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知識篇——怎樣解決鑄件澆不足和冷隔缺陷!

發布時間:2020-04-29來源:點擊:1110

澆不足和冷隔是鑄造中相當普遍的缺陷,在很多情況下,這兩類缺陷在完全報廢鑄件中占一或第二位。

澆不足是指金屬液未能充滿鑄型型腔而形成不完整的鑄件,這類缺陷的特點是鑄件壁上具有光滑圓邊的穿孔,或者鑄件的一個或多個末端未充滿金屬液;

冷隔是指在兩股金屬匯聚處,因其未能完全熔合而存在明顯的不連續性缺陷的鑄件,這類缺陷的外觀,常呈現為帶有光滑圓邊的裂紋或皺紋。

這兩類缺陷的特點:一是在鑄件檢驗中比較容易發現;二是除了清理工序外,其產生原因幾乎存在于鑄造的每一道工序中。下面筆者結合多年的生產實踐并參閱有關資料,談談鑄件澆不足和冷隔的產生原因及其防止措施。

1.鑄件和模樣設計

(1)因鑄件截面厚薄不均造成金屬流間斷,在某些鑄件設計中,薄截面位于金屬液難以達到的部位,很難恰當地設置澆注系統。在可能的情況下,應對這類設計進行修改,當無法更改設計時,則需采用相當復雜的澆注系統,以避免產生這類缺陷。

(2)鑄件截面相對過薄,這種設計沒能考慮到金屬流動和凝固的規律。如果設計者不能加厚這一截面的話,惟一的補救辦法是提高金屬的澆注溫度,或者修改金屬的化學成分,以改善其流動性。還有一個較好的彌補辦法是采用不會產生急冷的鑄型(型芯),但這會使生產成本增加,因此在可能的情況下應更改設計。

2. 模樣

(1)模樣或芯盒磨損造成鑄件截面過薄,型砂是磨損力相當強的材料,會造成模樣磨損,進而造成鑄件截面減薄,導致產生澆不足和冷隔缺陷。有效的預防措施是建立正規的檢查制度,把有缺陷的模樣檢查出來。

(2)模樣強度差! 在造型或制芯的壓力下,模樣由于強度不夠而產生變形,這樣的模樣和芯盒會造成鑄型和型芯變形。這樣既會造成金屬液未能按預期設想流動,又會形成鑄件截面過薄。改正的方法是加固模樣。

(3)模樣或芯盒定位不準,其產生原因是定位銷和銷套已經磨損,定位銷數量過少或定位銷尺寸過小都容易產生磨損。在上下模底板上按中心線安裝分成兩半的模樣時,也會出現錯位的缺陷。如果不試澆樣品鑄件,則很難證實分裝在上、下模底板上的兩半模樣是否對準。防止產生這類缺陷的首要措施就是加強檢驗。

3. 砂箱及其準備

(1)上下箱錯箱造成鑄件過薄,造成這種缺陷的原因包括:定位銷磨損、定位銷彎曲、銷套磨損,或在箱耳座內有外來雜物。由于錯箱是造成鑄件缺陷的主要根源之一,因而必須定期對這些部件進行維修和保養。

(2)模樣安裝不當,這種情況一般是安裝模樣的工人操作疏忽所造成的。模樣和模底板上的對準中心線必須非常明顯,以便安放時易于檢查。

(3)薄平鑄件澆注時傾斜度不夠,對某些較薄的鑄件來說,要使砂箱在澆注時能保持一個傾斜度,否則會形成封閉氣體,造成金屬液流間斷。砂箱傾斜后,上箱要保持足夠的高度,使澆口位置超過鑄件的頂點。

(4)砂箱剛度不夠或加固不當,也會使砂型變形而產生澆不足或冷隔,因此必須使用具有足夠強度的砂箱,對于使用時間較長的砂箱應加固后再使用。

(5)上箱太淺,可能會造成上型下垂,從而使鑄件截面變窄、變薄,以致產生澆不足的缺陷。在澆注較厚的鑄件時,上箱太淺會因為金屬壓力不足而導致產生縮松和侵入氣孔;而在澆注較薄鑄件時,其后果則是產生掉砂或澆不足的缺陷。

4.澆冒口系統

(1)內澆道、橫澆道和直澆道截面尺寸不當,為了避免產生金屬液流間斷的現象,應按以下要求設計澆注系統,即必須使直澆道和橫澆道具有足夠的尺寸,以保證平穩地向所有內澆道輸送金屬液。另外,為保證金屬液流動時能夠始終完全充滿澆注系統,可減小澆道面積來建立壓頭。澆注系統設計的基本原則是確保金屬液流動平穩,并能夠充滿澆注系統,防止金屬液流間斷。

(2)內澆道位置不當,內澆道的位置完全取決于鑄件結構。因此必須分析鑄型型腔是如何被金屬液充滿的,根據金屬液充滿型腔的流動模式設置內澆道。

(3)內澆道分布不當或不均衡! 這是由于沒能正確地預測金屬液流動的實際情況而造成的。除了要考慮金屬液在一般情況下的流動狀態,還應考慮金屬液對型壁的摩擦、金屬液的冷卻情況和金屬液的流動性。金屬液充型的確切過程通常很難預測,但可以通過試驗探索出金屬液的流動模式。例如,某一鑄件通常要20S的澆注時間,我們可分別按5S、10S、15S 澆注同樣的鑄型,對這三個沒有澆滿的鑄件進行落砂和清理,并仍使其帶著內澆道,這樣就可顯示出金屬液實際的流動模式,以這些參數作為依據來重新設計出zui佳的澆注系統。

(4)壓頭太低! 這也是造成澆不足的一個原因。

5.型砂

(1)型砂水分太高,會造成金屬液沸騰而失去流動性,導致產生澆不足和冷隔。

(2)型砂中揮發物太多,過量的揮發物在金屬液流之前充滿型腔,會使金屬液難以完整地充滿型腔,從而有可能造成氣隔或氣隔縫,即使金屬液流到了正常部位,也會因此而難以熔合,導致產生冷隔和澆不足。

(3)背砂強度低,不管是因為箱帶不足還是背砂強度太低而引起的上型下沉,都會使較薄的型腔截面變得更薄,從而使金屬液難以充滿鑄件薄壁。

(4)透氣性太差,砂型緊實度過高會造成透氣性差,則可能產生氣隔。此外,型砂緊實度高還會加快從熔融金屬液中吸走熱量,在金屬液未來得及充滿鑄型型腔之前就可能使鑄件冷凝了。

(5)造型材料導熱性過高,造型材料吸取熱量和冷凝金屬的速度各有差異,如金屬型和砂型之間的差異,石英砂和鋯砂之間的差異,都會對冷隔缺陷的產生有不同的影響。

6.制芯

(1)砂芯過硬,金屬液通常很難平靜地流到較硬的砂芯近旁,而常會在該處出現翻騰的情況,這樣會形成過早的冷凝。

(2)排氣不夠充分,任何被包封的氣體,都會造成鑄件氣隔縫。對于會使金屬液流產生任何程度間斷的澆注系統而言,這一問題則更為嚴重。

(3)型芯尺寸不正確或放置不當,型芯移位會使鑄件截面減薄,如果金屬液的流動能力不夠高,則會產生澆不足或冷隔。

(4)漂芯或砂芯下沉,這和下型拱起、上型下沉的后果完全一樣,都會使鑄件截面變得過薄。

(5)偏芯造成鑄件截面過薄,這是漂芯或砂芯下沉的另一種表現形式。

(6)砂芯變形,因粘結劑的熱塑性而引起砂芯的變形是造成鑄件變形的一個原因。因變形引起的翹曲,在澆注過程中和偏芯的作用一樣,都會使鑄件截面減薄。

(7)芯骨距砂芯表面過近,這樣設置的芯骨對金屬起著激冷作用,因而遲滯了金屬液的正常流動,降低了金屬液的流動性。

(8)型芯材料導熱性過高,其后果和造型材料導熱性過高一樣。

7.造型

(1)舂砂過實降低了透氣性。

(2)舂砂不均時,將造成型砂緊實度的變化,使局部砂型透氣性過低,這樣會改變金屬液的流動,或者形成局部截面受激冷,從而導致產生冷隔。

(3)舂砂過松導致上型下沉,使鑄件截面變薄。

(4)修型或修補過度,其后果和形成金屬液的翻騰或改變型砂導熱性一樣。

(5)芯撐尺寸錯誤引起漂芯,會造成鑄件截面過薄,使金屬熔液很難完滿充型。

(6)芯撐過小或芯撐數量過少,造成漂芯。

(7)型芯或鑄型的涂料涂層過厚,都會使鑄件的較薄截面變得更薄。

8.金屬成分

(1)鑄鐵,碳當量對金屬液的流動性有影響。一般來說,低碳當量的金屬液會因其流動性差而容易產生冷隔和澆不足;但碳當量過高又會產生石墨漂浮缺陷。

(2)鑄鋼,鋼的成分由低碳到高碳,如果添加各種合金元素,可以調整其流動性。鋼具有較高的熱幅射性,熱量損失較快,這種特性使鋼液與冷的或濕的鑄型接觸時,會很快降低其流動性。

(3)銅合金,由于銅合金品種較多,流動性差別很大,因此改進流動性的方法取決于所采用的合金類型。

(4)鋁合金,在鋁合金成分中增加硅或鐵的含量,會使其較低的流動性得到改善。含氣或被污染的鋁合金,特別易于產生冷隔。

(5)鎂合金,可以通過將成分調整到接近于共晶成分而改善其流動性。

9. 熔煉

(1)因稱重或加料不嚴格導致成分錯誤。

(2)金屬液熔化溫度過低或流動性太差。無論是哪一種金屬,其溫度過低是造成澆不足的基本原因。

(3)金屬液氧化或含氣。這可能是由于耐火材料太濕、湍流所造成的,無論是何種金屬,氧化或含氣金屬液的流動性都會降低;熔煉操作不當,特別容易使有色金屬吸附氣體;熔煉灰鑄鐵時,沖天爐底焦高度太低,也會產生同樣的后果。

(4)金屬液還原過分。會因為吸氫而產生問題,在所有的金屬中這都是應予以考慮的因素,對鋁合金而言尤為重要。

(5)澆包內添加料過量。這些添加料都具有直接降低溫度的作用,因而也就降低了金屬液的流動性。

(6)澆包內添加物潮濕,會造成溫度損耗,導致金屬液溫度過低。

10. 澆注

澆注被認為是造成澆不足缺陷的主要原因之一,以下因素可能是澆注過程中導致產生缺陷的成因。

1)澆注溫度過低。

(1)間斷澆注會造成金屬液充型不均衡,當重新開始澆注后,則易于產生氧化薄膜或吸收氣體,這都會妨礙熔融金屬的熔合。

(2)過快減慢澆注速度,會降低金屬液完全充滿鑄型型腔所需的壓力,當上箱中有凸臺或上箱太淺時,過快減慢澆注速度鑄成的鑄件,其缺陷尤為嚴重。

(3)金屬液沸騰。流槽、內襯、澆包嘴太濕,或澆包內有廢渣,都會造成金屬液沸騰,既降低了熔融金屬的溫度,又降低了其流動性。

(4)水平澆注薄平鑄件,未使其有一個傾斜度,都容易造成冷隔缺陷。

(5)因跑火降低了澆注壓力,會造成澆注間斷,其后果和過快降低澆注壓頭一樣。

(6)熔渣、臟物或澆包耐火材料堵住內澆口,其后果與間斷澆注或過快減慢澆注速度一樣。

(7)若澆注的金屬液短缺,會降低熔融金屬的輸送壓力。上箱較淺時,澆注的熔融金屬稍有短缺,會使壓力水平低于鑄件的zui高點,這樣即便不會造成澆不足,也容易形成侵入氣孔或縮松。實際上,上箱凸臺部位產生侵入氣孔,通常都和澆不足有關,當澆注短缺是其成因時,這兩種缺陷很可能不易識別。

(8)澆注過慢,會使內澆道不能保持有充分的金屬液,不能較快地充滿鑄型來防止冷隔。澆注過慢還是造成膨脹缺陷的主要原因,上型膨脹的傾向會進一步加大形成冷隔的可能。

(9)未能保持直澆道、橫澆道和內澆道充滿熔融的金屬液,其結果和間斷澆注或壓力頭不足一樣。此外,還會造成包封空氣,因而降低了金屬液的流動性,在一些合金(如鑄鋼中)會快速地形成氧化膜。

11 其他

(1)冷鐵和芯撐過大時,其后果和激冷一樣,使金屬液流動性降低而產生冷隔。冷隔很可能出現在芯撐或距芯撐很近的部位。

(2)因鑄型壓鐵過重等原因使鑄件截面減薄。若壓鐵重量超過鑄型能夠承擔的負荷時,會發生塌型。即使截面尺寸改變很小,也可能導致產生澆不足缺陷。

(3)鑄型型腔的薄截面處產生水氣凝聚,這會降低金屬液的流動性,同時還會造成包封氣體。

解決"冷隔"缺陷

冷隔缺陷不光表面難看,且內部金屬結合力弱,嚴重影響鑄件的機械性能,今天小編將對其做簡單介紹。

缺陷現象:

溫度較低的金屬流互相對接但未熔合而出現的縫隙,呈不規則的線形,有穿透的和不穿透的兩種,在外力的作用下有發展的趨勢。

別名:冷接(對接)、熔接不良

成因分析:

1、金屬液澆注溫度低或模具溫度低;

2、合金成分不符合標準,流動性差;

3、金屬液分股填充,熔合不良;

4、澆口不合理,流程太長;

5、填充速度低或排氣不良;

6、壓射比壓偏低。

對應措施:

1、產品發黑,伴有流痕。適當提高澆注溫度和模具溫度;觀察模溫減少涂料噴涂

2、改變合金成分,提高流動性;

3、燙模件看鋁液流向,金屬液碰撞產生冷隔出現一般為渦旋狀,伴有流痕。改進澆注系統,改善內澆口的填充方向。另外可在鑄件邊緣開設集渣包以改善填充條件;

4、伴有遠端壓不實。更改澆口位置和截面積,改善排溢條件,增大溢流量;

5、改變金屬液流量,提高壓射速度;

6、鑄件整體壓不實。提高比壓(盡量不采用),有條件zui好換到大噸位機臺。

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