熔模铸件缺陷分析及对策.ppt

熔模铸件缺陷分析及对策 前言铸件质量 产品质量 狭义的 工程质量 广义的 铸件质量标准 国标 GB 国际标准 ISO 行业标准 如JB等 企业内控标准 如Q DFLCM 铸件质量标准定量地表示铸件满足一定要求的适应程度 如成分 金相组织 力学性能 机械性能等 而热处理 熔炼条件和铸造方法是参考条件 1 铸件精度标准2 铸件表面质量标准3 铸件功能质量标准 铸件缺陷 广义的铸件缺陷指铸件质量特性没有达到等级标准 铸造厂质量管理和工艺水平差 产品质量得不到有效保证 工程质量问题 狭义的铸件缺陷是铸件可检测出的 如尺寸和重量超差 材质不符合验收技术条件 产品质量 熔模铸件质量检验 1 外观质量 包括尺寸 几何形状 表面粗糙度 表面和近表面缺陷 今天探讨的主要是此类检验所涉及的缺陷 2 内在质量 化学成分 力学性能 宏观缺陷 金相 射线探伤等 微观缺陷 非金属夹杂物鉴定等 3 其它 如密封性 抗氧化性等 熔模铸件缺陷分析及对策熔模铸造 又称失蜡铸造 它是一种近净形成形的先进工艺 熔模铸造的工艺特点归纳起来为三点 使用可熔 溶 性一次模和一次型 芯 不用开型起模 无分型面 采用涂料浆制型壳 涂层对蜡模 易熔模 复印性好 采用热壳浇注 金属液充型性好 因此 熔模铸造可以制造尺寸精度高 CT4 6 表面粗糙度低 Ra0 8 3 2 的复杂铸件 熔模铸造工艺的局限性 1 工艺过程复杂 工序多 影响铸件质量的工艺因素多 2 原辅材料种类多 不宜控制其质量的好坏 不同程度的影响铸件质量 3 适宜中小型铸件 有一定的限制 4 生产周期长 5 铸件的冷却速度较慢 易产生铸件晶粒粗大 碳钢件还容易形成表面脱碳层 一 铸件尺寸超差铸件尺寸超出规定的公差范围称铸件尺寸超差 这是熔模铸件最常见的一个重要缺陷 在熔模铸造工序中影响铸件尺寸变化的因素归纳起来主要有五个方面 铸件形状 大小和结构 压型 制易熔模 型壳 浇注工艺 熔模铸造生产铸件尺寸变化过程 1 模料及制模工艺对铸件尺寸的影响 熔模 蜡模 尺寸精度对铸件精度有很大影响 在铸件长度方向 对长25mm尺寸 熔模偏差占铸件总偏差的50 以上 对长250mm尺寸 熔模偏差占铸件总偏差的40 左右 在铸件内孔 当平均总综合收缩率为0 8 时 熔模偏差占铸件总偏差的2 3 3 4 b 造成熔模尺寸偏差的主要因素 合型力大小 压蜡温度 压注压力 保温时间 压型温度 开型时间 冷却方式 室温等因素波动而造成 c 为了减少熔模尺寸偏差对铸件尺寸的影响 应注意以下几个方面 采用线收缩小的模料 且注意保持模料的工艺性能 根据熔模结构 形状 大小 正确选择合理的压注工艺参数 保证工作环境温度 恒温 并注意对尺寸精度要求高的熔模取模后的存放时间 对有特殊要求的 取模后应置于胎膜中 待尺寸稳定后再取出 手工压蜡时 注意锁紧力的均匀 注射力 保压时间及取模时间的合理 2 制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响型壳热膨胀影响铸件尺寸 而型壳热膨胀又和制壳材料及工艺有关 对熔模铸造型壳影响其热膨胀的首先是所用的耐火材料 它直接影响着铸件尺寸 耐火材料膨胀系数大的 对铸件尺寸精度影响就越大 石英砂粉因其膨胀系数最大 故不易做尺寸精度要求高的铸件 而高岭石类耐火材料其膨胀系数小的多 故广泛采用 而锆英石及熔融石英因其膨胀系数小多 所以被用做生产尺寸精度要求高的铸件的型壳 3 浇注条件对铸件尺寸的影响浇注时型壳温度 金属液浇注温度 铸件在型壳中的位置均会影响铸件尺寸 浇注时型壳温度在室温至900 之间变化时 铸件尺寸变化将达1 5 金属液浇注温度改变了型 芯的过热情况 从而使金属冷却时受阻程度同造成铸件尺寸的波动 相同铸件处于不同浇注位置时 金属液实际温度及铸件所受压力均不相同 也会引起尺寸的动 为防止铸件尺寸超差 生产精确的熔模铸件应对影响铸件精度的众多因素加以重视 严格控制原材料的质量和工艺 以稳定铸件尺寸 二 铸件表面粗糙铸件表面粗糙是指熔模铸件表面粗糙度达不到要求 熔模铸件表面应光洁 表面粗糙度应为Ra12 5 0 8 m 在熔模铸造工序中影响铸件表面粗糙的因素归纳起来主要有四个方面 熔模表面 型壳内表面 金属液复型 其它 1 影响熔模表面粗糙度的因素熔模表面粗糙度是影响铸件表面粗糙度的最重要因素之一 熔模表面粗糙度不合格 必然做不出合格的铸件 根据经验 熔模表面粗糙度应比铸件表面粗糙度低两级 例如当熔模表面粗糙度为Ra0 8 m时 一般铸件表面粗糙度为3 2 m 影响熔模表面粗糙度的因素 所用的压型表面粗糙度 压制方式 糊状模料压制或液态模料压制 压制工艺参数的选择 熔模表面粗糙度与压型表面粗糙度及压制方式的关系 压制工艺参数 采用糊状模料压制熔模时 模料温度 压型温度 压注压力 保压时间等都会对熔模表面粗糙度产生很大的影响 模料温度和压型温度低 压注压力小 保压时间短及压射速度慢均会使所制熔模表面粗糙度高 要得到高质量的熔模表面质量 应注意以下几个方面 讲究压型制作质量 特别是压型表面粗糙度应尽量低 根据熔模结构 大小 形状的不同 合理选择压制工艺参数 对于中大件模料温度应低些 压注压力应大些 保压时间应长些 对于小件及薄壁件 模料温度应高些 压注压力应小些 且压型温度不易偏低 注蜡道尺寸应根据熔模大小合理设计 避免因蜡道尺寸偏小而使注蜡速度降低而造成熔模表面质量差 2 影响型壳表面粗糙度的因素在熔模表面粗糙度合格的条件下 型壳表面粗糙度将成为影响铸件表面粗糙度的另一个重要因素 影响型壳表面粗糙度的因素 面层涂料对熔模的湿润性 即复印熔模的性能 涂料的粉液比要足够高 使制得的面层致密 面层的干燥条件 涂料的湿润性为使涂料能很好的湿润熔模 应注意以下几个方面 对熔模表面应清洗干净 去除油等物质 对水基粘结剂水玻璃 硅溶胶的涂料加入适量的润湿剂 表面活性剂 保证面层涂料能很好的涂在熔模表面 加入的润湿剂为渗透剂和消泡剂两种 面层涂料的回性 面层涂料配制好后 不能马上使用 新料要搅拌24h 新增料要5 12小时 使粘结剂与耐火粉料充分湿润后再用 面层涂料粉液比对型壳致密性的影响 硅溶胶和硅酸乙酯水解液粘结剂本身粘度小 故配制的面层涂料粉液比较高 如配锆英粉涂料时粉液比可达4以上 配刚玉粉涂料时粉液比也可在3 2以上 配石英粉涂料时可达2 2左右 水玻璃粘结剂因自身粘度高 故水玻璃涂料粉液比很低 配石英粉涂料时 粉液比常为 1 0 1 1 但也可以通过降低水玻璃密度 1 26 1 28g cm3 模数M3 0 3 2及采用级配石英粉来提高粉液比 关于级配粉对面层涂料的作用熔模铸造用耐火粉的粒度分布对涂料的影响很大 如果粉的粒度集中 会使涂料在低粉液比的情况下 粘度就很大 造成型壳面层不致密 级配粉是按照一定要求配制的粒度分布合理的耐火材料 粒度有粗 有细 分布分散 平均粒径适中 用级配粉配制的涂料在高粉液比的条件下 仍有适宜的涂料粘度和良好的流动性 面层干燥硬化条件对型壳表面粗糙度的影响面层干燥硬化条件对型壳表面粗糙度也有很大影响 对于水玻璃型壳 面层制好后 硬化前应先进行1 2小时以上的自然干燥 使其面层中的溶剂缓慢的挥发一部分 以缓冲型壳放入硬化液中的硬化速度 减少对型壳表面粗糙度的影响 对于硅溶胶型壳 面层的干燥应在湿度相对高些55 70 温度24 26 恒温条件下 及风速 1米 秒的工艺条件下进行面层的干燥 保证面层中的溶剂缓慢均匀的挥发 以提高型壳的面层质量 由于种种原因所致 水玻璃型壳表面粗糙度远高于硅溶胶及硅酸乙酯型壳 所生产的铸件在较好的工艺条件及各种措施下 铸件的表面粗糙度也仅达Ra6 3 m 而其它两种工艺方法所生产的铸件表面粗糙度可达1 6 m 0 8 m 3 金属液精确复型的影响因素 合适的型壳温度 薄壁件及小件要求型壳经焙烧后 尽可能的保证有足够高的型壳温度迅速浇注 因为提高型壳温度对改善金属液流动能力 复型能力有良好的效果 过高的合金熔炼温度常因增加金属液的吸气量 减少结晶形核基底等因素 而对材质产生不利影响 厚大件要求型壳温度较低为好 冷却速度快 减少形成缩孔 缩松的缺陷倾向 硅溶液 硅酸乙酯型壳的焙烧温度为1050 1100 水玻璃型壳焙烧温度为850 出炉后迅速浇注 适宜的浇注温度 一般情况下 在保证浇条件的前提下 浇注温度越低越好 高温金属液的吸气及氧化也随之增加造成铸件表面缺陷 钢质变差 所以 除保证合金熔炼后的脱氧除气处理外 应以提高型壳温度提高其流动性 4 其它影响铸件表面粗糙度的因素 金属液凝固过程中的二次氧化的影响因素 浇注和金属液凝固过程中 因温度较高 铸件表面会氧化 且氧化层不均匀 而造成铸件表面粗糙金属液的二次氧化物与型壳中的氧化物有可能作用 也会显著地增高铸件的表面粗糙度 采取铸件在保护气氛下冷却是防止上述不良因素和获得优质铸件表面很重要的一环 常用的办法是铸件浇注后 马上撒上少许的废蜡或机油 迅速加罩密封 使铸件在还原气氛中冷却 清理对熔模铸件表面粗糙度的影响清理对熔模铸件表面粗糙度的影响也很大 应注意以下几个方面 喷砂清理的方法比喷丸清理铸件表面粗糙度好2级以上 采用高压水力清砂是保证铸件表面粗糙度较好的方法 整组铸件组振壳后 先喷丸再切割 个别清不到的地方采用喷砂处理 减少或不用在抛丸滚筒中进行清理 铸件的热处理应采取防氧化保护措施 以免因铸件表面氧化而增加铸件表面粗糙度 三 铸件表面缺陷1 粘砂 特征 粘砂是熔模铸造中常见的一种表面缺陷 它的特征是在铸件表面上粘附一层金属与型壳的化合物 或型壳材料 主要出现在水玻璃工艺生产的铸件中 形成原因 面层为硅砂粉的型壳 浇注铸钢件时 由于型壳中存有氧化性气氛 使金属表面氧化 2Fe O2 2FeO 氧化亚铁 液 固 气 液 固 氧化亚铁 FeO 与硅酸粉中的主要矿物成分石英相作用发生下列反应 2FeO SiO2 2FeO SiO2 硅酸亚铁 生成的硅酸亚铁 铁橄榄石 Fe2SiO4熔点1205 在高于熔点温度时 有很好的流动性 能湿润溶解石英 型壳表面被硅酸亚铁腐蚀后 颗粒间孔隙则不断扩大 硅酸亚铁进一步渗入 凝固后将砂粒和铸件粘结在一起 形成了化学粘砂 在用石英砂型壳浇注高锰钢或高合金钢铸件时 会发生类似情况 金属液中镍 铬 钛 锰等元素易氧化 他们的氧化物在高温时与型壳中SiO2反应生成低熔点化合物 造成化学粘砂 当石英粉中存在金属氧化物Fe2O3等有害杂质时 会显著降低型壳耐火度 使粘砂更为严重 浇注温度过高 钢水氧化 与型壳发生界面反应 造成化学粘砂 浇注系统设计不合理 造成型壳局部过热 也会造成化学粘砂 防止措施严格控制面层涂料及撒砂中的杂质含量 特别是Fe2O3含量 正确选择型壳耐火材料 做高锰钢和高温合金钢铸件时 面层涂料 撒砂应选用中性耐火材料为宜 如电熔钢玉或锆英砂粉等 合金在熔炼及浇注时 应尽可能避免金属液氧化并充分脱氧 除气 在可能的条件下 适当降低金属液浇注温度 薄壁件以提高型壳温度 尽量做到出壳后马上浇注为宜 改进浇注系统 改善型壳散热条件 防止局部过热 2 夹砂 鼠尾 特征 夹砂 铸件表面局部呈翘舌状金属疤块 金属疤块与铸件间夹有片状型壳层 砂 又称结疤夹砂 鼠尾 铸件表面呈现条纹状沟痕 夹砂鼠尾是熔模铸造中常见的表面缺陷 常出现在铸件大平面或过热处 形成原因 型壳分层 主要有以下几种情况 面层涂料撒砂后干燥 硬化不良 面层撒砂太细 过度层撒砂太粗 造成过度层与面层结合不好及砂中粉尘太多 涂下层时 上层存在浮砂未清除 涂料粘度过大 涂料流动性不好 产生局部堆积造成硬化不良 残余硬化液作用在下层涂料上 使涂料两面硬化 但两面都硬化不透 使涂料本身形成未硬化的夹层 防止措施 面层型壳充分干燥 硬化 降低第二层涂料粘度 防止面涂料堆积 面层撒砂不易过细 层间撒砂粒度差不易过于悬殊 砂中粉尘含量及含水量要尽量小 并注意涂料前的浮砂去除 型壳过湿不宜高温入炉焙烧 尽量避免铸件的大平面结构平面向上或平面浇注 必要时 在大平面结构的铸件上加设工艺筋 工艺孔 防止型壳分层导致铸件产生此类缺陷 3 麻点 特征 铸件表面上有许多密集的圆形浅洼斑点 称为麻点缺陷 此类缺陷 常出现在含Cr 20 Ni 10 的合金钢铸件 碳钢铸件上也时有发生 未清理前浅凹坑中充满着熔渣物质 形成原因 麻点是金属液中氧化物与型壳材料中氧化物发生化学反应形成的 经光谱分析 缺陷处金属中硅含量增加 而锰含量极少 熔渣的岩相分析表明 熔渣中含有硅酸铁 硅酸锰及硅酸钴等氧化物 另外 金属液温度过高 浇注过程中产生二次氧化 或在氧化气氛中凝固 也会造成铸件产生麻点缺陷 防止措施 严格控制面层耐火材料中杂质含量 特别是Fe2O3等氧化含量 防止和减少金属氧化 尽量采用快速熔化 并对金属液进行充分的脱氧 提高型壳焙烧温度 适当降低浇注温度 型壳浇注时要尽量保证型壳温度高 做到快出快浇 采取浇注后在还原性气氛中凝固 如浇注后马上撒些废蜡或废机油等碳氢化合物并加罩密封 使其造成在还原性气氛中凝固 4 鼓胀 特征 铸件表面局部出现鼓胀现象 形成原因 型壳的常温强度或高温强度太低 在型壳脱蜡时 型壳受蜡料膨胀而蜡料不能及时排出使局部膨胀变形 或在浇注时 型壳受高温金属液作用而变形 造成铸件局部出现鼓胀 造成型壳常温强度及高温强度不高的主要原因与粘结剂种类 耐火材料种类及质量和制壳工艺等因素有关 防止措施 严格控制耐火材料的质量 使用杂质含量低的耐火材料 选用适宜粘结剂 提高型壳高温强度 根据铸件大小 形状正确选择型壳层数 件大时适当增加制壳层数 根据制壳工艺 保证型壳制造时的涂挂撒砂均匀 及干燥 硬化效果 适当提高脱蜡介质浓度及温度 缩短脱蜡时间 适当降低浇注温度 必要时采用磌砂浇注 对大平面易产生膨胀的部位加设工艺筋或工艺孔 5 金属刺 毛刺 特征 铸件表面上有分散或密集的微小突刺 称为金属刺 或毛刺 特征 铸件表面上有分散或密集的微小突刺 称为金属刺 或毛刺 形成原因 型壳面层不致密 有很多孔洞缺陷 浇注时金属液进入型壳孔洞造成金属刺缺陷 造成型壳表面不致密产生孔洞的原因 面层涂料粘度过低 粉液比太低造成型壳表面孔洞多 不致密 水玻璃型壳表面蚁孔所致蚁孔形成的原因是由于水玻璃涂料同模料的润湿角大于水玻璃涂料对耐火材料的润湿角 也就是说耐火材料对涂料的润湿性比模料好 使涂料局部脱离开蜡模表面 从而在型壳表面形成一些单个或密集的小孔洞 孔洞形状不规律 外口大里口小 水玻璃型壳表面存在蠕虫孔所致孔洞呈单个或断续的 似蠕虫状 形成于硬化过程 多见于型壳大平面上 当面层涂料粉液比过低时 涂料中的粉料倾向于形成团絮状 导致水玻璃在型壳表面成断续的网状分布 硬化时水玻璃产生的胶凝收缩受到阻碍 沿粉料团絮周围的水玻璃网膜裂开 型壳表面形成断续的蠕虫状孔洞 防止措施 对水玻璃面层涂料 应适当降低水玻璃密度 d 1 26 1 27 cm3 选用级配粉 保证面层涂料有足够的粉液比 面层涂料中加入适量润湿剂 表面活性剂 0 3 左右 并使蜡模充分脱酯 改善涂料与蜡模的润湿能力 保证面层涂料厚度 不可太薄 撒砂粒度合理选择 不可太粗 涂料充分搅拌和回性 回性 12小时 面层涂料撒砂后 先自然干燥1小时以上再硬化 以减小硬化时的胶凝收缩 6 金属珠 铁豆 特征 铸件表面有突出的球形金属颗粒 常出现在铸件凹槽或拐角处 形成原因 面层涂料中含气泡或涂料对蜡模的润湿性差 在涂挂涂料时 在凹槽的拐角处留有气泡 造成型壳表面存在珠形孔洞 浇注时金属液进入孔洞形成突出在铸件表面上的金属珠 防止措施 面层涂料加入改善润湿性的表面活性剂后 应加入0 1 0 3 的消泡剂 除在搅拌涂料时应防止卷入气体外 配好的涂料留有足够的时间使气体逸出 蜡模充分脱酯以改善涂挂性 挂面层涂料时 用压缩空气吹去存留在蜡模凹槽 拐角处的气泡 有条件时可采用真空涂面层涂料 四 孔洞类缺陷孔洞类常见缺陷主要有 气孔 渣气孔 缩孔 缩松等缺陷 1 气孔 集中性气孔 形成原因 型壳焙烧不充分 浇注时型壳中产生大量气体侵入金属液中 浇注方法不合理 浇注时卷入气体进入型腔 此类为卷入性气孔 浇注系统设计不合理 型壳排气不好 金属液脱氧 除气不充分 特征 铸件上存在着光滑孔眼缺陷 往往出现在铸件个别部位 防止方法 适当提高焙烧温度 并保证足够的保温时间 20分钟 熟练掌握浇注方法 引流要准 注流要稳 避免卷入气体进入型腔 合理设置排气道 尽可能采用底注式浇注系统 熔炼过程中尽量避免氧化 吸气 浇注前金属液充分脱氧 除气 2 弥散性气孔 析出性气孔 特征 铸件上有分散或密集的孔眼 有时在整个截面上都有 有时出现在铸件皮下 加工后出现 此类又称皮下气孔 形成原因 此类气孔的产生主要是由于金属液中所含气体 随温度降低气体溶解度减小 过饱和气体从金属液中析出形成气泡 在铸件凝固前未能上浮逸出而造成 由于是金属液析出气体所形成 故又称析出性气孔 防止方法 选用清洁炉料并减少回炉料用量 炉料要干燥 采用预热炉料更好 严格控制熔炼工艺 避免熔炼过程中的钢水氧化和吸气 掌握正确的脱氧方法 脱氧充分 镇静钢液后浇注 使气体逸出 3 渣气孔 特征 铸件表面存在着夹杂物与气孔并存的孔眼 呈分散状 形成原因 此类缺陷的产生主要是熔炼过程中所使用的金属炉料不干净或回炉料过多 产生了较多的金属夹杂物 金属液脱氧除气不充分使钢液中含气量多或型壳焙烧不充分浇注时产生气体 铸件凝固后产生渣气孔 防止方法 选用清洁炉料并减少回炉料用量 严格控制熔炼工艺 加强脱氧 除渣 除气 镇静钢液 使夹杂物及气体上浮逸出 充分焙烧型壳 保证保温时间 4 缩孔 特征 铸件内部存在的表面粗糙 形状不规则的粗大且集中的孔洞 形成原因 合金在液态收缩和凝固时 铸件某部位 通常是最后凝固的热节处 不能及时得到液体金属的补缩 而形成缩孔 如热节过多过大 浇冒口设计不当 不利于顺序凝固 使铸件热节处得不到金属液补充 浇注温度过高 散热条件差造成局部过热 防止方法 改进铸件结构 力求壁厚均匀 减少热节 有利于顺序凝固 合理设置浇冒口系统 包括合理确定内浇口的位置 内浇口的大小 形状 以保证造成顺序凝固 合理组装模组 使铸件间有一定距离 防止局部过热 适当提高型壳温度 以降低浇注温度 保证型壳和金属液浇注温度的合理性 保证浇道 浇口杯充满 或在浇口杯和冒口上加发热剂 保温剂 改进熔炼工艺 减少金属液中气体和氧化物 提高其流动性和补缩能力 5 缩松 特征 铸件内部有许多细小 分散且形状不规则孔壁粗糙的孔眼 称为缩松 特征 铸件内部有许多细小 分散且形状不规则孔壁粗糙的孔眼 称为缩松 形成原因 金属液在型壳中凝固时 当合金凝固温度范围较大就会形成较宽的凝固区域 在凝固区域内是按 体积凝固 方式进行凝固的 即在该区域内同时形成晶核并长大 到凝固后期 固相比例大枝晶生长连成骨架 把未凝固金属液分割成孤立的或近乎孤立的小熔池 这些金属液在凝固时就难以得到补缩 从而形成了许多细小 分散的小孔 即形成了缩松 防止方法 合理改进铸件结构 改善凝固速度 改善型壳散热条件 避免型壳形成局部热点 提高局部热节的凝固冷却速度 减少热节的过热度 适当降低浇注温度 避免铸件凝固时形成较宽的凝固区域 减缓体收缩率 合理设置浇注系统 应避免浇注时金属液冲击固定点形成局部过热点 改进熔炼工艺 减少金属液含气量 五 裂纹缺陷1 冷裂 铸件上连续地直线或折线及圆滑曲线状穿过晶体的裂纹 称为冷裂 特征 外型呈宽度均匀的细长直线或折线及圆滑曲线 而且常常穿过整个铸件截面 断口干净 具有金属光泽或轻微的氧化色 说明裂纹出现在较低温度 产生原因 铸件结构不合理 壁厚悬殊造成各部份冷却速度差别过大及铸件收缩阻力过大 使铸件在冷却过程中产生较大收缩应力或应力集中 合金成分和熔炼质量对冷裂的影响C Cr Ni含量相对较高时 增大钢的冷裂倾向 P增加钢的冷脆性 特别是含量 0 1 时 钢水脱氧不良或浇注不当时 产生的氧化夹杂物 缩孔气孔和粗大树枝晶 成为裂纹萌生核心 促使冷裂形成 型壳的退让性差 外界因素的原因 清壳过早 清壳 修整 机加工过程中受到碰撞 残留应力引起铸件开裂 防止措施 改进铸件结构设计 壁厚力求均匀 平滑过渡 内腔圆角足够大 设置工艺筋且合理 尽量减小对铸件收缩的阻力 正确设置浇注系统 使铸件各部份的冷却速度趋于一致 加强金属液的熔炼质量 脱氧除渣尽量彻底 减少铸件中气孔 夹杂物等情况 并严格控制有害杂质P S Al等 尽量减少型壳层数 以提高型壳退让性 为减少铸件内应力 可适当降低浇注温度及冷却速度延长铸件在型内的冷却时间 培箱浇注 对残留应力大或裂纹倾向严重的铸件 清理 加工前进行热时效 避免人为的损坏 2 热裂 常见及危害较大 热裂是中碳钢 合金钢最常见和危险较大的缺陷之一 特征 外裂 裂口从铸件表面开始 逐渐延伸到内部呈表面宽而内部窄 裂纹被氧化而变色 内裂 通常产生在铸件最后凝固的地方 热节处 有时出现在缩孔的下部 不规则 有分叉 产生原因和影响因素 四大主要因素 铸件结构 铸造合金 浇注系统和冷却速度 铸件结构的影响 热节和转角部位较多的铸件 这些部位凝固较慢 内尖角处应力集中 铸件收缩受阻时产生拉长作用 厚薄不匀 冷却快慢不同 薄处先凝强度较高 厚部位凝固时 收缩应力集中于此处 浇冒口设计不合理 对铸件收缩起到阻碍作用 增大铸件收缩应力 铸造合金性质的影响 合金的化学成分影响a 含C 碳 量对热裂的影响 与浇注温度及含锰量关系不大 0 2 时抗热裂性最大 0 2 时抗热裂性随含C量增加而增加 0 2 0 5 时抗热裂性随含C量增加而减少 0 5 时抗热裂性随含C量增加而增加 b P S降低抗热裂性Mn具有良好的抗热裂性 1 0 以下提高Mn含量能提高抗裂性 Si的影响不显著 在0 2 0 6 范围内提高Si量 会使热裂倾向略有减弱 但Si对流动性有影响 合金液体中气体和夹杂物的危害 合金液体中有H O N等气体时 将在合金结晶过程中析出在晶界液膜处 切割了合金组织 削弱了晶粒间的联系 降低了合金固 液态时期的强度 而加大热裂倾向 非金属夹杂物 氧化物 硫化物 硅酸盐等 存在于合金液体中 由于其熔点低 凝固中也会析出在晶界液膜处 并以薄膜状 长条形和链状等几何形状分布在晶粒边界造成热裂 危害最大 浇注系统和冷却速度的影响对于壁厚相差较大的铸件 内浇口设置在壁厚处增大了铸件热应力或热节较多的铸件设置了多个内浇口造成了铸件线收缩受阻增加了铸件的热裂倾向 厚壁件冷却速度慢或薄壁件冷却速度太快也会增加热裂倾向 防止措施 改进铸件结构 减少壁厚差 平滑圆角过度 减小应力集中 改善型壳退让性 正确选择型壳 严格控制及调整合金成分 特别是P S的含量 严格控制金属液中气体含量及减少或改变非金属夹杂物的形态 如碳钢 合金钢的变质处理 加入0 3 以下的合金或稀土元素 钒 铈 钛 铌 改进浇注系统设计 特别是内浇口位置的设置及大小 数量 正确控制铸件冷却速度 厚壁件易提高冷却速度 薄壁件冷却速度不易过高 以减小热裂倾向 六 其它类缺陷1 铸件脆断 包括氢脆 特征 主要指铸钢件断裂 断面晶粒粗大 呈冰糖状 形成原因 熔炼过程中脱氧剂 铝 用量过高 或金属液中硫 硼含量过高及金属液严重过热等造成铸件晶粒粗大 晶粒边界上分布着氮化铝 硫化锰和网状硼化物 使钢 铸件 塑性和冲击韧性显著降低 从而导致铸件晶间脆性断裂 由于金属液吸氢严重时 也会产生铸件脆性断裂 又称为氢脆 防止方法 严格控制脱氧剂 铝 的加入量 0 1 且脱氧时应尽可能使铝在钢液中分布均匀 采用洁净的炉料 提高炉衬质量 防止硫 硼及其它有害杂质混入钢液 钢液中含硼量不得超过0 005 严格控制熔炼工艺 防止钢液严重过热和吸氢 2 变形 特征 铸件铸态的几何形状与图样不 称为变形或铸态变形 形成原因 熔模变形 取模力不均造成熔模变形 熔模壁厚不均 冷却时因温度分布不均 造成因热应力引起的变形 熔模存放时温度过高 接近模料软化点引起变形等 型壳变形 型壳强度低 高温强度 时 型壳在焙烧 浇注时受自重或金属液压头作用引起的变形 铸件凝固冷却过程中产生的变形 铸件凝固后期冷却至室温的过程中 铸件线收缩受阻会引起收缩应力 收缩应力大而铸件结构刚性又不足时 则发生扭曲变形 浇注系统的设置 浇注工艺不当会造成铸件冷却速度相差过于悬殊 产生变形 清理过程中操作不当造成铸件变形 防止方法 认真检验熔模 发现熔模变形应予报废或采用校正措施 胎具使用 并控制工作室温度 采用高温抗变形能力强的粘结剂和耐火材料 必要时适当增加型壳层数 焙烧时型壳宜放一层 减小型壳焙烧时所受的压重 改进铸件结构或增设加强筋 工艺筋 改进浇注系统的设置 合理设置内浇口位置以减小各处温差 并避免收缩时浇注系统与铸件发生相互牵制 使铸件各处冷却均匀以减小变形倾向 矫正铸件 3 表面脱碳 特征 铸钢件表面有一层低碳层 它包括全部呈现铁素体组织的全脱碳层和含碳量较低的半脱碳层 脱碳层的深度与铸件材质 大小 壁厚及生产工艺条件有关 在一般条件即非真空浇注条件下 很难制造出完全不脱碳的熔模铸件 一般铸件总脱碳层厚度在0 3 0 6mm 严重时0 7 0 9mm 形成原因 空气中的氧与钢液中的碳元素和铸件冷