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知识篇(piān)——怎样解决铸件浇不足(zú)和冷隔缺陷!

发布时间(jiān): 2020-04-29 来源:洛阳乐鱼网页版登录入口和顺祥(xiáng)机械(xiè)有限(xiàn)公(gōng)司 点击:2436

浇(jiāo)不足(zú)和(hé)冷隔是铸造中相当普遍的缺陷,在(zài)很多(duō)情(qíng)况下,这两(liǎng)类(lèi)缺陷在(zài)完全报废铸件中占一或第二位。

浇不足是指金属液未能充满铸型(xíng)型腔而形成不(bú)完整的铸件,这类缺陷(xiàn)的特点是铸件壁上具有光滑圆边的穿孔,或(huò)者铸件的一个或多(duō)个(gè)末端未充满(mǎn)金属液;

冷隔是指在两股金属汇聚处,因其未能完全熔合而存(cún)在明显的不连续(xù)性缺陷的铸件,这类缺陷的(de)外观,常呈现为带(dài)有光滑圆边的裂纹或皱纹(wén)。

这(zhè)两类缺陷的特(tè)点(diǎn):一(yī)是在铸件(jiàn)检验中比较容易发现;二是(shì)除了(le)清理工序外,其产生原因几乎存在于铸造的每一道工序中(zhōng)。下面笔者(zhě)结合多年的生产实(shí)践并参阅有关(guān)资(zī)料(liào),谈谈铸件浇不足和冷隔的产(chǎn)生原因及其防止措(cuò)施。

1.铸件和模样设计

(1)因铸件截(jié)面厚薄不均造成金属流间断,在某些铸件设(shè)计(jì)中,薄(báo)截面位于金属液难以达(dá)到的部位,很难(nán)恰当地设置浇注系统。在可能的情(qíng)况下,应对这类设计进行修改,当无法更改(gǎi)设计时,则需采用相当复杂(zá)的(de)浇注系统,以(yǐ)避免产生(shēng)这类缺陷(xiàn)。

(2)铸件截面(miàn)相(xiàng)对过薄,这种设计没能考虑(lǜ)到金属流动和(hé)凝固的规律(lǜ)。如(rú)果设(shè)计者(zhě)不能加(jiā)厚这一截面的话(huà),惟一的补(bǔ)救办法是提高金属(shǔ)的(de)浇注温度,或者(zhě)修改(gǎi)金属的(de)化学成分,以改善其流动性(xìng)。还有一个较(jiào)好(hǎo)的弥(mí)补办法是采用(yòng)不会产生急冷的铸(zhù)型(型芯),但这会(huì)使生(shēng)产(chǎn)成本增加(jiā),因此在可(kě)能的情况下应更改设计(jì)。

2. 模样

(1)模样或芯盒磨损(sǔn)造成铸(zhù)件截面过薄(báo),型砂是磨损(sǔn)力相当强的(de)材(cái)料,会(huì)造成模样磨损(sǔn),进而造成铸件截面减薄,导致产生浇不足和冷(lěng)隔(gé)缺陷。有(yǒu)效的预防措施(shī)是建立正(zhèng)规的检查制度(dù),把有缺陷的模样检查出来。

(2)模样强度差! 在造型或制芯的压力下(xià),模(mó)样由于强度不够而(ér)产生变形,这样的模样和芯(xīn)盒会造成(chéng)铸型和型芯变形。这样既会造成(chéng)金属液(yè)未能按预期设想流动,又会形成铸件截面过薄。改正(zhèng)的方法(fǎ)是加(jiā)固模样。

(3)模样或芯盒定位不准,其产生原因是定位销和销套已经磨损,定(dìng)位销数量(liàng)过少或定位销尺(chǐ)寸(cùn)过小(xiǎo)都容易产生(shēng)磨损。在上下(xià)模底板上按(àn)中心线安装(zhuāng)分(fèn)成两半的模样(yàng)时,也(yě)会出(chū)现错位的缺陷。如果不试(shì)浇样(yàng)品铸件(jiàn),则很难证(zhèng)实分(fèn)装在上、下(xià)模底板上的两半模样是(shì)否对准。防止产生这(zhè)类缺陷的首要措(cuò)施就是加(jiā)强检验(yàn)。

3. 砂箱及其(qí)准备(bèi)

(1)上下箱错箱(xiāng)造成铸件过薄,造成这(zhè)种缺陷的(de)原(yuán)因包括:定位销(xiāo)磨损(sǔn)、定位(wèi)销弯曲、销套磨(mó)损,或在(zài)箱耳座内(nèi)有外来杂物。由(yóu)于错(cuò)箱是造成铸件缺陷的主(zhǔ)要根源之(zhī)一,因而(ér)必须定期对这些(xiē)部件(jiàn)进行维修和保养。

(2)模样安装不当,这(zhè)种情况一(yī)般是安装模样的(de)工(gōng)人操作疏忽所造成的。模样和模底板上的(de)对准(zhǔn)中心线必须(xū)非常明显(xiǎn),以便安放(fàng)时易于检查(chá)。

(3)薄平铸件浇注时倾斜度(dù)不够,对某些(xiē)较薄的铸件(jiàn)来说,要(yào)使砂箱在浇注时能保持一个倾斜度,否(fǒu)则会形(xíng)成封闭气(qì)体,造成金属液流间断。砂箱(xiāng)倾斜后,上(shàng)箱要(yào)保(bǎo)持足(zú)够的高度(dù),使浇口(kǒu)位置超过铸件的顶点。

(4)砂箱刚度不够或加(jiā)固不当,也会(huì)使砂型变形而产生浇不(bú)足或冷隔,因此必(bì)须使用具有足够(gòu)强度的砂箱,对于使用时间较长的砂(shā)箱应加(jiā)固后(hòu)再使用。

(5)上箱太浅,可能会(huì)造成上(shàng)型下(xià)垂,从而使铸件截面变窄、变(biàn)薄,以致产(chǎn)生(shēng)浇不足的缺陷。在(zài)浇注较厚的铸件(jiàn)时,上箱太浅会因(yīn)为金属压力不足而导(dǎo)致产生缩松和侵入气孔;而在浇注较薄铸件(jiàn)时,其(qí)后果则是产生(shēng)掉砂或(huò)浇不足(zú)的缺陷。

4.浇冒口系统

(1)内浇道、横浇道和(hé)直浇道截面(miàn)尺(chǐ)寸(cùn)不当,为了避免产生金属液流间断的现象,应按以下要求设计(jì)浇注系统,即必须使直浇(jiāo)道和(hé)横浇道(dào)具有足够的尺寸,以保证平(píng)稳(wěn)地向所(suǒ)有(yǒu)内浇道输(shū)送金属液。另外,为(wéi)保(bǎo)证金(jīn)属液流动时能够始终完全充满浇注系统,可(kě)减小浇道面积来建立(lì)压头。浇注系统设计的基本(běn)原则是确保金属(shǔ)液(yè)流动(dòng)平稳,并能够充满浇注系统,防止金(jīn)属(shǔ)液流间断。

(2)内浇(jiāo)道(dào)位置不当,内浇(jiāo)道的位置(zhì)完全取决于(yú)铸件结(jié)构。因(yīn)此必须分析铸型(xíng)型腔(qiāng)是如何被(bèi)金属液充满的(de),根据金属液充满型腔的流动(dòng)模式设(shè)置内(nèi)浇道。

(3)内浇道分布(bù)不当或(huò)不均衡! 这是由于没能正确地预(yù)测金属液流(liú)动的实际情况而造成的。除(chú)了要(yào)考虑金属液在一般情(qíng)况(kuàng)下的流动状态,还应考虑(lǜ)金属(shǔ)液(yè)对型壁(bì)的摩擦、金(jīn)属液的冷却(què)情(qíng)况和金(jīn)属液的流动性。金属液(yè)充型的确切过程(chéng)通常很难预测,但(dàn)可以通过试(shì)验探索出金(jīn)属液的流动(dòng)模式(shì)。例如,某一铸件通常要20S的浇注时间(jiān),我们可分别(bié)按5S、10S、15S 浇注同样的铸型,对(duì)这三个没(méi)有浇(jiāo)满的铸件进(jìn)行(háng)落(luò)砂和(hé)清理,并仍使其带着(zhe)内(nèi)浇(jiāo)道,这样(yàng)就可显示出(chū)金属液实际的流(liú)动模(mó)式(shì),以这些参数作为依据来重新设(shè)计出zui佳的浇注系统(tǒng)。

(4)压头太低! 这也是造成浇不足的一个原因(yīn)。

5.型砂

(1)型砂水分太高,会造成金属液沸(fèi)腾而失(shī)去流动性,导致产生浇不(bú)足(zú)和冷隔。

(2)型砂中挥发物(wù)太(tài)多,过量的(de)挥(huī)发物在金(jīn)属(shǔ)液(yè)流之(zhī)前充满型腔,会(huì)使金属液难以完(wán)整(zhěng)地(dì)充满型腔,从而(ér)有(yǒu)可能造成(chéng)气隔或(huò)气隔缝,即使(shǐ)金属液流(liú)到了正常部位,也会因此而难以熔合,导致产生冷隔(gé)和浇不足。

(3)背砂强度低,不管是因(yīn)为箱(xiāng)带不足还是(shì)背(bèi)砂强度太(tài)低而引起的上型下沉,都会使较(jiào)薄的型腔(qiāng)截面变得更薄,从而使金属液难(nán)以(yǐ)充满铸件薄壁。

(4)透气性太差,砂型紧实度过高会造成透(tòu)气性差,则(zé)可能产(chǎn)生(shēng)气隔。此(cǐ)外,型砂紧实度高还会加(jiā)快从熔融(róng)金属(shǔ)液中(zhōng)吸(xī)走热量,在(zài)金(jīn)属液(yè)未(wèi)来得及充满铸型型腔(qiāng)之前就可能使(shǐ)铸(zhù)件冷凝了(le)。

(5)造型材料导热性过(guò)高,造型材(cái)料吸取热量和冷凝金属的速度(dù)各(gè)有差(chà)异,如金属型和砂型之间的差异(yì),石英砂和(hé)锆砂之间的(de)差(chà)异,都会对冷隔缺陷的产生有不同的影响。

6.制芯(xīn)

(1)砂芯过硬,金(jīn)属液通常很难平静地流到较硬的砂芯近旁,而常会(huì)在(zài)该(gāi)处出现翻(fān)腾的情况,这样会形成(chéng)过(guò)早的冷(lěng)凝。

(2)排气不够(gòu)充分,任何被包封的气体,都(dōu)会造成铸件气隔(gé)缝。对(duì)于会(huì)使金(jīn)属液(yè)流产生任何程度(dù)间断的浇注系统(tǒng)而(ér)言,这一问(wèn)题则更为严(yán)重。

(3)型芯尺寸不正确或放置不当,型芯(xīn)移位会使铸件截面减薄,如果金属(shǔ)液的流动(dòng)能力不够高,则会(huì)产生浇不(bú)足或冷隔(gé)。

(4)漂芯或砂芯下沉,这和(hé)下(xià)型(xíng)拱起、上型下沉的后果完(wán)全(quán)一样,都会使铸件(jiàn)截面变得(dé)过薄。

(5)偏芯造(zào)成铸件截面(miàn)过薄,这是漂(piāo)芯或砂芯下沉的(de)另一种(zhǒng)表现形式。

(6)砂(shā)芯变形,因(yīn)粘(zhān)结剂(jì)的(de)热塑(sù)性而引(yǐn)起砂芯的变形(xíng)是造成铸件变形的一(yī)个原因(yīn)。因变形(xíng)引起的翘曲,在(zài)浇(jiāo)注过程中和偏芯(xīn)的作用一样,都会使铸件(jiàn)截面减薄。

(7)芯(xīn)骨距砂芯表面(miàn)过近,这样设置的芯骨对金属起着激冷(lěng)作用,因而迟滞了金属(shǔ)液的正常流动,降低了金属(shǔ)液(yè)的流动性。

(8)型芯材料导热性过高,其后果和造型材(cái)料(liào)导热性过高(gāo)一样。

7.造(zào)型

(1)舂(chōng)砂过(guò)实降低了透气性。

(2)舂(chōng)砂不(bú)均时,将造(zào)成型砂紧实度的(de)变化,使局部砂型透气性过低,这样会改变金属液的流动,或者(zhě)形成局部(bù)截面(miàn)受(shòu)激冷,从而导致产生冷隔。

(3)舂砂过松导致上型下沉(chén),使铸件截面变薄。

(4)修型或(huò)修补过度,其(qí)后(hòu)果和形成金属液的翻(fān)腾或(huò)改变(biàn)型砂导(dǎo)热性(xìng)一样(yàng)。

(5)芯(xīn)撑尺寸错误(wù)引起漂(piāo)芯,会造成铸件截面过薄,使金属熔液很难完满充型。

(6)芯撑(chēng)过小或(huò)芯撑数量过少(shǎo),造成漂芯(xīn)。

(7)型芯(xīn)或铸型(xíng)的(de)涂料涂层(céng)过(guò)厚,都会使铸件(jiàn)的较薄截面变得(dé)更薄。

8.金(jīn)属成分

(1)铸铁,碳当量对金属液的流动性有(yǒu)影响。一般来说,低碳当量的金属液会因(yīn)其流动性差而(ér)容(róng)易产生冷隔和浇不足;但碳(tàn)当量过高又会产生石墨(mò)漂浮(fú)缺陷。

(2)铸钢,钢的成分由低碳到高碳(tàn),如果添(tiān)加各种合金元素,可以调整其流动性。钢(gāng)具有较高的热幅射性(xìng),热量损失较快(kuài),这种特性使钢液与冷的或湿(shī)的铸型接触(chù)时,会很快(kuài)降低其(qí)流(liú)动性。

(3)铜合金,由(yóu)于铜(tóng)合金品种(zhǒng)较(jiào)多,流动性差(chà)别很大,因此改进(jìn)流动性的方法取决于(yú)所采用(yòng)的合(hé)金类型。

(4)铝合金,在(zài)铝合金成(chéng)分中(zhōng)增加硅或(huò)铁的含量,会使其较低的流动(dòng)性得到(dào)改善。含(hán)气或被污染的铝合金,特(tè)别(bié)易于产生(shēng)冷(lěng)隔。

(5)镁合金,可以通过将成分调整(zhěng)到接近(jìn)于(yú)共晶成分而改善其流(liú)动性。

9. 熔炼

(1)因称重或加料不严格导致成分错误。

(2)金属液熔(róng)化温度过低或流动性太差。无论是哪一种金属,其温度过(guò)低是造成浇(jiāo)不足的(de)基本原因(yīn)。

(3)金(jīn)属液氧(yǎng)化或含气。这可(kě)能是(shì)由于耐火材料太湿、湍流所造(zào)成的,无论是何种金属,氧化或含气金属液(yè)的流动性(xìng)都会降(jiàng)低(dī);熔(róng)炼操作不当,特别(bié)容易使有色金属(shǔ)吸(xī)附气体(tǐ);熔炼灰铸铁时,冲天炉底焦高度太(tài)低,也会产生同样的后果。

(4)金属液还原过分。会因为吸氢而产生问题,在(zài)所(suǒ)有的金属中这(zhè)都是应予(yǔ)以(yǐ)考虑的因素(sù),对铝合金而言尤(yóu)为重要(yào)。

(5)浇(jiāo)包内添(tiān)加料过(guò)量(liàng)。这些添加(jiā)料(liào)都具有直接降低(dī)温度的(de)作用,因而也就降低(dī)了金属液的流动(dòng)性。

(6)浇包内添加物(wù)潮湿,会造成温度损耗,导致金(jīn)属液温度过(guò)低。

10. 浇(jiāo)注

浇注(zhù)被认为是造成浇不足缺陷的主要原因之一,以下(xià)因素可能是浇注过程(chéng)中导致产生缺陷的成因。

1)浇注温度(dù)过低。

(1)间断浇注会造成金属液充型不均衡,当重新开始浇注后,则易于产生氧化薄膜或吸收气体(tǐ),这都会妨(fáng)碍(ài)熔融金属的熔(róng)合(hé)。

(2)过快减慢浇注速度,会降低金属液完全充满铸型型腔所需的压力,当(dāng)上箱中有凸(tū)台或(huò)上箱太(tài)浅时,过快(kuài)减慢浇注速(sù)度铸成的铸件(jiàn),其缺(quē)陷(xiàn)尤为严(yán)重。

(3)金属液沸腾。流槽、内衬、浇包嘴太湿,或(huò)浇包内有废渣,都会造成金属液沸腾,既降低了熔融金属的温度,又(yòu)降低了(le)其流动性(xìng)。

(4)水(shuǐ)平(píng)浇注薄平铸件,未使(shǐ)其有一个(gè)倾斜度,都容易造(zào)成(chéng)冷隔缺陷。

(5)因跑火(huǒ)降低了浇(jiāo)注压力,会造成浇注间断,其(qí)后果(guǒ)和过快降低浇注压头一样(yàng)。

(6)熔渣、脏(zāng)物或浇包(bāo)耐火材料堵住内浇口,其后果(guǒ)与(yǔ)间断浇注或过快减慢浇注速度一样。

(7)若(ruò)浇注的金属(shǔ)液短缺,会降(jiàng)低熔融金属的输送压力。上箱较浅时,浇注的(de)熔融(róng)金属稍(shāo)有短缺,会(huì)使压(yā)力水平低于铸件的zui高点,这样即(jí)便(biàn)不会(huì)造成浇不足,也容易形(xíng)成(chéng)侵入气孔或(huò)缩松(sōng)。实(shí)际上,上箱凸台部(bù)位(wèi)产生侵入(rù)气(qì)孔,通(tōng)常都(dōu)和浇(jiāo)不足有关,当浇注短缺是其成因时,这(zhè)两(liǎng)种缺陷很可能(néng)不易识别。

(8)浇注(zhù)过慢,会使内浇道不能(néng)保(bǎo)持有充分的(de)金属液,不能较快地充满铸型来防止(zhǐ)冷隔。浇注过慢还是(shì)造成膨胀缺陷的主要原因,上型膨胀的倾向会进一步加大形成冷隔的可(kě)能。

(9)未能保持(chí)直浇(jiāo)道(dào)、横浇道和内浇道充满(mǎn)熔融(róng)的(de)金属(shǔ)液,其(qí)结果和间断浇注或压力头不足一样。此外,还会造成(chéng)包封空气,因而降低了金属液的(de)流动性,在一(yī)些合金(如(rú)铸钢(gāng)中)会快速(sù)地形成氧化(huà)膜。

11 其他

(1)冷铁和芯撑过大时,其后果和激冷一样,使金(jīn)属液流动性降(jiàng)低而产生冷隔。冷(lěng)隔很(hěn)可能出(chū)现在芯撑或距芯撑很近的部位。

(2)因铸型压(yā)铁过重(chóng)等原因使铸件截面减薄。若压(yā)铁重量超过铸型能够承担(dān)的负荷时(shí),会发生塌型。即使截面(miàn)尺(chǐ)寸改变很小,也可能导(dǎo)致产生(shēng)浇不足缺(quē)陷。

(3)铸型型腔的薄截面处产生水气凝聚,这会降(jiàng)低(dī)金属液的流动性,同时还会造成包封(fēng)气体。

解决"冷隔"缺陷

冷(lěng)隔缺陷不光表面难看,且(qiě)内部金(jīn)属结合力弱,严(yán)重影(yǐng)响铸件的(de)机械性能(néng),今(jīn)天小编将(jiāng)对(duì)其做简单介绍。

缺陷现(xiàn)象:

温度较低(dī)的(de)金属流互相(xiàng)对接但(dàn)未熔合而出现的缝隙,呈不规则(zé)的线形,有(yǒu)穿(chuān)透的和不穿透的两种,在外力的作(zuò)用下有发展(zhǎn)的趋(qū)势。

别名:冷接(对接)、熔(róng)接不良

成因分析:

1、金属液浇注温度低或模具温度低;

2、合金成分不符合标准,流动性差;

3、金属液分股填充,熔(róng)合不良;

4、浇口不合理,流程(chéng)太长;

5、填充速度(dù)低或(huò)排气不良(liáng);

6、压射比(bǐ)压偏低。

对应措(cuò)施:

1、产品发黑,伴有流痕。适当(dāng)提高浇注温(wēn)度和模具温度;观察模温减少涂料喷(pēn)涂

2、改变合金成分,提高流动性(xìng);

3、烫模件看铝(lǚ)液(yè)流(liú)向,金属(shǔ)液碰撞(zhuàng)产(chǎn)生冷(lěng)隔出现一般为涡旋状,伴有流痕。改进浇注系统(tǒng),改善内浇口的填充方向。另外可(kě)在铸件边缘开设集渣包以改善填(tián)充条件;

4、伴(bàn)有(yǒu)远端压(yā)不实。更(gèng)改(gǎi)浇口位置和截面积,改善排溢条件,增大溢流量;

5、改(gǎi)变金属液流量,提高压射速度(dù);

6、铸件整体(tǐ)压(yā)不实。提(tí)高比压(尽量不采用),有条件zui好换(huàn)到大吨(dūn)位机台。

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