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          知識篇——怎樣解決鑄件澆不足和冷隔缺陷!

          發(fā)布時(shí)間: 2020-04-29 來(lái)源:洛陽(yáng)順祥機械有限公司 點(diǎn)擊:857

          澆不足和冷隔是鑄造中相當普遍的缺陷,在很多情況下,這兩類(lèi)缺陷在完全報廢鑄件中占一或第二位。

          澆不足是指金屬液未能充滿(mǎn)鑄型型腔而形成不完整的鑄件,這類(lèi)缺陷的特點(diǎn)是鑄件壁上具有光滑圓邊的穿孔,或者鑄件的一個(gè)或多個(gè)末端未充滿(mǎn)金屬液;

          冷隔是指在兩股金屬匯聚處,因其未能完全熔合而存在明顯的不連續性缺陷的鑄件,這類(lèi)缺陷的外觀(guān),常呈現為帶有光滑圓邊的裂紋或皺紋。

          這兩類(lèi)缺陷的特點(diǎn):一是在鑄件檢驗中比較容易發(fā)現;二是除了清理工序外,其產(chǎn)生原因幾乎存在于鑄造的每一道工序中。下面筆者結合多年的生產(chǎn)實(shí)踐并參閱有關(guān)資料,談?wù)勮T件澆不足和冷隔的產(chǎn)生原因及其防止措施。

          1.鑄件和模樣設計

          (1)因鑄件截面厚薄不均造成金屬流間斷,在某些鑄件設計中,薄截面位于金屬液難以達到的部位,很難恰當地設置澆注系統。在可能的情況下,應對這類(lèi)設計進(jìn)行修改,當無(wú)法更改設計時(shí),則需采用相當復雜的澆注系統,以避免產(chǎn)生這類(lèi)缺陷。

          (2)鑄件截面相對過(guò)薄,這種設計沒(méi)能考慮到金屬流動(dòng)和凝固的規律。如果設計者不能加厚這一截面的話(huà),惟一的補救辦法是提高金屬的澆注溫度,或者修改金屬的化學(xué)成分,以改善其流動(dòng)性。還有一個(gè)較好的彌補辦法是采用不會(huì )產(chǎn)生急冷的鑄型(型芯),但這會(huì )使生產(chǎn)成本增加,因此在可能的情況下應更改設計。

          2. 模樣

          (1)模樣或芯盒磨損造成鑄件截面過(guò)薄,型砂是磨損力相當強的材料,會(huì )造成模樣磨損,進(jìn)而造成鑄件截面減薄,導致產(chǎn)生澆不足和冷隔缺陷。有效的預防措施是建立正規的檢查制度,把有缺陷的模樣檢查出來(lái)。

          (2)模樣強度差! 在造型或制芯的壓力下,模樣由于強度不夠而產(chǎn)生變形,這樣的模樣和芯盒會(huì )造成鑄型和型芯變形。這樣既會(huì )造成金屬液未能按預期設想流動(dòng),又會(huì )形成鑄件截面過(guò)薄。改正的方法是加固模樣。

          (3)模樣或芯盒定位不準,其產(chǎn)生原因是定位銷(xiāo)和銷(xiāo)套已經(jīng)磨損,定位銷(xiāo)數量過(guò)少或定位銷(xiāo)尺寸過(guò)小都容易產(chǎn)生磨損。在上下模底板上按中心線(xiàn)安裝分成兩半的模樣時(shí),也會(huì )出現錯位的缺陷。如果不試澆樣品鑄件,則很難證實(shí)分裝在上、下模底板上的兩半模樣是否對準。防止產(chǎn)生這類(lèi)缺陷的首要措施就是加強檢驗。

          3. 砂箱及其準備

          (1)上下箱錯箱造成鑄件過(guò)薄,造成這種缺陷的原因包括:定位銷(xiāo)磨損、定位銷(xiāo)彎曲、銷(xiāo)套磨損,或在箱耳座內有外來(lái)雜物。由于錯箱是造成鑄件缺陷的主要根源之一,因而必須定期對這些部件進(jìn)行維修和保養。

          (2)模樣安裝不當,這種情況一般是安裝模樣的工人操作疏忽所造成的。模樣和模底板上的對準中心線(xiàn)必須非常明顯,以便安放時(shí)易于檢查。

          (3)薄平鑄件澆注時(shí)傾斜度不夠,對某些較薄的鑄件來(lái)說(shuō),要使砂箱在澆注時(shí)能保持一個(gè)傾斜度,否則會(huì )形成封閉氣體,造成金屬液流間斷。砂箱傾斜后,上箱要保持足夠的高度,使澆口位置超過(guò)鑄件的頂點(diǎn)。

          (4)砂箱剛度不夠或加固不當,也會(huì )使砂型變形而產(chǎn)生澆不足或冷隔,因此必須使用具有足夠強度的砂箱,對于使用時(shí)間較長(cháng)的砂箱應加固后再使用。

          (5)上箱太淺,可能會(huì )造成上型下垂,從而使鑄件截面變窄、變薄,以致產(chǎn)生澆不足的缺陷。在澆注較厚的鑄件時(shí),上箱太淺會(huì )因為金屬壓力不足而導致產(chǎn)生縮松和侵入氣孔;而在澆注較薄鑄件時(shí),其后果則是產(chǎn)生掉砂或澆不足的缺陷。

          4.澆冒口系統

          (1)內澆道、橫澆道和直澆道截面尺寸不當,為了避免產(chǎn)生金屬液流間斷的現象,應按以下要求設計澆注系統,即必須使直澆道和橫澆道具有足夠的尺寸,以保證平穩地向所有內澆道輸送金屬液。另外,為保證金屬液流動(dòng)時(shí)能夠始終完全充滿(mǎn)澆注系統,可減小澆道面積來(lái)建立壓頭。澆注系統設計的基本原則是確保金屬液流動(dòng)平穩,并能夠充滿(mǎn)澆注系統,防止金屬液流間斷。

          (2)內澆道位置不當,內澆道的位置完全取決于鑄件結構。因此必須分析鑄型型腔是如何被金屬液充滿(mǎn)的,根據金屬液充滿(mǎn)型腔的流動(dòng)模式設置內澆道。

          (3)內澆道分布不當或不均衡! 這是由于沒(méi)能正確地預測金屬液流動(dòng)的實(shí)際情況而造成的。除了要考慮金屬液在一般情況下的流動(dòng)狀態(tài),還應考慮金屬液對型壁的摩擦、金屬液的冷卻情況和金屬液的流動(dòng)性。金屬液充型的確切過(guò)程通常很難預測,但可以通過(guò)試驗探索出金屬液的流動(dòng)模式。例如,某一鑄件通常要20S的澆注時(shí)間,我們可分別按5S、10S、15S 澆注同樣的鑄型,對這三個(gè)沒(méi)有澆滿(mǎn)的鑄件進(jìn)行落砂和清理,并仍使其帶著(zhù)內澆道,這樣就可顯示出金屬液實(shí)際的流動(dòng)模式,以這些參數作為依據來(lái)重新設計出zui佳的澆注系統。

          (4)壓頭太低! 這也是造成澆不足的一個(gè)原因。

          5.型砂

          (1)型砂水分太高,會(huì )造成金屬液沸騰而失去流動(dòng)性,導致產(chǎn)生澆不足和冷隔。

          (2)型砂中揮發(fā)物太多,過(guò)量的揮發(fā)物在金屬液流之前充滿(mǎn)型腔,會(huì )使金屬液難以完整地充滿(mǎn)型腔,從而有可能造成氣隔或氣隔縫,即使金屬液流到了正常部位,也會(huì )因此而難以熔合,導致產(chǎn)生冷隔和澆不足。

          (3)背砂強度低,不管是因為箱帶不足還是背砂強度太低而引起的上型下沉,都會(huì )使較薄的型腔截面變得更薄,從而使金屬液難以充滿(mǎn)鑄件薄壁。

          (4)透氣性太差,砂型緊實(shí)度過(guò)高會(huì )造成透氣性差,則可能產(chǎn)生氣隔。此外,型砂緊實(shí)度高還會(huì )加快從熔融金屬液中吸走熱量,在金屬液未來(lái)得及充滿(mǎn)鑄型型腔之前就可能使鑄件冷凝了。

          (5)造型材料導熱性過(guò)高,造型材料吸取熱量和冷凝金屬的速度各有差異,如金屬型和砂型之間的差異,石英砂和鋯砂之間的差異,都會(huì )對冷隔缺陷的產(chǎn)生有不同的影響。

          6.制芯

          (1)砂芯過(guò)硬,金屬液通常很難平靜地流到較硬的砂芯近旁,而常會(huì )在該處出現翻騰的情況,這樣會(huì )形成過(guò)早的冷凝。

          (2)排氣不夠充分,任何被包封的氣體,都會(huì )造成鑄件氣隔縫。對于會(huì )使金屬液流產(chǎn)生任何程度間斷的澆注系統而言,這一問(wèn)題則更為嚴重。

          (3)型芯尺寸不正確或放置不當,型芯移位會(huì )使鑄件截面減薄,如果金屬液的流動(dòng)能力不夠高,則會(huì )產(chǎn)生澆不足或冷隔。

          (4)漂芯或砂芯下沉,這和下型拱起、上型下沉的后果完全一樣,都會(huì )使鑄件截面變得過(guò)薄。

          (5)偏芯造成鑄件截面過(guò)薄,這是漂芯或砂芯下沉的另一種表現形式。

          (6)砂芯變形,因粘結劑的熱塑性而引起砂芯的變形是造成鑄件變形的一個(gè)原因。因變形引起的翹曲,在澆注過(guò)程中和偏芯的作用一樣,都會(huì )使鑄件截面減薄。

          (7)芯骨距砂芯表面過(guò)近,這樣設置的芯骨對金屬起著(zhù)激冷作用,因而遲滯了金屬液的正常流動(dòng),降低了金屬液的流動(dòng)性。

          (8)型芯材料導熱性過(guò)高,其后果和造型材料導熱性過(guò)高一樣。

          7.造型

          (1)舂砂過(guò)實(shí)降低了透氣性。

          (2)舂砂不均時(shí),將造成型砂緊實(shí)度的變化,使局部砂型透氣性過(guò)低,這樣會(huì )改變金屬液的流動(dòng),或者形成局部截面受激冷,從而導致產(chǎn)生冷隔。

          (3)舂砂過(guò)松導致上型下沉,使鑄件截面變薄。

          (4)修型或修補過(guò)度,其后果和形成金屬液的翻騰或改變型砂導熱性一樣。

          (5)芯撐尺寸錯誤引起漂芯,會(huì )造成鑄件截面過(guò)薄,使金屬熔液很難完滿(mǎn)充型。

          (6)芯撐過(guò)小或芯撐數量過(guò)少,造成漂芯。

          (7)型芯或鑄型的涂料涂層過(guò)厚,都會(huì )使鑄件的較薄截面變得更薄。

          8.金屬成分

          (1)鑄鐵,碳當量對金屬液的流動(dòng)性有影響。一般來(lái)說(shuō),低碳當量的金屬液會(huì )因其流動(dòng)性差而容易產(chǎn)生冷隔和澆不足;但碳當量過(guò)高又會(huì )產(chǎn)生石墨漂浮缺陷。

          (2)鑄鋼,鋼的成分由低碳到高碳,如果添加各種合金元素,可以調整其流動(dòng)性。鋼具有較高的熱幅射性,熱量損失較快,這種特性使鋼液與冷的或濕的鑄型接觸時(shí),會(huì )很快降低其流動(dòng)性。

          (3)銅合金,由于銅合金品種較多,流動(dòng)性差別很大,因此改進(jìn)流動(dòng)性的方法取決于所采用的合金類(lèi)型。

          (4)鋁合金,在鋁合金成分中增加硅或鐵的含量,會(huì )使其較低的流動(dòng)性得到改善。含氣或被污染的鋁合金,特別易于產(chǎn)生冷隔。

          (5)鎂合金,可以通過(guò)將成分調整到接近于共晶成分而改善其流動(dòng)性。

          9. 熔煉

          (1)因稱(chēng)重或加料不嚴格導致成分錯誤。

          (2)金屬液熔化溫度過(guò)低或流動(dòng)性太差。無(wú)論是哪一種金屬,其溫度過(guò)低是造成澆不足的基本原因。

          (3)金屬液氧化或含氣。這可能是由于耐火材料太濕、湍流所造成的,無(wú)論是何種金屬,氧化或含氣金屬液的流動(dòng)性都會(huì )降低;熔煉操作不當,特別容易使有色金屬吸附氣體;熔煉灰鑄鐵時(shí),沖天爐底焦高度太低,也會(huì )產(chǎn)生同樣的后果。

          (4)金屬液還原過(guò)分。會(huì )因為吸氫而產(chǎn)生問(wèn)題,在所有的金屬中這都是應予以考慮的因素,對鋁合金而言尤為重要。

          (5)澆包內添加料過(guò)量。這些添加料都具有直接降低溫度的作用,因而也就降低了金屬液的流動(dòng)性。

          (6)澆包內添加物潮濕,會(huì )造成溫度損耗,導致金屬液溫度過(guò)低。

          10. 澆注

          澆注被認為是造成澆不足缺陷的主要原因之一,以下因素可能是澆注過(guò)程中導致產(chǎn)生缺陷的成因。

          1)澆注溫度過(guò)低。

          (1)間斷澆注會(huì )造成金屬液充型不均衡,當重新開(kāi)始澆注后,則易于產(chǎn)生氧化薄膜或吸收氣體,這都會(huì )妨礙熔融金屬的熔合。

          (2)過(guò)快減慢澆注速度,會(huì )降低金屬液完全充滿(mǎn)鑄型型腔所需的壓力,當上箱中有凸臺或上箱太淺時(shí),過(guò)快減慢澆注速度鑄成的鑄件,其缺陷尤為嚴重。

          (3)金屬液沸騰。流槽、內襯、澆包嘴太濕,或澆包內有廢渣,都會(huì )造成金屬液沸騰,既降低了熔融金屬的溫度,又降低了其流動(dòng)性。

          (4)水平澆注薄平鑄件,未使其有一個(gè)傾斜度,都容易造成冷隔缺陷。

          (5)因跑火降低了澆注壓力,會(huì )造成澆注間斷,其后果和過(guò)快降低澆注壓頭一樣。

          (6)熔渣、臟物或澆包耐火材料堵住內澆口,其后果與間斷澆注或過(guò)快減慢澆注速度一樣。

          (7)若澆注的金屬液短缺,會(huì )降低熔融金屬的輸送壓力。上箱較淺時(shí),澆注的熔融金屬稍有短缺,會(huì )使壓力水平低于鑄件的zui高點(diǎn),這樣即便不會(huì )造成澆不足,也容易形成侵入氣孔或縮松。實(shí)際上,上箱凸臺部位產(chǎn)生侵入氣孔,通常都和澆不足有關(guān),當澆注短缺是其成因時(shí),這兩種缺陷很可能不易識別。

          (8)澆注過(guò)慢,會(huì )使內澆道不能保持有充分的金屬液,不能較快地充滿(mǎn)鑄型來(lái)防止冷隔。澆注過(guò)慢還是造成膨脹缺陷的主要原因,上型膨脹的傾向會(huì )進(jìn)一步加大形成冷隔的可能。

          (9)未能保持直澆道、橫澆道和內澆道充滿(mǎn)熔融的金屬液,其結果和間斷澆注或壓力頭不足一樣。此外,還會(huì )造成包封空氣,因而降低了金屬液的流動(dòng)性,在一些合金(如鑄鋼中)會(huì )快速地形成氧化膜。

          11 其他

          (1)冷鐵和芯撐過(guò)大時(shí),其后果和激冷一樣,使金屬液流動(dòng)性降低而產(chǎn)生冷隔。冷隔很可能出現在芯撐或距芯撐很近的部位。

          (2)因鑄型壓鐵過(guò)重等原因使鑄件截面減薄。若壓鐵重量超過(guò)鑄型能夠承擔的負荷時(shí),會(huì )發(fā)生塌型。即使截面尺寸改變很小,也可能導致產(chǎn)生澆不足缺陷。

          (3)鑄型型腔的薄截面處產(chǎn)生水氣凝聚,這會(huì )降低金屬液的流動(dòng)性,同時(shí)還會(huì )造成包封氣體。

          解決"冷隔"缺陷

          冷隔缺陷不光表面難看,且內部金屬結合力弱,嚴重影響鑄件的機械性能,今天小編將對其做簡(jiǎn)單介紹。

          缺陷現象:

          溫度較低的金屬流互相對接但未熔合而出現的縫隙,呈不規則的線(xiàn)形,有穿透的和不穿透的兩種,在外力的作用下有發(fā)展的趨勢。

          別名:冷接(對接)、熔接不良

          成因分析:

          1、金屬液澆注溫度低或模具溫度低;

          2、合金成分不符合標準,流動(dòng)性差;

          3、金屬液分股填充,熔合不良;

          4、澆口不合理,流程太長(cháng);

          5、填充速度低或排氣不良;

          6、壓射比壓偏低。

          對應措施:

          1、產(chǎn)品發(fā)黑,伴有流痕。適當提高澆注溫度和模具溫度;觀(guān)察模溫減少涂料噴涂

          2、改變合金成分,提高流動(dòng)性;

          3、燙模件看鋁液流向,金屬液碰撞產(chǎn)生冷隔出現一般為渦旋狀,伴有流痕。改進(jìn)澆注系統,改善內澆口的填充方向。另外可在鑄件邊緣開(kāi)設集渣包以改善填充條件;

          4、伴有遠端壓不實(shí)。更改澆口位置和截面積,改善排溢條件,增大溢流量;

          5、改變金屬液流量,提高壓射速度;

          6、鑄件整體壓不實(shí)。提高比壓(盡量不采用),有條件zui好換到大噸位機臺。

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