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灰铸铁件生产中的几点技术措施

2012年08月03日

如何改善铸件的内在与外观质量,提高铸件的技术含量,应对市场的竞争,是国内部分生产企业所面临的课题。铸件生产中的每个环节对质量都有着重要影响,不可忽视。现将本人在实际工作中总结的一些技术措施归纳如下,供借鉴。
    一、砂芯和砂型的刚性
    砂型浇注后,由于铁液的静压力或凝固而引起的膨胀力,常导致型壁移动和砂芯溃散,这就会使铸件产生内部缩孔和表面缩陷。因此为使铸件尺寸稳定,要最大限度地使铸型紧实。
    为了节约造型材料,造芯时广泛采用了空心砂芯,它比实体芯轻,故热容量小,凝固速度慢,这会导致砂型扩张或砂芯溃散。此外,铁液可能通过芯头或砂芯上的裂纹而渗入其中空部分,这也会使铸件产生缺陷。为了提高空心砂芯的刚性,可用湿型砂或水玻璃砂充填;也可将壳芯作成两半,其内部设置加强筋,造芯后粘合可得到坚硬的砂芯。
    二、正确选择浇注温度
    1.浇注温度过低时可能形成的缺陷
    (1)硫化锰气孔 此种气孔位于铸件表皮以下且多在上面,常在加工后显露出来,气孔直径约2~6mm。有时孔中含有少量熔渣,金相研究表明,此缺陷是由MnS偏析与熔渣混合而成,原因是浇注温度低,同时铁液中含Mn和S量高。
    为防止这种缺陷,用冲天炉化铁时可在多孔材料的浇包中用气流连续脱S,将S降至0.06%~0.08%。这样的含S量和适宜的含Mn量(0.5%~0.65%),可以显著改善铁液纯度,从而有效地防止这类缺陷。
    (2)液体夹渣 加工后铸件表皮之下会发现一个个单体的小孔,孔的直径一般为1~3mm。个别情况下只有1~2个小孔。金相研究表明,这些小孔与少量的液体夹渣一起出现,但该处未发现S的偏析。研究表明,这种缺陷与浇注温度有关,浇注温度高于1380℃时,铸件中未发现这种缺陷,故浇注温度应控制在1380—1420℃。值得一提的是改变浇注系统设计,未能消除此缺陷,故此种缺陷可以认为是由于浇注温度低以及铁液在微量还原气氛下浇注时形成的。
    (3)砂芯气体引起的气孔 气孔和多空性气孔常因砂芯排气不良而引起。因为造芯时砂芯多在芯盒中硬化,这就常使砂芯排气孔数量不够。为了形成排气孔,可在型芯硬化后补充钻孔。
    试验表明,改善型芯通气系统,可使浇注温度有较大的调整余地。
    浇注温度过低最常见的原因是浇注前,铁液在敞口的浇包中长时间运输和停留而散热。用带有绝热材料的浇包盖,可以显著地减少热损失。
    2.浇注温度过高
    浇注温度过高会引起砂型涨大,特别是具有复杂砂芯的铸件,当浇注温度≥1420℃时废品增多,浇注温度为1460℃时废品达50%。在生产中,利用感应电炉熔炼能较好地控制铁液温度。
    三、晶核的形成
    (1)孕育的影响 孕育处理有时也会增加铸造缺陷,因为强烈孕育而急剧生核的铸铁件,形成碳化物的倾向增大了。所以建议孕育处理时孕育剂的用量能防止白口就可以了,健全铸件中的晶核比有缩孔的铸件要少的多。
   
    (2)硫的作用 由于大多数废钢中含S量低,故电炉熔化废钢时,只能获得含S量低(≤0.05%)的铸铁。此种铸铁对许多孕育剂来说不起作用,原因是孕育衰退的很快,所以用废钢在电炉中熔化时,常常在铸件中产生白口。故有时采用含硫量相当高的增碳剂,这样可使最终ws≥0.05%,以保证充分吸收孕育剂。
    (3)铁液的保温和过热温度 近年来,人们倾向于用电炉熔化并保温铁液,但提高过热温度和增加保温时间会减少晶核的形成,故有产生白口的危险。考虑到经济和材料性能方面的原因,长时间保温时其温度应尽可能低些。
    四、因砂芯引起的铸件尺寸误差
    砂芯受热时首先是膨胀,然后产生塑性变形,这种在高温下所引起的变化与所用的型砂以及粘结剂的分解有关。
    (1)硬化温度和硬化时间的影响 树脂砂的最初膨胀和热塑性同硬化温度和时间有关。硬化时间长的砂芯,其一次和二次膨胀就大,可能带来变形问题;而硬化时间短时,砂芯膨胀小且分解快。所以严格控制硬化时间和温度,对于制造高温性能稳定的砂芯是十分重要的。
    (2)砂芯涂料的影响 大部分砂芯表面要刷涂料,经试验发现,耐火涂料渗入砂芯表面的深度对砂芯变形有很大影响,当涂上含有表面活性剂的涂料时、因渗透深度大而防止了二次膨胀。
    五、结语
    本文所总结的一些方法对生产优质灰铸铁是十分重要的。在技术控制中,首先是应用金相检验法来鉴定缺陷。其次借助于化学分析法来检验,有了正确的鉴别方法,就比较容易找到防止缺陷的措施。
 

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