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鑄鐵平臺(tái)出現(xiàn)鑄件缺陷的原因及解決方法

發(fā)表時(shí)間：2023年02月24日【大中小】

在鑄鐵平臺(tái)等灰鑄鐵件生產(chǎn)中，常見的鑄件缺陷有：氣孔、成分與性能不合格、熱裂與冷裂、縮孔與縮松、渣眼與鐵豆、冷隔與澆不足、砂眼與夾砂、多肉與錯(cuò)輻、變形等。通常，產(chǎn)生這些缺陷的原因不單是造型制芯問題，有時(shí)還有熔煉澆注、配砂質(zhì)量、落砂清理等許多生產(chǎn)工序的問題，因此必須具體分析，以便采取相應(yīng)的合理措施加以解決。

一、砂芯和砂型的剛性

砂型澆注后，由于鐵液的靜壓力或凝固而引起的膨脹力，常導(dǎo)致型壁移動(dòng)和砂芯潰散，這就會(huì)使鑄鐵平臺(tái)鑄件產(chǎn)生內(nèi)部縮孔和表面縮陷。因此為使鑄件尺寸穩(wěn)定，要最大限度地使鑄型緊實(shí)。

為了節(jié)約造型材料，造芯時(shí)廣泛采用了空心砂芯，它比實(shí)體芯輕，故熱容量小，凝固速度慢，這會(huì)導(dǎo)致砂型擴(kuò)張或砂芯潰散。此外，鐵液可能通過芯頭或砂芯上的裂紋而滲入其中空部分，這也會(huì)使鑄鐵平臺(tái)鑄件產(chǎn)生缺陷。

為了提高空心砂芯的剛性，可用濕型砂或水玻璃砂充填；也可將殼芯作成兩半，其內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)筋，造芯后粘合可得到堅(jiān)硬的砂芯。

二、正確選擇澆注溫度

1.澆注溫度過低時(shí)可能形成的缺陷

（1）硫化錳氣孔此種氣孔位于鑄鐵平臺(tái)鑄件表皮以下且多在上面，常在加工后顯露出來，氣孔直徑約2~6mm。有時(shí)孔中含有少量熔渣，金相研究表明，此缺陷是由MnS偏析與熔渣混合而成，原因是澆注溫度低，同時(shí)鐵液中含Mn和S量高。

（2）液體夾渣加工后鑄件表皮之下會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)個(gè)單體的小孔，孔的直徑一般為1~3mm。個(gè)別情況下只有1~2個(gè)小孔。金相研究表明，這些小孔與少量的液體夾渣一起出現(xiàn)，但該處未發(fā)現(xiàn)S的偏析。

（3）砂芯氣體引起的氣孔氣孔和多空性氣孔常因砂芯排氣不良而引起。因?yàn)樵煨緯r(shí)砂芯多在芯盒中硬化，這就常使砂芯排氣孔數(shù)量不夠。為了形成排氣孔，可在型芯硬化后補(bǔ)充鉆孔。

澆注溫度過低最常見的原因是澆注前，鐵液在敞口的澆包中長時(shí)間運(yùn)輸和停留而散熱。用帶有絕熱材料的澆包蓋，可以顯著地減少熱損失。

2.澆注溫度過高

澆注溫度過高會(huì)引起砂型漲大，特別是具有復(fù)雜砂芯的鑄鐵平臺(tái)鑄件，當(dāng)澆注溫度≥1420℃時(shí)廢品增多，澆注溫度為1460℃時(shí)廢品達(dá)50％。在生產(chǎn)中，利用感應(yīng)電爐熔煉能較好地控制鐵液溫度。

三、晶核的形成

（1）孕育的影響

孕育處理有時(shí)也會(huì)增加鑄造缺陷，因?yàn)閺?qiáng)烈孕育而急劇生核的鑄鐵件，形成碳化物的傾向增大了。所以建議孕育處理時(shí)孕育劑的用量能防止白口就可以了，健全鑄件中的晶核比有縮孔的鑄件要少的多。

（2）硫的作用

由于大多數(shù)廢鋼中含S量低，故電爐熔化廢鋼時(shí)，只能獲得含S量低（≤0．05％）的鑄鐵。此種鑄鐵對(duì)許多孕育劑來說不起作用，原因是孕育衰退的很快，所以用廢鋼在電爐中熔化時(shí)，常常在鑄件中產(chǎn)生白口。

（3）鐵液的保溫和過熱溫度

近年來，人們傾向于用電爐熔化并保溫鐵液，但提高過熱溫度和增加保溫時(shí)間會(huì)減少晶核的形成，故有產(chǎn)生白口的危險(xiǎn)?？紤]到經(jīng)濟(jì)和材料性能方面的原因，長時(shí)間保溫時(shí)其溫度應(yīng)盡可能低些。

四、因砂芯引起的鑄件尺寸誤差

砂芯受熱時(shí)首先是膨脹，然后產(chǎn)生塑性變形，這種在高溫下所引起的變化與所用的型砂以及粘結(jié)劑的分解有關(guān)。

（1）硬化溫度和硬化時(shí)間的影響樹脂砂的最初膨脹和熱塑性同硬化溫度和時(shí)間有關(guān)。硬化時(shí)間長的砂芯，其一次和二次膨脹就大，可能帶來變形問題；而硬化時(shí)間短時(shí)，砂芯膨脹小且分解快。

（2）砂芯涂料的影響大部分砂芯表面要刷涂料，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，耐火涂料滲入砂芯表面的深度對(duì)砂芯變形有很大影響，當(dāng)涂上含有表面活性劑的涂料時(shí)、因滲透深度大而防止了二次膨脹。

鑄鐵平臺(tái)灰鑄鐵缺陷產(chǎn)生的原因分析

影響灰鑄鐵力學(xué)性能的主要因素：冷卻速度，鐵液的過熱處理、孕育處理、爐料特性等。

1.關(guān)于冷卻速度的影響

影響鑄件冷卻速度的因素較多：鑄件壁厚和重量、鑄型材料的種類、澆冒口和重量等等。由于鑄件的壁厚、重量和結(jié)構(gòu)取決于工作條件，不能隨意改變，故在選擇化學(xué)成分時(shí)應(yīng)考慮到它們對(duì)組織的影響。

2.關(guān)于鐵液過熱處理的影響

提高鐵液過熱溫度可以：

①增加化合碳含量和相應(yīng)減少石墨碳含量，

②細(xì)化石墨，并使枝晶石墨的形成，

③消除鑄鐵的“遺傳性”，

④提高鑄件斷面上組織的均勻性，

⑤有利于鑄鐵平臺(tái)鑄件的補(bǔ)縮。同樣，鐵液保溫也有鐵液過熱的類似作用。

3.關(guān)于鐵液孕育處理的影響

孕育處理就是在鐵液進(jìn)入鑄件型腔前，把孕育劑附加到鐵液中以改變鐵液的冶金狀態(tài)，從而可改善鑄鐵的顯微組織和性能。

對(duì)灰鑄鐵而言，進(jìn)行孕育處理是為了獲得A型石墨、珠光體基體、細(xì)小共晶團(tuán)的組織，以及減少鑄件薄壁或邊角處的白口傾向和對(duì)鑄件壁厚的敏感性；對(duì)可鍛鑄鐵而言，是為了縮短短退火周期，增大鑄件的允許壁厚和改善組織的結(jié)構(gòu)；對(duì)球墨鑄鐵而言，是為了減少鑄件白口傾向，提高球化率和改善石墨的圓整性。

4.關(guān)于爐料特性的影響

實(shí)際生產(chǎn)中往往發(fā)現(xiàn)改變金屬爐料（例如采用不同產(chǎn)地的生鐵或改變爐料的配比等)而化學(xué)成分似乎無變化的情況下鑄鐵具有不同的組織和性能，這說明鑄鐵平臺(tái)原材料的性質(zhì)直接影響著用它熔煉出來的鑄鐵的性質(zhì)，稱為鑄鐵的：“遺傳性”為此，采用提高鐵液溫度和使用多種鐵料配料可消除這種“遺傳性”，并改善鑄鐵的組織和性能。

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