铸钢件常见铸造缺陷及预防措施

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铸钢件在生产过程中经常会发生各种不同的铸造缺陷,如何预防这些缺陷,一直是铸件生产厂家关注的问题。本文主要介绍了笔者在这方面的一些认识和实践经验。
6 V$ @. y7 @  s0 z; S我车间主要采用传统湿型砂铸造工艺生产铸钢件，在长期的生产中，发现铸钢件主要出现以下铸造缺陷，砂眼，粘砂，气孔，缩孔，夹砂结疤，胀砂等等。
1砂眼
) j$ y5 d, W& b9 E; c$ H2 v. q5 {# [砂眼缺陷处内部或表面有充塞着型（芯）砂的小孔，砂眼是一种常见的铸造缺陷，往往导致铸件报废。砂眼是由于金属液从砂型型腔表面冲下来的砂粒（块），或者在造型，合箱操作中落人型腔中的砂粒（块）来不及浮入浇冒系统，留在铸件内部或表面而造成的。
砂眼的预防措施：
  M0 l8 M: u2 z7 M9 Y  L（1）严格控制型砂性能，提高砂型芯的表面强度和紧实度，减少毛刺和锐角，减少冲砂。
（2）合箱前把型腔和砂芯表面的浮砂处理干净，平稳合箱，如果是明冒口或贯通出气眼，应避免散砂从中掉人型腔，合箱后要尽快浇注。
+ }! K# T7 v) S. }1 {（3）设置正确合理的浇冒系统，避免金属液对型壁和砂芯的冲刷力过大。
（4）浇口杯表面要光滑，不能有浮砂。
2粘砂
/ K2 P" A. `- C在铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属(或金属氧化物)与砂（或涂料）的混（化）合物或一层烧结构的型砂，致使铸件表面粗糙，难于清理。粘砂多发生在型、芯表面受热作用强烈的部位，分机械粘砂和化学粘砂两种。机械粘砂是由金属液渗入铸型表面的微孔中形成的，当渗入深度小于砂粒半径时，铸件不形成粘砂，只是表面粗糙，当渗入深度大于砂粒半径时，就形成机械粘砂，化学粘砂是金属氧化物和造型材料相互进行化学作用的产物，与铸件牢固地结合在一起而形成的。
粘砂的预防措施：
（1）选用耐火度高的砂，以提高型砂，芯砂的耐火度，原砂的SiO2含量在96%（质量分数）以上，而且砂粒应对粗些。铸钢件的浇注温度越高，壁厚越厚，对原砂中SiO2含量的要求越高。
（2）适当降低浇注温度和提高浇注速度，减轻金属液对砂型的热力学和物理化学作用。
- R5 F4 l' W& P9 G* v# H（3）砂型紧实度要高（通常大于85）且均匀，减少砂粒间隙；型、芯修补到位，不能有局部疏松。
（4）采用在高温下不开裂、不烧结成熔洞的涂料。
0 E2 g' Y5 c) \; F( G% v3气孔
, Z" R- U  t8 t  V在铸件内部，表面或近于表面处，有大小不等的光滑孔眼，形状有圆的，长的及不规则的，有单个的，也有聚集成片的。颜色有白色的或带一层暗色，有时覆有一层氧化皮。由于气体的来源和形成原因不同，气孔的表现形式也各不相同，有侵入性气孔、析出性气孔和反应性气孔。
; ?9 w- l5 u6 x  |5 y; S& L侵入性气孔体积较大，形状近似梨形，常出现在铸件上部靠近型芯壁或浇注位置处，主要是由于砂型芯中产生的气体侵入金属中未能逸出造成的，梨形气孔小端位置表明气体由该处进入铸人件。
析出性气孔多而分散，一般位于铸件表面，往往同一炉铸件几乎都会出现，主要是由于金属在熔炼过程中吸收的气体在凝固前未能全部析出，就在铸件中形成许多分散的小气孔。
反应性气孔是由于金属一铸型界面发生化学反应而产生的气孔，因其分布均匀且往往在铸件表皮以下1-3è处（有时在一层氧化皮下面）出现，所以又称为皮下气孔。又由于这种气孔多呈细长形针孔状，其长轴与铸件表面垂直，又可将其称为针孔。
# c  A: L4 i( C# _! {气孔的预防措施：
. k. f* M! L$ o, r（1）采用洁净干燥的炉料，限制含气量较多的炉料的使用，降低熔炼时金属的吸气量；浇包要烘干烫包；可以适当提高浇注温度以利于气体扩散。
" @1 u" m) p8 i- R+ k. E6 p7 X- Q（2）浇注时控制好压头和速度，保证钢水平稳充填砂型型腔，避免产生紊流，防止卷入气体。
8 Y* i, m9 `/ B) W# M: {+ v（3）减少发气量，控制型（芯）砂水分及发气原料的含量，减少砂型在浇注过程中的发气量，不使用受潮，生锈或有油污的冷铁和芯撑等。
/ e( ]" l! X- V4 x- _8 i7 x（4）改善砂型的透气性，选择合适的砂型紧实度，提高砂型和型芯的透气性；合理安排出气眼，使型（芯）内气体能顺利排出。
+ S7 V2 K% x" r% f# ]' }; ~（5）提高气体进入金属液的阻力.合理设计浇注系统,避免浇注时卷入气体,在型（芯）表面涂刷涂料以减少少金属一铸型的界面作用。

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4缩孔、缩松
在铸件厚断面内部,热节处或轴心等最后凝固的地方,形成不规则的表面粗糙的孔洞,该处晶粒粗大,往往带有树枝晶.孔洞大而集中的为缩孔,孔眼小而分散的称为缩松.主要是由于铸件在冷却凝固时所产生的液态收缩和凝固收缩远远大于固态收缩,且在铸件最后凝固的地方得不到金属液的补充造成的。
缩孔、缩松的预防措施：
( L  ?  S+ w& B（1）尽量降低注温度和浇注速度,浇注后期的补浇要充分到位。
（2）合理设计浇冒系统,壁厚小且均匀的铸件要采用同时凝固,壁厚大且不均匀的铸件采用由薄向厚的顺序凝固,使铸件得到充分补缩。
0 d+ l) P, t$ J9 ^（3）在铸件厚断面部位,合理放置内,外冷铁。
（4）尽量减少铸件的热节部位。
" y. @2 z' v: P* V# d4 q1 J' Z; [5夹砂、结疤
) Z- o- v& v$ Z. c/ E7 j 夹砂是指在铸件表面上,有一层金属瘤状物或片状物,在金属瘤片和铸件之间夹有一层型砂或涂料,结疤是由于金属液在铸型表面局部冲去了一块砂的地方或在发生搅拌或沸腾现象的地方出现了一块  凸出的疤痕,脱落的砂夹在疤块中或铸件的其他部位中。在浇注时,湿型型腔表面的水分因受到钢液的高温烘烤而向砂型内部发生迁移,形成强度较低的水分凝聚区,易使型腔表面脱层而造成铸钢件结疤,、夹砂等缺陷.。
夹砂、结疤的预防措施：
（1）严格控制型砂、芯砂性能。
( Z( p3 b; q: @（2）浇注时间尽量短；浇注系统的设计应使金属液进入型腔时平稳而冲击力不大,内浇口的布置要适当分散以避免铸型局部过热,同时尽快地覆盖住下型面。
（3）大平面的板状铸件可采用倾斜浇注；
/ g$ d9 @: [# a! J  Q2 h（4）铸型上扎气眼以利于水水蒸气及其他气体的排除,使水分凝聚区后移和降低其中的水分,减少气体压力对型腔表面的拱托作用。
6 v( D* `' _# U: ~- \（5）修型时避免用压勺来回压大平面,防止分层。

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6裂纹
裂纹分为热裂和冷裂。热裂主要由S引起，多为不规则形状,裂口处金属表皮氧化;冷裂主要由P引起,裂口较直,开裂处有金属光泽,有时出现轻微氧化色。部分铸件采用水爆清砂工艺，亦可导致裂纹。
( B, W/ f/ G; Q5 \. S' s/ E裂纹的预防措施：
. H/ X0 \! m5 I（1）提高砂型和砂芯的退让性。
, W4 Z" J: E- |9 F（2）严格控制炉料及钢水中的S、P含量。
* V. o. `% @& |: i7 X（3）铸件壁厚尽量均匀,避免壁厚的突然改变,条件允许时,可适当设置加强筋,两截面交接部位采用圆角连接,以减少应力集中。
3 j* i  x" c0 M/ a6 E" D（4）调节铸件各部位冷却速度,避免铸件局部过热,在厚大断面或热节处放置冷铁,内浇道适当分散,使铸件各部位温度趋向均匀,浇冒口当应阻碍铸件的收缩。
（5）铸件浇注后,开型不能过早,采用水爆清砂工艺的铸件应掌握好温度和时间。
/ P: m  j' m8 [$ [8 t% u1 [7其他铸造缺陷
（1）变形  长、板状铸件比较容易变形.某些铸件加工后,放置一段时间后会出现变形。
/ ~- M; |+ O! y5 h- C% r8 }, Z预防措施：适当添加加强筋;适当增加加工余量;采用反变形工艺；将铸件进行去应力退火,消除铸件的内应力；采用时效处理。
（2）冷隔  在铸件上有未完全融合的缝隙或凹坑,其交界边缘是圆滑的。预防措施：提高浇注温度和浇注速度;改善浇注系统;浇注时不断流。
: d& ?* B7 T8 I% z. O' @（3）浇不足  由于金属液未完全充满型腔而产生的铸件缺肉。预防措施;提高浇注温度和浇注速度;不要断流和防止跑火;浇注后期的点浇补缩到位。
6 x8 ]' u% n: }8 c# @需要强调的是,在采各种缺陷的预防措施的同时,还必须强化工艺纪律检查,对违反工艺操作的现象进行监督、纠正和考核。