球铁铸件常见缺陷的解决方法

时间:2021-05-24 16:11 作者:泊头亚晟 点击:

 

球铁是近40年来我国发展起来的重要铸造金属材料。由于球状石墨造成的应力集中小,对基体的割裂作用也较小,故球铁的抗拉强度,塑性和韧性均高于其他铸铁。

  缩松、夹渣、皮下气孔、球化不良及衰退,这些缺陷影响铸件性能,使铸件废品率增高。为了防止这些缺陷的发生,有必要对其进行分析并且精密铸造,总结出各种影响因素,提出防止措施,才能有效降低缺陷的产生,提高铸件的力学性能及生产效益。

  1.缩孔缩松  影响因素:1)碳当量:提高碳量,增大了石墨化膨胀,可减少缩孔缩松。此外,提高碳当量还可提高球铁的流动性,有利于补缩。2)磷:铁液中含磷量偏高,使凝固范围扩大,同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给,以及使铸件外壳变弱,因此有增大缩孔、缩松产生的倾向。3)稀土和镁:稀土残余量过高会恶化石墨形状,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素,阻碍石墨化。残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向,使石墨膨胀减小,故当它们的含量较高时,亦会增加缩孔、缩松倾向。4)壁厚:当铸件表面形成硬壳以后,内部的金属液温度越高,液态收缩就越大,则缩孔、缩松的容积不仅绝对值增加,其相对值也增加。若壁厚变化太突然,孤立的厚断面得不到补缩,使产生缩孔缩松倾向增大。5)温度:浇注温度高,有利于补缩,但太高会增加液态收缩量,对消除缩孔、缩松不利,应根据具体情况合理选择浇注温度,一般以13001350℃为宜。6)砂型的紧实度:若砂型的紧实度太低或不均匀,以致浇注后在金属静压力或膨胀力的作用下,产生型腔扩大的现象,致使原来的金属不够补缩而导致铸件产生缩孔缩松。7)浇冒口及冷铁:若浇注系统、冒口和冷铁设置不当,不能保证金属液顺序凝固;另外,冒口的数量、大小以及与铸件的连接当否,将影响冒口的补缩效果。

  防止措施:1)控制铁液成分:保持较高的碳当量(>3 9%);尽量降低磷含量(<0 08%);降低残留镁量(<0 07%);采用稀土镁合金来处理,稀土氧化物残余量控制在0 02%0 04%2)工艺设计要确保铸件在凝固中能从冒口不断地补充高温金属液,冒口的尺寸和数量要适当,力求做到顺序凝固。3)必要时采用冷铁与补贴来改变铸件的温度分布,以利于顺序凝固。4)浇注温度应在13001350℃,一包铁液的浇注时间不应超过25min,以免产生球化衰退。5)提高砂型的紧实度,一般不低于90;撞砂均匀,含水率不宜过高,保证铸型有足够的刚度。

  2.夹渣 影响因素:1)硅:硅的氧化物也是夹渣的主要组成部分,因此尽可能降低含硅量。2)硫:铁液中的硫化物是球铁件形成夹渣缺陷的主要原因之一。硫化物的熔点比铁液熔点低,在铁液凝固过程中,硫化物将从铁液中析出,增大了铁液的粘度,使铁液中的熔渣或金属氧化物等不易上浮。因而铁液中硫含量太高时,铸件易产生夹渣。3)稀土和镁:近年来研究认为夹渣主要是由于镁、稀土等元素氧化而致,因此残余镁和稀土不应太高。4)浇注温度:浇注温度太低时,金属液内的金属氧化物等因金属液的粘度太高,不易上浮至表面而残留在金属液内;温度太高时,金属液表面的熔渣变得太稀薄,不易自液体表面去除,往往随金属液流入型内。而实际生产中,浇注温度太低是引起夹渣的主要原因之一。此外,浇注温度的选取还应考虑碳、硅含量的关系。5)浇注系统:浇注系统设计应合理,具有挡渣功能,使金属液能平稳地充填铸型,力求避免飞溅及紊流。6)型砂:若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料,它们可与金属液中的氧化物合成熔渣,导致夹渣产生;砂型的紧实度不均匀,紧实度低的型壁表面容易被金属液侵蚀和形成低熔点的化合物,导致铸件产生夹渣。

  防止措施:1)控制铁液成分:尽量降低铁液中的含硫量(<0 06%),适量加入稀土合金(0 1%0 2%)以净化铁液,尽可能降低含硅量和残镁量。2)熔炼工艺:要尽量提高金属液的出炉温度,适宜的镇静,以利于非金属夹杂物的上浮、聚集。扒干净铁液表面的渣子,铁液表面应放覆盖剂(珍珠岩、草木灰等),防止铁液氧化。选择合适的浇注温度,最好不低于1350℃。3)浇注系统要使铁液流动平稳,应设有集渣包和挡渣装置(如滤渣网等),避免直浇道冲砂。4)铸型紧实度应均匀,强度足够;合箱时应吹净铸型中的砂子。

  3.石墨漂浮 影响因素:1)碳当量:碳当量过高,以致铁液在高温时就析出大量石墨。由于石墨的密度比铁液小,在镁蒸汽的带动下,使石墨漂浮到铸件上部。碳当量越高,石墨漂浮现象越严重。2)硅:在碳当量不变的条件下,适当降低含硅量,有助于降低产生石墨漂浮的倾向。3)稀土:稀土含量过少时,碳在铁液中的溶解度会降低,铁液将析出大量石墨,加重石墨漂浮。4)球化温度与孕育温度:为了提高镁及稀土元素的吸收率,球化处理时最适当的铁液温度是13801450℃。5)浇注温度:一般情况下,浇注温度越高,出现石墨漂浮的倾向越大,这是因为铸件长时间处于液态有利于石墨的析出。6)滞留时间:孕育处理后至浇注完毕之间的停留时间太长,为石墨的析出提供了条件,一般这段时间应控制在10min以内。

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