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2022

鑄件缺陷產(chǎn)生原因及解決方案

作者：

　　鑄件缺陷在日常中總是避免不了，但是我們能通過(guò)一些方法去降低鑄件缺陷的出現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，分為貫穿線性類(lèi)缺陷、孔洞類(lèi)表面缺陷和縮松類(lèi)內(nèi)部缺陷三種缺陷類(lèi)型。

　　1、貫穿線性類(lèi)缺陷

　　一般有裂紋、冷隔等，表面呈狹長(zhǎng)而細(xì)小的分裂現(xiàn)象，有連續(xù)、斷續(xù)，有直線、波浪形的，這類(lèi)缺陷分割了零件的連續(xù)性。

　　這類(lèi)缺陷深度往往不可測(cè)，即使補(bǔ)焊后，在使用過(guò)程中也可能導(dǎo)致裂紋早期擴(kuò)展，致使零件斷裂或泄漏，因此對(duì)于貫穿線性類(lèi)缺陷不允許修補(bǔ)。

　　產(chǎn)生原因：鑄件壁厚相差大；澆注系統(tǒng)開(kāi)設(shè)不當(dāng)；砂型與型芯的退讓新差等。

　　解決方案：降S可預(yù)防線性缺陷的發(fā)生。S量高于0．0010（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％）時(shí)，存在硅鋼板被氮化的可能性，由此造成鐵損惡化，產(chǎn)品降級(jí)。在這種情況下可添加Ni，Ni的添加量為Cu含量的1／2以上，控制以[MnS＋Cu2S]形態(tài)存在的S量在0．0010（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％）以下.

　　2、孔洞類(lèi)表面缺陷

　　孔洞類(lèi)表面缺陷，一般是指鑄件加工后暴露出來(lái)的氣孔、縮孔、砂眼、渣孔、缺肉等。此外，鑄件機(jī)加工后出現(xiàn)的表面磕碰、劃傷等也屬于此類(lèi)缺陷。這類(lèi)缺陷呈現(xiàn)孤立分布，形狀、大小不一，位置不一，有較大的隨機(jī)性。

　　這類(lèi)缺陷一般呈現(xiàn)對(duì)立分布，深度有限，可見(jiàn)度，又有基體支撐，有進(jìn)行修補(bǔ)的可能性。

　　產(chǎn)生原因：氣孔產(chǎn)生原因多為造型材料中水分過(guò)多或含有大量的發(fā)氣物質(zhì)；型砂和芯砂的透氣性差；澆注速度過(guò)快；砂眼產(chǎn)生原因則為型砂強(qiáng)度不夠；型砂緊實(shí)度不足；澆注速度太快等。

　　解決方案：以佛山國(guó)恒主要產(chǎn)品——灰鑄鐵缸體、缸蓋為例，在生產(chǎn)實(shí)踐中通過(guò)減少砂芯（型）發(fā)氣量、增加砂芯（型）排氣、提高澆注溫度、合理控制澆注時(shí)間等措施,達(dá)到了預(yù)防和降低灰鑄鐵缸體、缸蓋氣孔缺陷。

　　3、縮松類(lèi)內(nèi)部缺陷

　　縮松類(lèi)內(nèi)部缺陷，一般是指鑄件機(jī)加工后仍未明顯暴露出來(lái)的縮松、縮孔等缺陷，主要呈網(wǎng)狀或樹(shù)枝狀的孔洞。這類(lèi)缺陷如果與零件內(nèi)部管道及加工后的表面貫通，將導(dǎo)致零件內(nèi)部不致密及泄漏現(xiàn)象。

　　這類(lèi)缺陷有輕微貫通特性，容易導(dǎo)致零件泄漏，有進(jìn)行滲補(bǔ)的可能性。

　　如何修復(fù)鑄件的表面缺陷？有兩種方法，即熱焊補(bǔ)法和冷鑲補(bǔ)法。其中，熱焊補(bǔ)法通常有電焊、氣焊、金屬?lài)婂兊?，而冷鑲補(bǔ)方法有環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)、塞補(bǔ)、電刷鍍。

　　產(chǎn)生原因：鑄件在凝固過(guò)程中補(bǔ)縮不良；

　　解決方案：

　　1. 冒口補(bǔ)縮是優(yōu)先考慮的方法，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)即須通過(guò)合理選擇鑄件、冒口頸、冒口三者的模數(shù)關(guān)系，達(dá)到用冒口補(bǔ)縮的目的；但由于鑄件形狀的復(fù)雜性，理論計(jì)算與實(shí)際情況有較大差異，冒口、冒口頸的大小要經(jīng)過(guò)不斷地調(diào)整才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。冒口補(bǔ)縮主要分為保溫冒口和發(fā)熱冒口兩種。

　　2. 熔煉及澆注工藝的調(diào)整和控制

　　如果鑄件只有很小的微觀縮松或者顯微縮松，可以考慮通過(guò)調(diào)整和控制熔煉澆注工藝來(lái)解決。要注意的是，這種方法只適用于縮松或者顯微縮松比較輕微，x射線檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)每個(gè)鑄件都有這種缺陷，也就是出現(xiàn)縮松缺陷的鑄件比例不高時(shí)。

　　1、化學(xué)成分方面的控制①適當(dāng)提高CE。CE高，鐵液凝固過(guò)程中石墨化膨脹能力強(qiáng)，可以對(duì)鑄件起到一定的補(bǔ)縮作用；但提高CE的方法只能在鑄件性能滿足技術(shù)要求的前提下才能被采納。②對(duì)球鐵件要嚴(yán)格控制ω（Mg殘）量。為了得到較好的球化率，ω（Mg殘）量一般要高于0.03%，而由于Mg增大鐵液的收縮傾向，從防止縮松考慮，ω（Mg殘）量應(yīng)越低越好；兼顧到工藝控制的難度，實(shí)際生產(chǎn)中一般采用的控制范圍為0.035%~0.05%。③注意Sn的影響。一般情況下，Sn對(duì)珠光體的促進(jìn)作用是Cu的10倍，為了得到同樣的珠光體量，使用Sn的成本比使用Cu的成本低，但由于Sn增大收縮性?xún)A向明顯，易導(dǎo)致縮松或者顯微縮松缺陷。筆者公司有些曲軸鑄件加入Cu時(shí)，質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題，但加入Sn時(shí)，加工磨削后即可發(fā)現(xiàn)曲軸連桿軸頸部位出現(xiàn)了縮松缺陷，這說(shuō)明Sn對(duì)鑄件的收縮性影響較Cu大。

　　2、孕育劑的選擇采用適當(dāng)?shù)脑杏齽┮部梢愿纳瓶s松傾向，尤其是在改善顯微縮松方面效果更好。例如，采取加硫氧的孕育劑孕育，可以在一定程度上減輕顯微縮松。如我公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向機(jī)殼體，在使用一般的普通硅鐵孕育劑時(shí)，存在顯微縮松，導(dǎo)致疲勞試驗(yàn)不能通過(guò)；采用硫氧孕育劑后，顯微縮松情況得到改善，疲勞試驗(yàn)達(dá)到了用戶的技術(shù)要求。

　　3、澆注溫度選擇澆注溫度高低對(duì)補(bǔ)縮的利弊不能一概而論，因?yàn)殍T件結(jié)構(gòu)和補(bǔ)縮工藝不同，澆注溫度的影響也有所不同。一般情況下，若采用冒口補(bǔ)縮，較高的澆注溫度能夠提高冒口的補(bǔ)縮效果，若不采用冒口補(bǔ)縮，則應(yīng)該選擇較低的澆注溫度。澆注溫度的選擇與鑄件大小、壁厚有直接的關(guān)系。制動(dòng)鉗類(lèi)鑄件的澆注溫度1380~1430℃比較合適；而排氣管類(lèi)的薄壁件澆注溫度應(yīng)適當(dāng)高些，一般在1390~ 1450℃；曲軸類(lèi)厚大件溫度可適當(dāng)?shù)托?，但一般不能低?360℃。在批量生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)實(shí)踐數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果選擇出合理的澆注溫度控制范圍。通過(guò)熔煉澆注工藝調(diào)整解決補(bǔ)縮問(wèn)題應(yīng)在滿足鑄件其它技術(shù)要求的前提下進(jìn)行。例如調(diào)整澆注溫度應(yīng)考慮到對(duì)孕育效果、鑄件氣孔傾向等有影響；調(diào)整成分應(yīng)考慮到對(duì)力學(xué)性能的影響。冷鐵激冷冷鐵法解決縮孔缺陷的原理是使熱節(jié)部位快速冷卻。一般冷鐵只能將缺陷移位，即將缺陷移到非關(guān)鍵部位，而不能將缺陷消除，除非有足夠的補(bǔ)縮通道，實(shí)現(xiàn)順序凝固，才能將缺陷移到最后凝固的冒口中。冷鐵的應(yīng)用也比較常見(jiàn)，使用冷鐵可以達(dá)到減小冒口，提高工藝出品率的目的。

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