芯、金屬型(芯)等的發氣量。選擇質量好的發氣量小的塗料,鑄型和型芯塗料後要充分烘幹。防止反應性氣孔

  ① 塗料的種類應選擇合适,塗料的發氣量不能高。塗料也具有一定的排氣性。

  ② 鑄型與型芯應先預熱,然後再噴塗塗料,結束後必須要烘透方可使用。 ③ 塗料噴塗後不能抹光。凡塗料脫落處,應立即補噴。 ④ 砂芯必須徹底烘幹才能使用。

  ⑤ 金屬型和冷鐵表面應平整光潔,并經烘幹後使用。

  (3)改善鑄型和型芯的排氣條件。可根據鑄件的特點,綜合考慮鑄件的充型情況,選擇合理的排氣位置及不同的排氣措施:排氣槽、排氣片、排氣針、排氣塞、排氣孔等進行排氣。

  (4)選擇合适的充型速度,力求金屬液平穩充型,防止卷入氣體。金屬液上升速度一般控制在50mm/s。即重力鑄造所講的合理的澆注工藝:澆注溫度、模具溫度、澆注速度、澆注時間等。 二、縮孔和縮松

  收縮缺陷:金屬凝固收縮時,由于金屬液未對鑄件有效補縮而産生的缺陷。包括縮孔、縮松、縮陷、縮沉等。 1、特征:

  ① 縮孔:在鑄件上有形狀極不規則的孔,孔壁粗糙并帶有枝狀晶,稱縮孔缺陷。多出現在鑄件最後凝固部位。

  ② 縮松:鑄件斷面上有分散而細小的縮孔,有時借助放大鏡,稱縮松缺陷。如用低壓鑄造生産鋁活塞時,有時在活塞頂部出現縮松。

  ③ 疏松:鑄件緩慢凝固區出現的很細小的孔洞。分布在枝晶内和枝晶間,是彌散性氣孔、顯微縮松、組織粗大的混合缺陷,使鑄件緻密性降低,易造成滲漏。

  ④ 縮陷:鑄件的厚端面或斷面交接處上平面的塌陷現象。縮陷的下面有時有縮孔,縮陷有時也出現在内縮孔的附近。

  ⑤ 縮沉:使用水玻璃石灰石砂型生産鑄件時産生的一種鑄件缺陷,其特征為鑄件斷面尺寸脹大。

  ⑥ 縮裂:由于鑄件補縮不當、收縮受阻或收縮不均勻而造成的裂紋。可能出現在剛凝固之後或在更低的溫度。 2、産生原因:

  縮孔和縮松形成的原因是:金屬液在凝固過程中,由于合金的液态收縮和凝固收縮,即體積收縮造成的體積虧損得不到補償,即得不到補縮,往往在鑄件最後凝固的部位出現孔洞。

  與一般重力澆注不同,低壓鑄造是從下向上充型,澆口在下部。為使鑄件得到足夠的補縮,就必須形成自上而下的順序凝固,即遠離澆道處先凝固,澆道處最後凝固,否則就會産生縮孔、縮松缺陷。

  3、防止措施:(同時凝固或順序凝固)

  由于低壓鑄造、差壓鑄造都是反重力鑄造,重力時刻都在妨礙補縮,因而無論對于砂型鑄造還是金屬型鑄造、無論對于同時凝固還是順序凝固的鑄件,液面加壓控制系統質量的好壞,都是決定鑄件緻密性的關鍵環節。尤其是對于薄壁件金屬型鑄造,凝固時間本來就不長。當充型到