公司新聞
鑄件晶粒粗大缺陷產生的原因,及實踐中有效防止措施
作者: 發布于:2020-3-30 8:52:51 點擊量:

 鑄件晶粒粗大是指經過機械工或進行斷口檢驗時,顯示出晶粒組織過分粗大而不適合應用的缺陷,這種晶粒粗大的組織,可能是遍布于鑄件整體,也可能發生于鑄件的局部。從本質上講,晶粒粗大缺陷是一種冶金缺陷。筆者根據多年的生產實踐并參閱有關資料,談談鑄件晶粒粗大缺陷產生的原因及防止措施。

1

鑄件結構和工藝設計

(1)鑄件截面差異過大,會因為較厚的截面冷卻緩慢而造成該處晶粒粗大?;抑榷越孛姹浠置舾械慕鶚?,更容易產生此類缺陷。防止產生這類缺陷的有效方法是避免鑄件截面尺寸過分懸殊,但這種途徑有時是鑄造工作者所無能為力的。因而就鑄造本身言,可通過采取設置冷鐵、控制澆注溫度或通過選擇合適的澆汁系統來減少這類問題的發生,降低這類缺陷的嚴重程度。采用冷鐵可加快鑄件較厚截面的冷卻速度;澆注溫度過高,會使這類問題更為嚴重,應予以避免;通過調節、修正澆注系統設計,使溫度低的金屬熔液位于鑄件截面較厚的部位,并在鑄件的厚截面處設計最有效的冒口,以盡可能減小冒口的尺寸。

(2)對于帶孔鑄件,工藝設計人員有時沒有采用有助于減小有效截面尺寸的型芯,使未設芯的截面過厚而產生此缺陷,因此在工藝設計時,應盡可能在較厚的截面中設置砂芯。

(3)在某些情況下,鑄件截面并不太厚,但因某一較窄的凹陷部位或型芯在鑄件中形成熱匯截面,其結果和厚大截面一樣。例如.在鑄件較深部位的一個柱狀臍子處,可能需要設置型芯,而這樣就會造成冷卻緩慢。在不能設計進行修改的情況下,除非可以降低金屬溫度,或重新沒置澆口,最好的解決辦法是在型芯或鑄型截面處設置冷鐵。

(4)工藝設計時加工余量留得過大,不僅增加了切削加工的費用,還會把較致密的鑄件表層切削掉,并暴露出中心冷卻較慢的疏松部分。這種設計毫無可取之處,因為無論從鑄造還是從機械加工的角度來看都是不合理的,解決辦法是改變鑄件的設計。如果不允許更改設計,那么正確的方法則是采用冷鐵、控制澆注溫度及調整澆注系統。

(5)在厚截面處型芯設計不合適,型芯支撐不正確,或采用其他引起偏芯的技術,會造成鑄件截面的變化,從而引起晶粒粗大。

 

2

澆冒口系統

(1)未能實現順序凝固 澆注系統未能很好地實現順序凝固,通常是造成晶粒粗大的原因。對于截面變化急劇的鑄件,必須允分注意內澆口的數量和位置。為了進行補縮,在冒口的作用區保持灼熱的熔融金屬,會使厚截面的冷卻速度降低到產生粗大晶粒的程度。冒口設計不當,如冒口頸過長,冒口墊設計不當,或冒口尺寸太大,都會在較厚截面處造成過多熱量的匯集。

(2)易于造成熱匯的澆冒口分布 同樣,為了對厚截面進行補縮,?;嵩誥植殼蛟斐曬值娜攘炕慵?。例如,因為側冒口會造成厚截面的過熱并減緩冷卻速度,所以有時不便于在實際操作中使用。實際生產中需通過合理的冒口設計,盡可能減小冒口的尺寸。

(3)在內澆口或冒口與鑄件連接處造成局部熱節 內澆口或冒口頸部較短,對于補縮是有利的,但卻會使橫澆道或冒口太靠近鑄件,減緩了該部位的冷卻速度。而增大冒口頸部,又會給補縮帶來問題。因此最好的措施是采取有效的冒口設計,盡可能減少冒口的尺寸,不使橫澆道和冒口過于接近易于形成粗大品粒的關鍵截面,恰當地設置橫澆道和冒口,以實現補縮。

(4)內澆口數量不足 內澆口數量太少,不僅易于造成沖砂,同時還會造成局部熱節和粗大晶粒組織。這種現象普遍存在于所有的鑄造金屬中,即使是澆注溫度較低的鋁合金也會出現這種情況。在某些情況下,因為澆口數量太少,會導致產生縮松缺陷。這種縮松缺陷可能會掩蓋由于同樣原因造成的晶粒粗大的缺陷。實際上,當晶粒粗大缺陷嚴重惡化時,就變成了一種縮松缺陷,因而對這兩種缺陷的防治措施,常常是相同的。

 

3

型砂
 只有當型砂使型壁產生的位移足以導致增加臨界截面(易于形成粗大晶粒的截面)的截面尺寸時,型眇才是造成晶粒粗大缺陷的一個因素。由于在厚截面處的型壁移動可能最大,所以這種缺陷還是有可能產生的,此時所產生的品粒粗大缺陷和脹砂有關。
4

制芯
生產中應避免采用未烘透或空氣硬化的油砂芯,因為這種型芯可能會產生放熱反應,從而造成熱量過分匯集。這種情況或出現于大型鑄件,或出現于采用具有放熱性能粘接劑的厚大型芯。從某種意義來說,這種型芯起著一種高效率的絕熱體的作用,并把金屬熔液的冷卻速度減緩到了危險的程度。
5

造型

(1)缺少能促使加快冷卻速度的通氣孔就較厚的鑄件截面來說,鑄件的冷卻速度與通過型砂散出熱量的速度有關。排氣充分會有助于水氣迅速排出,從而產生一種致冷的效應。

(2)未設置激冷釘或冷鐵這種情況通常是因為粗心疏忽所致。

 

6

化學成分

從本質上來說,晶粒粗大和金屬的化學成分與冷卻速度的配合有關,因此選擇這種配合是非常重要的。如果冷卻速度難以調節,那么粗晶組織必定是起因于金屬的化學成分不當。由于金屬成分的重要性,現將每一種金屬簡述如下。

(1)灰鑄鐵和可鍛鑄鐵 
碳當量過高,碳和硅效應的數學計算,通??梢愿爬ㄎ篊E=C+1/3Si,晶粒粗大可能是因為碳過量或硅過量,或者碳硅過量所致。與硅相比,碳的效應相當其3倍,所以碳的做量變化,要比硅的同量變化危險得多。碳、硅的這種作用,既影響到可鍛鑄鐵,也影響到灰鑄鐵。對可鍛鑄鐵而言,晶粒粗大既不呈現為黑色,也不呈現出表示初生石墨的麻口,而是以一般的晶粒粗大的形式呈現,這是由于含碳或含硅量過高,或者二者均過高。磷也會對晶粒粗大產生影響。當wp=0.1%時,會加重縮孔缺陷,特別是在冷卻較緩慢的截面部位加重晶粒粗大缺陷的程度。

(2)鑄鋼 
在鑄鋼的熔化和脫氧操作中,加入了一些會延緩晶粒長大的元素,因此和鍛鋼相比,鑄鋼不太容易形成品粒粗大。因成分而引起品粒粗大的鑄鋼件,可通過退火或正火處理得到細化。

(3)鋁合金 
鐵雜質會使鑄鋁件品粒粗大,脆性增加,這類缺陷多數是由于熔化操作不當所致。在鋁合金中,特別是那些要求過熱的鋁合金,加入適量的細化品粒合金元素是必要的。

(4)銅合金 
銅合金中晶粒粗大的缺陷常被針孔、氣孔或縮松所掩蓋。銅合金因成分變化會造成品粒粗大,但通常總是先出現針孔、氣孔或縮松。
免責聲明:本文系網絡轉載,版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題,請與我們聯系,我們將根據您提供的版權證明材料確認版權并于接到證明的一周內予以刪除或做相關處理!

 




上一篇:減少鑄件缺陷的10大準則

下一篇:工廠車間管理的16大通病


{ganrao}