鑄鋼件常見鑄造缺陷及預防措施

鑄鋼件在生產過程中經常會發(fā)生各種不同的鑄造缺陷，如何預防這些缺陷,一直是鑄件生產廠家關注的問題。本文主要介紹了筆者在這方面的一些認識和實踐經驗。

車間主要采用傳統(tǒng)濕型砂鑄造工藝生產鑄鋼件，在長期的生產中，發(fā)現(xiàn)鑄鋼件主要出現(xiàn)以下鑄造缺陷，砂眼，粘砂，氣孔，孔，夾砂結疤，脹砂等等。

1、砂眼

砂眼缺陷處內部或表面有充塞著型（芯）砂的小孔，砂眼是一種常見的鑄造缺陷，往往導致鑄件報廢。砂眼是由于金屬液從砂型型腔表面沖下來的砂粒（塊），或者在造型，合箱操作中落人型腔中的砂粒（塊）來不及浮入澆冒系統(tǒng)，留在鑄件內部或表面而造成的。

砂眼的預防措施：

（1）嚴格控制型砂性能，提高砂型芯的表面強度和緊實度，減少毛刺和銳角，減少沖砂。

（2）合箱前把型腔和砂芯表面的浮砂處理干凈，平穩(wěn)合箱，如果是明冒口或貫通出氣眼，應避免散砂從中掉人型腔，合箱后要盡快澆注。

（3）設置正確合理的澆冒系統(tǒng)，避免金屬液對型壁和砂芯的沖刷力過大。

（4）澆口杯表面要光滑，不能有浮砂。

2、粘砂

在鑄件表面上，全部或部分覆蓋著一層金屬(或金屬氧化物)與砂（或涂料）的混（化）合物或一層燒結構的型砂，致使鑄件表面粗糙，難于清理。

粘砂多發(fā)生在型、芯表面受熱作用強烈的部位，分機械粘砂和化學粘砂兩種。機械粘砂是由金屬液滲入鑄型表面的微孔中形成的，當滲入深度小于砂粒半徑時，鑄件不形成粘砂，只是表面粗糙，當滲入深度大于砂粒半徑時，就形成機械粘砂，化學粘砂是金屬氧化物和造型材料相互進行化學作用的產物，與鑄件牢固地結合在一起而形成的。

粘砂的預防措施：

（1）選用耐火度高的砂，以提高型砂，芯砂的耐火度，原砂的SiO2含量在96%（質量分數(shù)）以上，而且砂粒應對粗些。鑄鋼件的澆注溫度越高，壁厚越厚，對原砂中SiO2含量的要求越高。

（2）適當降低澆注溫度和提高澆注速度，減輕金屬液對砂型的熱力學和物理化學作用。

（3）砂型緊實度要高（通常大于85）且均勻，減少砂粒間隙；型、芯修補到位，不能有局部疏松。

（4）采用在高溫下不開裂、不燒結成熔洞的涂料。

3、氣孔

在鑄件內部，表面或近于表面處，有大小不等的光滑孔眼，形狀有圓的，長的及不規(guī)則的，有單個的，也有聚集成片的。顏色有白色的或帶一層暗色，有時覆有一層氧化皮。由于氣體的來源和形成原因不同，氣孔的表現(xiàn)形式也各不相同，有侵入性氣孔、析出性氣孔和反應性氣孔。

侵入性氣孔體積較大，形狀近似梨形，常出現(xiàn)在鑄件上部靠近型芯壁或澆注位置處，主要是由于砂型芯中產生的氣體侵入金屬中未能逸出造成的，梨形氣孔小端位置表明氣體由該處進入鑄人件。

析出性氣孔多而分散，一般位于鑄件表面，往往同一爐鑄件幾乎都會出現(xiàn)，主要是由于金屬在熔煉過程中吸收的氣體在凝固前未能全部析出，就在鑄件中形成許多分散的小氣孔。

反應性氣孔是由于金屬一鑄型界面發(fā)生化學反應而產生的氣孔，因其分布均勻且往往在鑄件表皮以下1-3mm處（有時在一層氧化皮下面）出現(xiàn)，所以又稱為皮下氣孔。又由于這種氣孔多呈細長形針孔狀，其長軸與鑄件表面垂直，又可將其稱為針孔。

氣孔的預防措施：

（1）采用潔凈干燥的爐料，限制含氣量較多的爐料的使用，降低熔煉時金屬的吸氣量；澆包要烘干燙包；可以適當提高澆注溫度以利于氣體擴散。

（2）澆注時控制好壓頭和速度，保證鋼水平穩(wěn)充填砂型型腔，避免產生紊流，防止卷入氣體。

（3）減少發(fā)氣量，控制型（芯）砂水分及發(fā)氣原料的含量，減少砂型在澆注過程中的發(fā)氣量，不使用受潮，生銹或有油污的冷鐵和芯撐等。

（4）改善砂型的透氣性，選擇合適的砂型緊實度，提高砂型和型芯的透氣性；合理安排出氣眼，使型（芯）內氣體能順利排出。

（5）提高氣體進入金屬液的阻力.合理設計澆注系統(tǒng),避免澆注時卷入氣體,在型（芯）表面涂刷涂料以減少少金屬一鑄型的界面作用。

4、縮孔、縮松

在鑄件厚斷面內部,熱節(jié)處或軸心等最后凝固的地方,形成不規(guī)則的表面粗糙的孔洞,該處晶粒粗大,往往帶有樹枝晶.孔洞大而集中的為縮孔,孔眼小而分散的稱為縮松.主要是由于鑄件在冷卻凝固時所產生的液態(tài)收縮和凝

固收縮遠遠大于固態(tài)收縮,且在鑄件最后凝固的地方得不到金屬液的補充造成的。

縮孔、縮松的預防措施：

（1）盡量降低注溫度和澆注速度,澆注后期的補澆要充分到位。

（2）合理設計澆冒系統(tǒng),壁厚小且均勻的鑄件要采用同時凝固,壁厚大且不均勻的鑄件采用由薄向厚的順序凝固,使鑄件得到充分補縮。

（3）在鑄件厚斷面部位,合理放置內,外冷鐵。

（4）盡量減少鑄件的熱節(jié)部位。

5、夾砂、結疤

夾砂是指在鑄件表面上,有一層金屬瘤狀物或片狀物,在金屬瘤片和鑄件之間夾有一層型砂或涂料,結疤是由于金屬液在鑄型表面局部沖去了一塊砂的地方或在發(fā)生攪拌或沸騰現(xiàn)象的地方出現(xiàn)了一塊 凸出的疤痕,脫落的砂夾在疤塊中或鑄件的其他部位中。在澆注時,濕型型腔表面的水分因受到鋼液的高溫烘烤而向砂型內部發(fā)生遷移,形成強度較低的水分凝聚區(qū)，易使型腔表面脫層而造成鑄鋼件結疤,、夾砂等缺陷。

夾砂、結疤的預防措施：

（1）嚴格控制型砂、芯砂性能。

（2）澆注時間盡量短；澆注系統(tǒng)的設計應使金屬液進入型腔時平穩(wěn)而沖擊力不大,內澆口的布置要適當分散以避免鑄型局部過熱,同時盡快地覆蓋住下型面。

（3）大平面的板狀鑄件可采用傾斜澆注；

（4）鑄型上扎氣眼以利于水水蒸氣及其他氣體的排除,使水分凝聚區(qū)后移和        

降低其中的水分,減少氣體壓力對型腔表面的拱托作用。

（5）修型時避免用壓勺來回壓大平面,防止分層。

6、裂紋

裂紋分為熱裂和冷裂。熱裂主要由S引起，多為不規(guī)則形狀,裂口處金屬表皮氧化;冷裂主要由P引起,裂口較直,開裂處有金屬光澤,有時出現(xiàn)輕微氧化色。部分鑄件采用水爆清砂工藝，亦可導致裂紋。

裂紋的預防措施：

（1）提高砂型和砂芯的退讓性。

（2）嚴格控制爐料及鋼水中的S、P含量。

（3）鑄件壁厚盡量均勻,避免壁厚的突然改變,條件允許時,可適當設置加強筋,兩截面交接部位采用圓角連接,以減少應力集中。

（4）調節(jié)鑄件各部位冷卻速度,避免鑄件局部過熱,在厚大斷面或熱節(jié)處放置冷鐵,內澆道適當分散,使鑄件各部位溫度趨向均勻,澆冒口當應阻礙鑄件的收縮。

（5）鑄件澆注后,開型不能過早,采用水爆清砂工藝的鑄件應掌握好溫度和時間。

7、其他鑄造缺陷

（1）變形 長、板狀鑄件比較容易變形.某些鑄件加工后,放置一段時間后會出現(xiàn)變形。

預防措施：適當添加加強筋;適當增加加工余量;采用反變形工藝；將鑄件進行去應力退火,消除鑄件的內應力；采用時效處理。

（2）冷隔 在鑄件上有未完全融合的縫隙或凹坑,其交界邊緣是圓滑的。

預防措施：提高澆注溫度和澆注速度;改善澆注系統(tǒng);澆注時不斷流。

（3）澆不足 由于金屬液未完全充滿型腔而產生的鑄件缺肉。預防措施;提高澆注溫度和澆注速度;不要斷流和防止跑火;澆注后期的點澆補縮到位。

需要強調的是，在采各種缺陷的預防措施的同時，還必須強化工藝紀律檢查，對違反工藝操作的現(xiàn)象進行監(jiān)督、糾正和考核。

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