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鑄造生產(chǎn)中常見的鑄件缺陷

發(fā)布日期：2024-01-18

縮孔和縮松都是鑄造生產(chǎn)中常見的鑄件缺陷。縮孔是鑄件在冷凝過程中收縮，得不到金屬溶液的補(bǔ)充而產(chǎn)生的孔洞，形狀不規(guī)則，孔壁粗糙，一般位于鑄件的熱節(jié)處。縮孔和氣孔在外表上往往極為相似，經(jīng)常容易混淆。一般來說，氣孔的內(nèi)壁是平滑的，而縮孔的內(nèi)壁則呈枝狀結(jié)晶的末梢狀。
　　縮松是鑄件凝固的區(qū)域沒有得到金屬溶液的補(bǔ)縮而形成分散和細(xì)小的小孔，常出現(xiàn)在鑄件的較厚截面以及厚薄截面交接處或熱節(jié)點(diǎn)上。縮松的分布面積要比縮孔大得多，往往隱藏于鑄件的內(nèi)部，有時(shí)肉眼察覺不到。縮孔和縮松在鑄件廢品中占有較大的比例，引起足夠的重視，以提高鑄件合格率。
　　筆者結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勮T件縮孔和縮松的產(chǎn)生原因及其防止措施。
　　１．鑄件和模樣設(shè)計(jì)
　　（1）鑄件截面尺寸變化過大。如果在設(shè)計(jì)中鑄件截面尺寸變化過大，薄截面的冷卻速度比相鄰厚截面的冷凝速度要快得多，這樣就很難實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固，同時(shí)也難于進(jìn)行補(bǔ)縮。設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免這種情況，否則應(yīng)采用冷鐵，以實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固并利于補(bǔ)縮。
　　（2）鑄件斷面過厚，如果沒有采取相應(yīng)措施對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮，會(huì)因補(bǔ)縮不良形成縮孔。
　　（3）圓角太小。鑄件的凹角圓角半徑太小，會(huì)導(dǎo)致型砂傳熱能力降低，凝固速度下降，同時(shí)由于該處型砂受熱作用強(qiáng)，發(fā)氣壓力大，析出的氣體可向未凝固的金屬液滲入，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣縮孔。
　　（4）圓角太大。圓角太大，則圓角部分就成了厚截面，如果相鄰的截面較薄，就難以得到的補(bǔ)縮，造成補(bǔ)縮不良
　　2.模樣
　　（1）模樣或芯盒磨損致使鑄件截面減薄，導(dǎo)致鑄件截面厚度減薄而妨礙補(bǔ)縮。
　　（2）模樣尺寸不當(dāng)或模樣結(jié)構(gòu)不當(dāng)，導(dǎo)致鑄件截面過厚或過薄。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意控制模樣的厚度，盡量使鄰近較厚截面的薄截面保持的厚度。
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　　3. 砂箱
　　（1）上箱太淺。生產(chǎn)中為了節(jié)省型砂用量或?yàn)榱私档蜕跋浜驮煨统杀径褂酶叨炔粔虻纳舷洌@是造成縮松缺陷的常見原因。上箱太淺，會(huì)降低金屬液的靜壓力，以致難以進(jìn)行補(bǔ)縮，補(bǔ)縮壓力不夠，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生縮松或縮孔，或二者兼有之。如果遇到了不得不采用較淺上箱的情況，則應(yīng)通過采用冒口套或澆口杯來彌補(bǔ)因上箱太淺帶來的問題，也可以采用發(fā)熱冒口或不斷向冒口添加金屬液來提高補(bǔ)縮效率。
　　（2）砂箱太小。為了節(jié)省型砂，降低成本，有時(shí)會(huì)采用尺寸不足的砂箱造型。砂箱尺寸過小，會(huì)影響澆注系統(tǒng)的合理布置或?qū)е旅翱谙嗑嗌跋浔谔翱诶锏慕饘僖涸谕瓿裳a(bǔ)縮之前就過早地變冷和凝固了。可以嘗試采用發(fā)熱冒口和雨淋式澆口來解決這些問題。
　　（3）箱套不合適。因箱套尺寸不符，不能很好地支撐砂型，從而導(dǎo)致型壁的位移或變形，形成較厚的鑄件截面，以致原設(shè)計(jì)的冒口不足以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮。
　　4.澆冒口系統(tǒng)出現(xiàn)縮松缺陷時(shí)，應(yīng)該從澆注系統(tǒng)方面去尋找問題，因?yàn)榭s松缺陷與補(bǔ)縮有很大關(guān)聯(lián)。
　　（1）澆冒口設(shè)計(jì)未能順序凝固。根據(jù)鑄件截面的不同情況來設(shè)計(jì)澆冒口的位置和大小，要考慮在沒有澆冒口的情況下，哪些截面先凝固，哪些截面后凝固，凝固的截面有仍處于液態(tài)的直澆口或冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。
　　（2）澆冒口數(shù)量不足或澆口設(shè)計(jì)不當(dāng)。澆冒口數(shù)量不足是造成縮松缺陷的常見原因，每個(gè)澆口的補(bǔ)縮距離和范圍都是有限的，其補(bǔ)縮范圍的大小取決于截面的厚度、金屬液的溫度和金屬成分。較薄截面的冷凝快，會(huì)切斷補(bǔ)縮通道。澆口設(shè)計(jì)不當(dāng)，如澆口的截面太小會(huì)導(dǎo)致過早冷凝，此時(shí)盡管冒口里有很多金屬液也不能補(bǔ)縮到鑄件中去。
　　（3）冒口太小。冒口太小也是一種常見的錯(cuò)誤。一般情況下，冒口的截面尺寸都應(yīng)該大于需要補(bǔ)縮的鑄件截面尺寸。另一種錯(cuò)誤是想通過增加小直徑冒口的高度來提高補(bǔ)縮效果，這種做法往往會(huì)不盡人意，因?yàn)槊翱谥睆捷^小，冒口中的金屬液容易冷凝，即使增加冒口的高度也無濟(jì)于事。理想的冒口形狀應(yīng)該是球形，因?yàn)槠渖崦娣e。在某些情況下，對(duì)厚截面進(jìn)行激冷是一種和切實(shí)可行的辦法。
　　（4）冒口頸和鑄件尺寸比例不當(dāng)。冒口頸的尺寸對(duì)補(bǔ)縮效率非常重要，冒口頸截面尺寸太小會(huì)影響補(bǔ)縮效果，要確保金屬液在冒口頸暢通。
　　（5）內(nèi)澆口太大。內(nèi)澆口入口處或內(nèi)澆口上產(chǎn)生縮孔通常是內(nèi)澆口太大所致。因?yàn)閮?nèi)澆口入口處被包圍在熱砂之中，如果其尺寸太大，入口處的金屬液就會(huì)一直保持到才凝固，由于此時(shí)已沒有其他金屬溶液能對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮，所以澆口入口處就會(huì)產(chǎn)生縮孔。正確的澆冒口設(shè)計(jì)應(yīng)該是先凝固鑄件，其后凝固內(nèi)澆口和冒口頸，凝固冒口。如果破壞了這種凝固順序，就會(huì)產(chǎn)生縮孔缺陷。
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　　5.型砂砂型型壁產(chǎn)生位移尤其是不規(guī)則的位移，會(huì)影響補(bǔ)縮效果，造成縮孔缺陷。型壁的位移量越大，產(chǎn)生縮孔的可能性越大。型砂強(qiáng)度低，舂砂松軟是產(chǎn)生型壁位移的主要原因，應(yīng)提高砂型的強(qiáng)度和舂砂的緊實(shí)度，以減少型壁的蠕動(dòng)或位移。
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　　6.制芯砂芯產(chǎn)生位移，會(huì)使鑄件截面增厚，造成鑄件截面壁厚不均勻。芯撐數(shù)量太少、芯頭松軟或支撐面不夠大、砂芯強(qiáng)度較低引起砂芯翹曲等，都是造成砂芯位移的原因。生產(chǎn)中因砂芯位置變化而引起鑄件截面變化，都有可能造成縮孔缺陷。
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　　7. 金屬成分金屬成分對(duì)縮孔缺陷的影響有兩方面。一是合金成分對(duì)于縮孔缺陷本身的直接影響。如，低碳鑄鐵的總收縮量比高碳鑄鐵要大；在有色金屬鑄造中通過改變金屬成分加寬凝固范圍，順序凝固，可以減少縮孔缺陷；在鋁合金中加入晶粒細(xì)化劑，如鈦和硼，能夠減少縮孔缺陷。合金成分對(duì)縮孔缺陷的影響大多是直接的，在設(shè)計(jì)澆冒口系統(tǒng)時(shí)，通常應(yīng)把這些因素考慮進(jìn)去。二是金屬溶液的壓力使型壁產(chǎn)生退讓，造成型壁位移。金屬溶液壓力的大小和金屬成分有關(guān)，灰口鑄鐵對(duì)型壁的壓力比合金鑄鐵和球墨鑄鐵要小。從某種程度上來說，碳當(dāng)量越高，金屬溶液對(duì)型壁的壓力越大。
　　8.熔化裝料或稱料草率會(huì)造成金屬成分的偏差。針對(duì)收縮缺陷時(shí)應(yīng)考慮熔化方面的因素，臟污以及凝固迅速、易于氧化的金屬都對(duì)金屬的早期收縮有影響。金屬液的溫度過高，會(huì)把砂型加熱到使其產(chǎn)生滑移的程度，從而加劇型壁的位移。金屬液中的氣體越多，凝固過程釋放出的氣體對(duì)型壁的壓力越大，越易引起位移。
　　9.澆注（1）澆注溫度太低會(huì)降低冒口系統(tǒng)的補(bǔ)縮效率，造成收縮缺陷。
　　（2）澆注溫度過高，會(huì)增加傳遞到型砂里的熱量，使型砂產(chǎn)生高溫變形，加劇型壁的位移。
　　（3）生產(chǎn)大型鑄件時(shí)，沒有用熱金屬液對(duì)冒口進(jìn)行補(bǔ)澆也會(huì)產(chǎn)生收縮缺陷。可以根據(jù)需要，采用發(fā)熱冒口或加大冒口來代替補(bǔ)澆。
　　10.其他砂芯或型壁斷裂會(huì)引起毛刺或型漏，造成金屬液流失。此時(shí)型腔對(duì)金屬液數(shù)量的需求有了變化，如果沒有多余的金屬液可以進(jìn)行補(bǔ)縮，或者補(bǔ)縮的金屬液不足，也會(huì)產(chǎn)生收縮缺陷。

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