鑄鐵平臺生產過程中鑄造缺陷防止與解決方案下
2019年09月17日
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氣孔的形成來源于氣體。消失模鑄造鑄鐵平臺上的氣孔主要是由泡沫汽化產生的氣體侵入金屬液析出而形成的侵入性氣孔，以及鋼液中帶入的析出性氣孔。
1.侵入性氣(qi)孔的成因
侵入性氣孔是消(xiao)失模鑄造鑄鐵平(ping)臺鑄件氣孔產生的主要形式(shi)，其形成(cheng)原因有以(yi)下幾方面。
（1）澆(jiao)注過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，澆(jiao)注時(shi)間過(guo)(guo)(guo)短，充型過(guo)(guo)(guo)快(kuai)，泡(pao)沫塑料模(mo)樣不能(neng)被(bei)迅速汽化，裂解的液態產物進(jin)入金(jin)屬液中(zhong)(zhong)，鑄件凝(ning)固(gu)后，氣體不能(neng)被(bei)排(pai)出，而在鑄件中(zhong)(zhong)形成氣孔。
（2）泡沫塑料(liao)模樣(yang)的(de)發(fa)氣(qi)量隨澆(jiao)注(zhu)溫度的(de)升(sheng)(sheng)高而急劇(ju)(ju)zengda，圖(tu)2為澆(jiao)注(zhu)時氣(qi)體壓(ya)(ya)力(li)隨澆(jiao)注(zhu)時間的(de)變化，可以看出(chu)，澆(jiao)注(zhu)的(de)瞬(shun)間氣(qi)體壓(ya)(ya)力(li)急劇(ju)(ju)升(sheng)(sheng)高，由于鑄鋼澆(jiao)注(zhu)溫度較高，澆(jiao)注(zhu)時瞬(shun)間發(fa)氣(qi)量很大，氣(qi)體不能被及時排出(chu)， 別是鋼液在紊流狀態時將氣(qi)體卷入其(qi)中(zhong)，形(xing)成(cheng)氣(qi)孔(kong)。
（3）粘(zhan)接(jie)(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)料(liao)模樣用(yong)(yong)粘(zhan)結(jie)劑使用(yong)(yong)不當是(shi)形成(cheng)侵入性氣(qi)孔的(de)(de)重(zhong)要原因。實際生產(chan)(chan)中(zhong)發現，鑄鋼(gang)件在泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)料(liao)模樣粘(zhan)接(jie)(jie)處往往產(chan)(chan)生大量的(de)(de)氣(qi)孔。如果(guo)用(yong)(yong)插(cha)接(jie)(jie)或鋼(gang)釘連接(jie)(jie)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)料(liao)模樣，該處 不會產(chan)(chan)生氣(qi)孔。這是(shi)由(you)于連接(jie)(jie)處使用(yong)(yong)了較多的(de)(de)粘(zhan)結(jie)劑，無論(lun)用(yong)(yong)851膠還(huan)(huan)是(shi)AB膠，其密度是(shi)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)料(liao)的(de)(de)幾倍甚(shen)至幾十倍，其汽化速度遠(yuan)比(bi)泡(pao)(pao)沫(mo)(mo)塑(su)(su)料(liao)慢(man)且汽化溫度高(gao)，當膠還(huan)(huan)沒有汽化時金(jin)屬液上升而將膠裹(guo)住(zhu)，在隨后(hou)的(de)(de)冷卻(que)過程中(zhong)不斷汽化，從而在鑄鐵(tie)平臺(tai)鑄件中(zhong)形成(cheng)氣(qi)孔。
（4）水(shui)分(fen)也(ye)是(shi)(shi)(shi)形成鑄鐵平臺(tai)氣孔(kong)的(de)(de)(de)(de)因素之一(yi)(yi)，澆(jiao)注時(shi)水(shui)分(fen)的(de)(de)(de)(de)來源主要(yao)有以下幾方(fang)面：一(yi)(yi)是(shi)(shi)(shi)涂(tu)料沒有烘(hong)干，或是(shi)(shi)(shi)由(you)于(yu)水(shui)基涂(tu)料中(zhong)(zhong)含有CMC、聚乙(yi)烯(xi)醇、白乳膠、淀粉等youji粘結(jie)(jie)(jie)劑(ji)，如果掛(gua)有涂(tu)料的(de)(de)(de)(de)模(mo)樣烘(hong)干后不能及時(shi)澆(jiao)注， 會吸收(shou)空氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)水(shui)分(fen)。另(ling)外，涂(tu)料的(de)(de)(de)(de)膨潤(run)土(tu)等懸浮劑(ji)多含有結(jie)(jie)(jie)構水(shui)和結(jie)(jie)(jie)合(he)水(shui)，由(you)于(yu)模(mo)樣烘(hong)干溫度一(yi)(yi)般只有40℃左右，其結(jie)(jie)(jie)構水(shui)和結(jie)(jie)(jie)合(he)水(shui)一(yi)(yi)般仍(reng)存留于(yu)涂(tu)料中(zhong)(zhong)，這部分(fen)水(shui)分(fen)在高溫鋼液的(de)(de)(de)(de)作用下汽化；二(er)是(shi)(shi)(shi)泡沫塑料模(mo)樣由(you)于(yu)干燥不充分(fen)，泡沫粒珠(zhu)中(zhong)(zhong)仍(reng)殘(can)留較多的(de)(de)(de)(de)水(shui)蒸氣；三是(shi)(shi)(shi)來自型(xing)砂中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)水(shui)分(fen)。
2.析出性氣孔的成(cheng)因
析出(chu)性氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)是(shi)指在熔煉(lian)過程(cheng)中(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)液吸氣(qi)(qi)(qi)，在金(jin)(jin)屬(shu)凝固過程(cheng)中(zhong)，多(duo)金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)析出(chu)而形成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。當(dang)金(jin)(jin)屬(shu)液吸入水蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)時，在高溫金(jin)(jin)屬(shu)液的(de)熱作用下，水裂(lie)解產生氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)溶(rong)解后裂(lie)解成(cheng)氫(qing)原子，這些原因在金(jin)(jin)屬(shu)液的(de)凝固過程(cheng)中(zhong)重新聚合，生成(cheng)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)，無法(fa)排出(chu)， 形成(cheng)了析出(chu)性氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)缺陷。這種氣(qi)(qi)(qi)孔(kong) 點：氣(qi)(qi)(qi)壁比較(jiao)光滑，有(you)金(jin)(jin)屬(shu)光澤(ze)，氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)比較(jiao)小但數(shu)目較(jiao)多(duo)。
二、解決鑄鐵平臺（鑄鐵平板）氣孔的措施
由(you)以上(shang)分析可知，澆注(zhu)過(guo)程中，澆注(zhu)時間過(guo)短，充型過(guo)快，泡(pao)沫塑料模樣不(bu)(bu)能(neng)被迅速汽化，粘接泡(pao)沫塑料模樣用粘結(jie)劑(ji)使用不(bu)(bu)當，是造成鑄(zhu)鐵平臺鑄(zhu)件氣孔(kong)的(de)主(zhu)要原因。另外，澆注(zhu)系統設計不(bu)(bu)合理，還有模樣、涂料及澆注(zhu)等(deng)方面(mian)的(de)因素。
1.減少泡沫塑料模樣的發(fa)氣量，降(jiang)低發(fa)氣速度
（1）在(zai)保證模(mo)樣(yang)強度(du)、剛度(du)的前(qian)(qian)提(ti)下，盡量減(jian)少(shao)(shao)模(mo)樣(yang)的密度(du)，從而減(jian)少(shao)(shao)發(fa)氣量；將直澆道、冒口(kou)及(ji)厚大部位做成空心塑料模(mo)樣(yang)（目(mu)前(qian)(qian)我廠(chang)采用的泡(pao)沫塑料密度(du)為(wei)0.018~0.020g/cm3）。
（2）減少(shao)澆注系統的尺寸，降(jiang)低澆注速(su)度從而降(jiang)低聚苯乙烯(xi)的發氣(qi)速(su)度，使產生(sheng)的氣(qi)體(ti)通過涂料層得以及時排出而不進(jin)入鋼(gang)液。模樣充足的汽化(hua)時間(jian)也使其(qi)汽化(hua)率提高，減少(shao)了聚集在鋼(gang)液與涂料層界面的液態殘留物，避免在輪緣的側面形成氣(qi)孔。
2.使用發氣量低(di)的粘結劑
粘(zhan)結(jie)(jie)劑用量(liang)越少越好，好冒口與產品(pin)整體一次成形(xing)，或使(shi)用插接或鋼釘(ding)(ding)連接，或粘(zhan)結(jie)(jie)劑與鋼釘(ding)(ding)聯合使(shi)用。
3.保證(zheng)涂料質量(liang)
（1）選用高溫透氣(qi)(qi)性(xing)好的(de)(de)(de)涂料，增(zeng)加(jia)涂層的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)和潤濕性(xing)，降(jiang)低氣(qi)(qi)隙空腔的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)壓(ya)，以保證鑄鐵平臺金屬(shu)液平穩(wen)充型。在(zai)干(gan)(gan)砂消(xiao)失模鑄造(zao)(zao)中，由(you)于使用干(gan)(gan)砂造(zao)(zao)型，干(gan)(gan)砂透氣(qi)(qi)性(xing)遠(yuan)高于涂料的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)，涂料的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)主要取決于涂料透氣(qi)(qi)性(xing)的(de)(de)(de)大小。當涂料透氣(qi)(qi)性(xing)較小時(shi)，涂料的(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)性(xing)遠(yuan)小于模樣(yang)的(de)(de)(de)熱解速(su)度，合(he)金液流前的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)隙中的(de)(de)(de)壓(ya)力很(hen)高，合(he)液態金屬(shu)流動前沿很(hen)不穩(wen)定，造(zao)(zao)成卷(juan)氣(qi)(qi)與(yu)吸氣(qi)(qi)。
（2）涂(tu)(tu)料掛涂(tu)(tu)要均勻，具有(you)高的(de)高溫強度(du)，以(yi)減少涂(tu)(tu)層厚度(du)，一般控制在0.5~1mm即可(ke)。
（3）涂層應充分烘(hong)干，烘(hong)干的模樣應及時澆注，避免(mian)受潮(chao)。
4.選擇正(zheng)確的澆(jiao)注工藝
（1）澆注位置應盡量使重要的(de)大(da)表面處于豎直或傾斜狀態，有利于金(jin)屬(shu)液的(de)平(ping)穩充(chong)型和塑料模樣的(de)逐漸汽化，使氣(qi)隙壓(ya)力較(jiao)小及保(bao)持平(ping)衡。
（2）澆(jiao)注(zhu)(zhu)系統優先選用封閉式的底注(zhu)(zhu)、階梯澆(jiao)注(zhu)(zhu)或側注(zhu)(zhu)，保證金屬液的平穩流動及避(bi)免澆(jiao)注(zhu)(zhu)過(guo)程中大量空氣進入(ru)型(xing)腔。
（3）提高(gao)金屬(shu)液的(de)澆注(zhu)溫度，減小澆注(zhu)速度，有利于泡沫(mo)塑料(liao)模樣的(de)充分汽化和(he)迅速地排出。實踐證(zheng)明提高(gao)澆注(zhu)溫度可youxiao地減小氣(qi)孔等一系列鑄造缺陷。鑄鋼件(jian)澆注(zhu)溫度應(ying)在1600℃以上(shang)，此時(shi)應(ying)保(bao)證(zheng)涂(tu)料(liao)有較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)高(gao)溫強度，否則會導致較(jiao)(jiao)嚴重的(de)粘(zhan)砂。
（4）堅持“慢(man)-快(kuai)-慢(man)”的澆(jiao)注原則。先用小流量金(jin)屬(shu)液(ye)(ye)點通直澆(jiao)道，在用大流量快(kuai)速充滿澆(jiao)口杯封閉直澆(jiao)道，保(bao)證真空(kong)度(du)，直到(dao)澆(jiao)口杯金(jin)屬(shu)液(ye)(ye)不(bu)在下沉時(shi)為止。由澆(jiao)入的鋼液(ye)(ye)量估計液(ye)(ye)面快(kuai)達(da)到(dao)鑄件頂面時(shi)，放慢(man)澆(jiao)注速度(du)，減少金(jin)屬(shu)液(ye)(ye)流量，保(bao)證金(jin)屬(shu)液(ye)(ye)中的或(huo)(huo)可能(neng)侵入的氣體逸(yi)出涂層或(huo)(huo)從金(jin)屬(shu)液(ye)(ye)析出。
5.澆注前應對鋼(gang)液進行充分除氣(qi)
（1）清(qing)潔爐料， 別是鐵銹嚴(yan)重的(de)爐料應(ying)經除銹處理。
（2）快速熔(rong)煉(lian)，縮短高溫熔(rong)煉(lian)時間(jian)。
（3）充分脫氧，用鋁(lv)量一般為0.04～0.06，不超(chao)過0.15。
另外，型(xing)(xing)砂(sha)要干燥，不使(shi)用含水分(fen)或潮濕的型(xing)(xing)砂(sha)。鑄鐵平臺的真空負壓度(du)一般應(ying)控(kong)制在(zai)0.05～0.06MPa為(wei)宜。
通過(guo)以(yi)上綜合措施(shi)的實施(shi)，不但基本解決了鑄鐵(tie)平臺的氣(qi)孔缺陷，同時(shi)還減少其他品(pin)種(zhong)鑄鐵(tie)件氣(qi)縮(suo)孔現象，成品(pin)率達90以(yi)上。
