鐵覆鑄造新工藝具有節(jié)能、省材、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)等工藝優(yōu)勢(shì)。特別是鐵覆鑄造球鐵件,可有效地克服常見(jiàn)的縮孔、縮松和皮下氣孔等缺陷,明顯降低了廢品率。但當(dāng)生產(chǎn)情況不正常時(shí),其氣縮孔、夾渣、砂眼等缺陷也會(huì)較多,下面就常見(jiàn)的幾種缺陷進(jìn)行分析，希望對(duì)大家有些用處。
一、氣縮孔
(1)外貌特征
鐵覆鑄造球鐵件的氣縮孔孔壁光滑、有氧化色、長(zhǎng)條蠕蟲狀,經(jīng)解剖表明,其尾端與鑄件內(nèi)腔相連。由于鐵覆鑄造的氣縮孔往往在球鐵件的心部縮松處形成，因此,其孔壁的局部表面也呈凹凸不平、比較粗糙的特征。經(jīng)用放大鏡觀察其粗糙表面,發(fā)現(xiàn)有枝狀晶網(wǎng)絡(luò)存在,即縮松跡象。但就整體而言,它是個(gè)氧化色的“氣窩”。
(2)形成機(jī)理
鐵覆鑄造的鑄型,除分型面和射砂孔外,幾乎全被鐵型所包圍,而與大氣成隔絕狀態(tài)。因此,它的澆注排氣條件較差。如再采用發(fā)氣量較大的桐油或糊精作砂芯的粘結(jié)劑,為手工造型方便,二者加入量又過(guò)多,使砂芯的發(fā)氣量很大。再是球鐵的碳當(dāng)量偏低,收縮傾向較大,石墨化膨脹不夠。這些是造成氣縮孔的三個(gè)主要原因。
氣縮孔是由于砂芯的發(fā)氣量大,并無(wú)排氣孔,芯頭排氣不暢,未上涂料等因素,造成芯內(nèi)高壓的氣流突破砂芯而浸入鐵水中,氣體來(lái)不及上浮外逸,最后停留在鑄件內(nèi)部而形成的。因它以浸入氣體為主,所以,我們將它稱為氣縮孔。
砂芯中的殘留桐油燃燒,對(duì)砂芯和鐵水的界面起著保溫作用,促使砂芯中不定向氣流逐漸積聚、增加氣壓、突破砂芯浸入鐵水中,并隨鐵水填充鐵型的流向生成泡核,逐漸沿著凝固結(jié)晶方向長(zhǎng)大成氣泡。這種氣泡最易在球鐵凝固結(jié)晶時(shí)形成,是由于鐵覆鑄造的鑄件冷卻速度較快(是砂型鑄造的二倍),鑄件的外殼形成較早;又因球鐵是 “粥糊狀”凝固,粘度較大,使氣泡來(lái)不及上浮外逸所致。由S195曲軸砂芯可見(jiàn),其中部是 “鴨蛋”形的發(fā)氣源,二端為Φ14mm的細(xì)長(zhǎng)芯頭,成緊縮瓶口狀,對(duì)芯內(nèi)氣體的排除非常不利。從我院為用戶設(shè)計(jì)并投產(chǎn)的1至6缸的球鐵曲軸毛坯的解剖試驗(yàn)來(lái)看,也表明S195曲軸是最易產(chǎn)生氣縮孔的。
(3)防止措施
鐵覆鑄造的鑄型,由覆砂層和背襯的鐵型組成,這種鑄型的剛度很好。覆砂層的厚度基本均勻,一般只有幾毫米厚,為分散性發(fā)氣,對(duì)氣縮孔的形成影響很小。實(shí)踐表明,鐵覆鑄造的氣源主要來(lái)自集中發(fā)氣的砂芯。因此,設(shè)法降低砂芯的發(fā)氣量,是防止氣縮孔的關(guān)鍵。為降低砂芯的發(fā)氣量,最好是采用低發(fā)氣量覆膜砂以熱芯盒制取砂芯,再是不用或少用高發(fā)氣量的桐油和糊精作砂芯的粘結(jié)劑�？刂仆┯偷募尤肓繛�1·5%~2·5%、糊精的加入量≤氣針做出排氣孔，控制芯頭和芯座間隙0·11%~1·5%、膨潤(rùn)土加入量≤2·5%,烘干時(shí)間>1h,烘干溫度200℃左右。對(duì)于隔夜受潮或上涂料的砂芯,應(yīng)進(jìn)行二次烘干;還應(yīng)加強(qiáng)砂芯的排氣措施,用蠟線或~0·2mm,以防鐵水進(jìn)入間隙中,堵塞排氣通道,并在離覆砂層10~15mm處,在鐵型的分型面上加工Φ8mm的排氣孔，保證芯頭排氣通暢。另一方面,在不出現(xiàn)石墨漂浮的前提下,盡量提高碳當(dāng)量和增加孕育處理效果,充分利用鐵覆鑄造鑄型剛度大和石墨化膨脹產(chǎn)生的自補(bǔ)效果,把氣縮孔擠壓到最小的范圍。在澆注時(shí),因型內(nèi)空氣被迅速加熱膨脹,使型內(nèi)氣壓迅速上升,這對(duì)鐵覆鑄造的澆注排氣極為不利。因此應(yīng)在鑄型的最高點(diǎn)設(shè)置排氣孔，并及時(shí)引火,把型內(nèi)氣體及時(shí)引出型外;再適當(dāng)?shù)靥岣邼沧囟?以降低鐵水的表面張力和粘度,同時(shí)降低澆注速度,以便型內(nèi)氣體的排除,這對(duì)防止氣縮孔缺陷,也是行之有效的。
二、夾渣
(1)外貌特征
由于鐵覆鑄造球鐵件的冷卻速度較快,相對(duì)而言,鑄件的外殼形成就較早,因此,夾渣位于離表面2~4mm之間,機(jī)加工后,經(jīng)磁粉探傷才能發(fā)現(xiàn)。夾渣一般分布在鑄型的上部或砂芯的下部和鑄件的死角處,渣不易上浮的部位�？捎昧蛴〖右澡b定。
(2)形成機(jī)理
因鐵水扒渣不凈、擋渣不及時(shí)、澆注系統(tǒng)擋渣不良等因素,造成渣直接隨鐵水流入鑄型中形成的,稱為一次夾渣;由鐵水輸送、轉(zhuǎn)包、澆注不平穩(wěn)等因素,造成鐵水飛濺,使鎂、稀土、錳等繼續(xù)氧化而形成的,稱為二次夾渣。對(duì)夾渣區(qū)進(jìn)行金相檢查和電子探針?lè)治?發(fā)現(xiàn)有未熔的硅鐵存在,局部含硅量最高達(dá)70%,并有MgO、MgS、MnO等并存。
(3)防止措施
在保證鐵水球化的前提下,盡量減少稀土、鎂中間合金的加入量,控制殘留鎂量為0·02%~0·04%;盡量擴(kuò)大橫澆道的截面比,使渣能在橫澆道中充分上浮;澆注平穩(wěn)、避免鐵水飛濺,防止二次夾渣;采用過(guò)濾網(wǎng)撇渣,并及時(shí)擋渣,用茶壺包澆注;球鐵高溫處理后,暴露液面,適當(dāng)靜置,既有利于渣能充分上浮,也便于選擇較低的澆注溫度,這是不可忽視的原則;采用定量瞬時(shí)孕育工藝,選用2~3mm的硅鐵顆粒(絕對(duì)不能用硅鐵粉),并將硅鐵預(yù)熱200℃以上再使用。
三、砂眼
(1)外貌特征
鐵覆鑄造球鐵件的砂眼很易與夾渣缺陷混淆,但因二者的填充物不同,故可用硫印,加以鑒定。
(2)形成機(jī)理
鐵覆鑄造鑄型的覆砂層,選用2123酚醛樹脂砂,射砂成型。對(duì)2123酚醛樹脂砂的性能測(cè)試表明:覆砂層的強(qiáng)度與其表面的顏色有密切關(guān)系。即黃色的覆砂層其強(qiáng)度會(huì)隨溫度的升高而加強(qiáng);棕色的覆砂層強(qiáng)度最好;當(dāng)覆砂層出現(xiàn)咖啡色時(shí),其強(qiáng)度會(huì)隨溫度的進(jìn)一步升高而降低。此時(shí)用手擦覆砂層,會(huì)出現(xiàn)枯砂(浮砂),并在澆注后,隨著鑄型溫度的升高,其強(qiáng)度會(huì)進(jìn)一步下降,這是造成砂眼的主要原因。
(3)防止措施
控制覆砂層厚度基本均勻,一般不少于3mm;合箱時(shí),清除鑄型內(nèi)的浮砂;控制鐵型和型板的預(yù)熱溫度為250 ~300℃,并使鐵型的預(yù)熱溫度高于型板的預(yù)熱溫度,避免相反的情況;選擇黃色或棕色的覆砂層,避免咖啡色的覆砂層出現(xiàn);選用天然的圓形石英砂: SiO2>85%,含泥量<0·5%,耐火度達(dá)1500℃,規(guī)格50/100;對(duì)于重復(fù)使用的鐵型,當(dāng)其表面溫度高于300℃時(shí),應(yīng)強(qiáng)制冷卻后,再覆砂造型。
