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      造成鑄鐵砝碼晶粒粗大的缺陷成因及應對措施分析
      時間:2023/3/19 12:25:13 點擊次數:3310

      造成鑄鐵砝碼晶粒粗大的缺陷成因及應對措施分析 說明:

      【摘要】系統地分析和探討了鑄鐵砝碼晶粒粗大缺陷的產生原因!提出了相應的防止方法!對鑄造工作者有一定的借鑒作用。

      鑄鐵砝碼品粒粗大是指經過機械加工或進行斷口檢驗時,顯示出品粒組織過分粗大而不適合應用的缺陷,這種品粒粗大的組織,可能是遍布于鑄鐵砝碼整體,也可能發生于鑄鐵砝碼的局部。從本質上講,品粒粗大缺陷是一種冶金缺陷。筆者根據多年的生產實踐并參閱有關資料,談談鑄鐵砝碼品粒粗大缺陷產生的原因及防止措施。

      1、鑄鐵砝碼結構和工藝設計

      (1)鑄鐵砝碼截面差異過大,會因為較厚的截面冷卻緩慢而造成該處品粒粗大?;诣T鐵等對截面變化十分敏感的金屬,更容易產生此類缺陷。防止產生這類缺陷的有效方法是避免鑄鐵砝碼截面尺寸過分懸殊,但這種途徑有時是鑄造工作者所無能為力的。因而就鑄造本身而言??赏ㄟ^采取設置冷鐵、挖制澆注溫度或通過選擇合適的澆注系統來減少這類問題的發生,降低這類缺陷的嚴重程度。采用冷鐵可加快鑄鐵砝碼較厚截面的冷卻速度:澆注溫度過高,會使這類問題更為嚴重,應予以避免:通過調節,修正澆注系統設計,使溫度低的金屬熔液位于鑄鐵砝碼截面較厚的部位,并在鑄鐵砝碼的厚截面處設計最有效的冒口,以盡可能減小冒口的尺寸。

      (2)對于帶孔鑄鐵砝碼,工藝設計人員有時沒有采用有助于減小有效截面尺寸的型芯。使未設芯的截面過厚而產生此缺陷,因此在工藝設計時,應盡可能在較厚的截面中設置砂芯。

      (3)在某些情況下,鑄鐵砝碼截面并不太厚,但因某一較窄的凹陷部位或型芯在鑄鐵砝碼中形成熱匯截面,其結果和厚大截面一樣。例如,在鑄鐵砝碼較深部位的一個柱狀臍子處,可能需要設置型芯,而這樣就會造成冷卻緩慢。在不能對設計進行修改的情況下,除非可以降低金屬溫度,或重新設置澆口,最好的解決辦法是在型芯或鑄型截面處設置冷鐵。

      (4)工藝設計時加工余量留得過大,不僅增加了切削加工的費用,還會把較致密的鑄鐵砝碼表層切削掉,并暴露出中心冷卻較慢的蔬松部分。這種設計毫無可取之處,因為無論從鑄造還是從機械加工的角度來看都是不合理的,解決辦法是改變鑄鐵砝碼的設計。如果不允許更改設計,那么正確的方法則是采用冷鐵、控制澆注溫度及

      調整澆注系統。

      1. 在厚截面處型芯設計不合適,型芯支撐不正確,或采用其他引起偏芯的技術,會造成鑄鐵砝碼截面的變化,從而引起晶粒粗大。

      2.澆冒口系統

      (1)未能實現順序凝固,澆注系統未能很好地實現順序凝固,通常是造成品粒粗大的原因。對于截面變化急劇的鑄鐵砝碼,必須充分注意內澆口的數量和位置。為了進行補縮,在冒口的作用區保持灼熱的熔融金屬,會使厚截面的冷卻速度降低到產生粗大品粒的程度。冒口設計不當,如冒口頸過長,冒口墊設計不當,或冒口尺寸太大,都會在較厚截面處造成過多熱量的匯集。

      (2)易于造成熱匯的澆冒口分布同樣,為了對厚截面進行補縮,常會在局部區域造成過分的熱量匯集。例如,因為側冒口會造成厚截面的過熱并減緩冷卻速度,所以有時不便于在實際操作中使用。實際生產中需通過合理的冒口設計,盡可能減小管口的尺寸。

      (3)在內澆口或冒口與鑄鐵砝碼連接處造成局部熱節內澆口或冒口頸部較短,對于補縮是有利的,但卻會使橫澆道或冒口太靠近鑄鐵砝碼,減緩了該部位的冷卻速度。而增大冒口頸部,又會給補縮帶來問題,因此最好的提施是采取有效的冒口設計,盡可能減少冒口的尺寸,不使橫澆道和冒口過于接近易于形成粗大品稅的關鍵截面,恰當地設置橫澆道和冒口,以實現補縮。

      (4)內澆口數量不足,內澆口數量太少,不僅易于造成沖砂,同時還會造成局部熱節和粗大品粒組織。這種現象普遍存在于所有的鑄造金屬中,即使是澆注滿度較低的鋁合金也會出現這種情況。在某些情況下,因為澆口數量太少,會導致產生縮松缺陷。這種縮松缺陷可能會掩蓋由于同樣原因造成的晶粉粗大的缺陷。實際上,當晶糧粗大缺陷嚴重惡化時,就變成了一種縮松缺陷,因而對這兩種缺陷的防治措施,常常是相同的。

      3.型砂

      只有當型砂使型壁產生的位移足以導致增加臨界截面(易于形成粗大品粒的截面)的截面尺寸時,型砂才是造成晶糧粗大缺陷的一個因素。由于在厚截面處的型壁移動可能最大,所以這種缺陷還是有可能產生的,此時所產生的晶粒粗大缺陷和脹砂有關,

      4.制芯

      生產中應避免采用未烘透或空氣硬化的油砂芯,因為這種型芯可能會產生放熱反應,從而造成熱量過分匯集。這種情況或出現于大型鑄鐵砝碼,或出現于采用具有放熱性能粘接劑的厚大型芯。從某種意義來說,這種型芯起著一種高效率的絕熱體的作用。并把金屬熔液的冷卻速度減緩到了危險的程度,

      5.造型

      (1)缺少能促使加快冷卻速度的通氣孔,就較厚的鑄鐵砝碼截面來說,韓件的冷卻速度與通過型砂散出熱量的速度有關。排氣充分會有助于水氣迅速排出,從而產生一種致冷的效應。

      (2)未設置激冷釘或冷鐵,這種情況通常是因為粗心疏忽所致。

      6.化學成分

      從本質上來說,晶粒粗大和金屬的化學成分與冷卻速度的配合有關,因此選擇這種配合是非常重要的。如果冷卻速度難以調節,那么粗品組織必定是起因于金屬的化學成分不當。由于金屬成分的重要性?,F將每一種金屬簡述如下。

      (1)灰鑄鐵和可鍛鑄鐵碳當量過高,碳和硅效應的數學計算,通??梢詴?/span>:CE=C+1/3S,晶粒粗大可能是因為碳過量或硅過量,或者碳硅過量所致。與硅相比,碳的效應相當其3倍,所以碳的微量變化,要比硅的同量變化危險得多。碳,碰的這種作用,既影響到可鍛鑄鐵,也影響到灰鑄鐵,對可鍛鑄鐵而言,晶粒粗大既不呈現為黑色,也不呈現出表示初生石墨的麻口,而是以一般的晶粒粗大的形式呈現,這是由于含碾或含硅量過高,或者二者均過高,

      磷也會對晶粒粗大產生影響。當u。=0.1%時,會加重縮孔缺陷,特別是在冷卻較緩慢的截面部位加重晶粒粗大缺陷的程度。

      (2)鑄鋼在鑄鋼的熔化和脫氧操作中,加入了一些會延緩晶粒長大的元素,因此和鍛鋼相比,鑄鋼不太容易形成晶粒粗大,因成分而引起晶粒粗大的錯鍋件,可通過退火或正火處理得到細化,

      (3)鋁合金鐵雜質會使鑄鋁件品粒粗大,脆性增加,這類缺陷多數是由于熔化操作不當所致。在鋁合金中,特別是那些要求過熱的鋁合金,加入適量的細化品粒合金元素是必要的。

      (4)銅合金銅合金中晶粒粗大的缺陷常被針孔、氣孔或縮松所掩蓋。鋼合金因成分變化會造成品粒粗大,但通??偸窍瘸霈F針孔,氣孔或縮松。

      7.熔化

      熔化操作不當會對合金的晶粒組織產生影響。對于不同的鑄造金屬,必須采取不同的烙化工藝。

      (1)沖天爐熔化灰鑄鐵鼓風量和焦炭不平衡,會造成過量增碳。例如,底焦高度過高和降低鼓風量會選成過量增碳。當爐村熔蝕后,增碾會更加嚴重。因為沖天爐直徑變大后,為了保持同樣的含碳量,需增加鼓風量,在過高的溫度下熔化會增加碳量,如果采用熱風熔煉,就會遇到這種情況。根據經驗,鼓風溫度每增加55℃,就會增加0.10元的碳(質量分數)。如果采用氧氣來提高溫度,并不一定會產生同樣的問題。

      出鐵液的間隔過長,或鐵液停留在爐缸中的時間過長,也會導致增碳。生產低碳鑄鐵一般都采用較淺的爐紅,并縮短出鐵液的問隔時間,盡最做到連續出鐵液。

      間斷熔化會造成過量增碳,導致產生粗品組織。另外,因停風而使熔化間斷,幾乎無一例外地導致碳和硅含量的波動。停風之后,通常需要15mim,才能重新獲得原來規定的化學成分。

      以上是造成鑄鐵砝碼晶粒粗大的缺陷成因及應對措施分析的詳細內容,望采納!

      鑄鐵砝碼

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