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低压铸造常见缺陷及预防知识

日期:2022/11/23 10:41:00  阅读:61 次

低压铸造常见缺陷及预防知识

一、气孔:

1、特征

(1)气孔:铸件内部由气体形成的孔洞类缺陷。其表面一般比较光滑,主要呈梨形、圆形或椭圆形。一般不在铸件表面露出,大孔常孤立存在,小孔则成群出现。

(2)皮下气孔:位于铸件表皮下的分散性气孔。为金属液与砂型(铸型、湿芯、涂料、表面不干净的冷铁)之间发生化学反应产生的反应性气孔。形状有针状、蝌蚪状、球状、梨状等。大小不一,深度不等。通常在机械加工或热处理后才能发现。

(3)气窝(气坑式表面气孔):铸件表面凹进去一块较平滑的气孔。 (4)气缩孔:分散性气孔与缩孔和缩松合并而成的孔洞类铸造缺陷。

(5)针孔:一般为针头大小分布在铸件截面上的析出性气孔。铝合金铸件中常出现这类气孔,对铸件性能危害很大。

① 点状针孔:此类针孔在低倍显微组织中呈圆点状,轮廓清晰且互不相连,能清点出每平方厘米面积上的针孔数目并测得针孔的直径。这类针孔容易和缩孔、缩松相区别。点状针孔由铸件凝固时析出的气泡所形成,多发生于结晶温度范围小,补缩能力良好的铸件中,如ZL102合金铸件中。当凝固速度较快时,离共晶成分较远的ZL105合金铸件中也会出现点状 针孔。


② 网状针孔:此类针孔在低倍显微组织中呈密集相联成网状,伴有少量较大的孔洞,不易清点针孔数目,难以测量针孔的直径,往往带有末梢,俗称“苍蝇脚”。结晶温度宽的合金,铸件缓慢凝固时析出的气体分布在晶界上及发达的枝晶间隙中,此时结晶股价已形成,补缩通道被堵塞,便在晶界上及枝晶间隙中形成网状针孔。

③ 混合型针孔:此类针孔点状针孔和网状针孔混杂一起,常见于结构复杂、壁厚不均匀的铸件中。

针孔可按国家标准分等级,等级越差,则铸件的力学性能越低,其抗蚀性能和表面质量越差。当达不到铸件技术条件所允许的针孔等级时,铸件将被报废,其中网状针孔割裂合金基体,危害性比点状针孔大。

(6)表面针孔:成群分布在铸件表层的分散性气孔。其特征和形成原因与皮下气孔相同,通常暴露在铸件表面,机械加工1~2mm后即可去掉。 (7)呛火(呛孔):浇注过程中产生的大量气体不能顺利排出,在金属液内发生沸腾,导致在铸件内产生大量气孔,甚至出现铸件不完整的缺陷。


2.气孔分类

(1)析出性气孔:这类气孔均匀分布在内部靠近浇口处、冒口处、热节等温度较高的区域,气孔细小而分散,经常同缩孔共存。

析出:即铝水中含气,未彻底除净,凝固过程中析出。

(2)反应性气孔:这类气孔均匀分布在型壁与铸件的接触面上。气孔表面光滑,呈银白色(铸钢件)、金属光亮色或暗色。

反应:铸型、型芯、冷铁、涂料等含有与铝水发生反应而产生气体的物质。 (3)侵入性气孔:这类气孔分布在铸件上部,孔大而光滑。 侵入:型腔中的气体,未及时排出型外,而侵入到铸件中。 3.气孔形成机理

低压铸造的铸型基本上是密封的,金属液充型比较快,气体来不及排出,包在铸件中形成气孔或针孔。

(1)金属液中溶解的气体析出——析出性气孔(针孔),金属熔化时所含有的气体,当液态金属冷却和凝固时,因气体溶解度下降析出气体,来不及排除,使铸件产生气孔。

铝液中的气体,夹杂含量高、精炼效果差、铸件凝固速度低。

(2)湿芯、涂料、表面不干净的冷铁,浇注受热后产生的气体——反应性气孔(皮下气孔),型壁物质同液态金属之间或在液态金属内部发生化学反应所产生的气孔。

(3)型腔中的气体,未及时排出型外——侵入性气孔(单个大气孔),由于铸件工艺设计不合理,如铸型或型芯排气不畅,或者是由于操作不小心,如浇注时堵死气眼(浇注速度太快),型腔中的气体被憋在铸件中所引起。 4、防治措施

(1)严格执行熔炼操作规程,避免金属液吸气,并认真除气。防止析出性气孔

① 金属原材料及回炉料应干燥、无锈蚀、无油污等,使用前要预热。 ② 熔炼温度不宜过高。金属液熔炼温度越高,则溶解在其中的气体量(主要是氢气)就越多。因此,应严格控制熔炼温度,对有色合金尤为如此。

③ 任何种类的金属其熔炼时间都应尽可能缩短,以防时间过长的熔炼使液态金属吸气量增大,某厂生产铝铁锰黄铜铸件,2.5h熔清出炉,浇注的铸件的气密性均合格;但6h熔清出炉后浇注的铸件,在工艺不变的前提下铸件全部因气密性不合格而报废。当恢复熔清时间后铸件的气密性全部合格,这充分说明熔炼时间长短对铸件气密性的影响。


④ 含铝的合金应尽可能不用工频炉熔炼,因为这种炉子的搅拌能力极强,而铝与空气接触很易氧化成Al2O3,并进入液态金属中成为熔渣,也为气体的析出提供机会。同时也容易与H2O发生反应,使液态金属吸入氢气H2。若使用电阻反射炉、远红外线加热炉,甚至用燃油或煤气的反射炉熔炼都可以。实践证明:用这些炉子熔炼的铝合金含气量、杂质量都较少。

⑤ 投料时应先投入熔点低的料,依次投入熔点高的料。这样会使金属吸气量少,其原因就在于炉料与空气接触面积和时间均减少。

⑥ 液态金属去气后应立即扒渣,而后浇注,不可停留过久,以防再吸气。 ⑦ 用六氯乙烷或氩气精炼去气或真空去气。

(2)尽量减少涂料、砂芯、金属型(芯)等的发气量。选择质量好的发气量小的涂料,铸型和型芯涂料后要充分烘干。防止反应性气孔

① 涂料的种类应选择合适,涂料的发气量不能高。涂料也具有一定的排气性。

② 铸型与型芯应先预热,然后再喷涂涂料,结束后必须要烘透方可使用。 ③ 涂料喷涂后不能抹光。凡涂料脱落处,应立即补喷。 ④ 砂芯必须彻底烘干才能使用。

⑤ 金属型和冷铁表面应平整光洁,并经烘干后使用。

(3)改善铸型和型芯的排气条件。可根据铸件的特点,综合考虑铸件的充型情况,选择合理的排气位置及不同的排气措施:排气槽、排气片、排气针、排气塞、排气孔等进行排气。

(4)选择合适的充型速度,力求金属液平稳充型,防止卷入气体。金属液上升速度一般控制在50mm/s。即重力铸造所讲的合理的浇注工艺:浇注温度、模具温度、浇注速度、浇注时间等。

二、缩孔和缩松

1、收缩缺陷:金属凝固收缩时,由于金属液未对铸件有效补缩而产生的缺陷。包括缩孔、缩松、缩陷、缩沉等。 1、特征:

① 缩孔:在铸件上有形状极不规则的孔,孔壁粗糙并带有枝状晶,称缩孔缺陷。多出现在铸件最后凝固部位。

② 缩松:铸件断面上有分散而细小的缩孔,有时借助放大镜,称缩松缺陷。如用低压铸造生产铝活塞时,有时在活塞顶部出现缩松。

③ 疏松:铸件缓慢凝固区出现的很细小的孔洞。分布在枝晶内和枝晶间,是弥散性气孔、显微缩松、组织粗大的混合缺陷,使铸件致密性降低,易造成渗漏。

④ 缩陷:铸件的厚端面或断面交接处上平面的塌陷现象。缩陷的下面有时有缩孔,缩陷有时也出现在内缩孔的附近。

⑤ 缩沉:使用水玻璃石灰石砂型生产铸件时产生的一种铸件缺陷,其特征为铸件断面尺寸胀大。

⑥ 缩裂:由于铸件补缩不当、收缩受阻或收缩不均匀而造成的裂纹。可能出现在刚凝固之后或在更低的温度。


2、产生原因:


缩孔和缩松形成的原因是:金属液在凝固过程中,由于合金的液态收缩和凝固收缩,即体积收缩造成的体积亏损得不到补偿,即得不到补缩,往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞。与一般重力浇注不同,低压铸造是从下向上充型,浇口在下部。为使铸件得到足够的补缩,就必须形成自上而下的顺序凝固,即远离浇道处先凝固,浇道处最后凝固,否则就会产生缩孔、缩松缺陷。


3、防止措施:(同时凝固或顺序凝固)


由于低压铸造、差压铸造都是反重力铸造,重力时刻都在妨碍补缩,因而无论对于砂型铸造还是金属型铸造、无论对于同时凝固还是顺序凝固的铸件,液面加压控制系统质量的好坏,都是决定铸件致密性的关键环节。尤其是对于薄壁件金属型铸造,凝固时间本来就不长。当充型到型顶时液态金属中固相分数已经占有相当大的比例,此时应立即急速升压,以便克服重力的负作用,进行补缩。这时铸件致密性是极为关键的时刻。目前有些液面加压控制系统在关键时刻仍旧按充型速度缓慢加压,还有些控制系统则更糟,它们在压力低时还能正常升压,但压力越高升压速度也越慢。即所谓开口向下的抛物线充型。


其后果是恰好贻误了补缩的良机。当液态金属凝固已基本结束,控制系统才将增压补缩的压力升起,显然为时已晚,这对铸件的致密度不会起到良好的作用。生产中有时补缩压力已经很高(可达0.2MPa),但铸件仍有缩松缺陷,致使打压渗漏率太高。在补缩通道合理时,这主要是因为控制系统增压的时机没控制好,而不是所谓“补缩压力大小对铸件致密性影响不大”的错误说法,例如:某厂试生产一种较大的薄壁件,试制两年多没铸出合格的铸件,毛病出在铸件缩松多,致密性差,打压渗漏严重。


当将老式的液面加压控制系统换成闭环反馈的“CLP-3”型低压铸造液面加压控制系统后,情况大变,原工艺没有大改动,就生产出合格的铸件。以上就是低压铸造常见缺陷及预防知识的相关内容,想要了解更多信息请访问:http://www.gwmoqieji.com/ 



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