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铁型覆砂铸造曲轴常见废品及解决方法

  铁覆铸造新工艺具有节能、省材、优质、高产等工艺优势。特别是铁覆铸造球铁件,可有效地克服常见的缩孔、缩松和皮下气孔等缺陷,明显降低了废品率。但当生产情况不正常时,其气缩孔、夹渣、砂眼等缺陷也会较多,下面就常见的几种缺陷进行分析,希翼对大家有些用处。

  一、气缩孔

  (1)外貌特征

  铁覆铸造球铁件的气缩孔孔壁光滑、有氧化色、长条蠕虫状,经剖解表明,其尾端与铸件内腔相连。由于铁覆铸造的气缩孔往往在球铁件的心部缩松处形成,因此,其孔壁的局部表面也呈凹凸不平、比较粗糙的特征。经用放大镜观察其粗糙表面,发现有枝状晶网络存在,即缩松迹象。但就整体而言,它是个氧化色的“气窝”。

  (2)形成机理

  铁覆铸造的铸型,除分型面和射砂孔外,几乎全被铁型所包围,而与大气成隔绝状态。因此,它的浇注排气条件较差。如再采用发气量较大的桐油或糊精作砂芯的粘结剂,为手工造型方便,二者加入量又过多,使砂芯的发气量很大。再是球铁的碳当量偏低,收缩倾向较大,石墨化膨胀不够。这些是造成气缩孔的三个主要原因。

  气缩孔是由于砂芯的发气量大,并无排气孔,芯头排气不畅,未上涂料等因素,造成芯内高压的气流突破砂芯而浸入铁水中,气体来不及上浮外逸,最后停留在铸件内部而形成的。因它以浸入气体为主,所以,v8040威尼斯人com将它称为气缩孔。

  砂芯中的残留桐油燃烧,对砂芯和铁水的界面起着保温作用,促使砂芯中不定向气流逐渐积聚、增加气压、突破砂芯浸入铁水中,并随铁水填充铁型的流向生成泡核,逐渐沿着凝固结晶方向长大成气泡。这种气泡最易在球铁凝固结晶时形成,是由于铁覆铸造的铸件冷却速度较快(是砂型铸造的二倍),铸件的外壳形成较早;又因球铁是 “粥糊状”凝固,粘度较大,使气泡来不及上浮外逸所致。由S195曲轴砂芯可见,其中部是 “鸭蛋”形的发气源,二端为Φ14mm的细长芯头,成紧缩瓶口状,对芯内气体的排除非常不利。从v8040威尼斯人com-威尼斯人注册网址为用户设计并投产的1至6缸的球铁曲轴毛坯的剖解试验来看,也表明S195曲轴是最易产生气缩孔的。

  (3)防止措施

  铁覆铸造的铸型,由覆砂层和背衬的铁型组成,这种铸型的刚度很好。覆砂层的厚度基本均匀,一般只有几毫米厚,为分散性发气,对气缩孔的形成影响很小。实践表明,铁覆铸造的气源主要来自集中发气的砂芯。因此,设法降低砂芯的发气量,是防止气缩孔的关键。为降低砂芯的发气量,最好是采用低发气量覆膜砂以热芯盒制取砂芯,再是不用或少用高发气量的桐油和糊精作砂芯的粘结剂。控制桐油的加入量为1·5%~2·5%、糊精的加入量≤气针做出排气孔,控制芯头和芯座间隙0·11%~1·5%、膨润土加入量≤2·5%,烘干时间>1h,烘干温度200℃左右。对于隔夜受潮或上涂料的砂芯,应进行二次烘干;还应加强砂芯的排气措施,用蜡线或~0·2mm,以防铁水进入间隙中,堵塞排气通道,并在离覆砂层10~15mm处,在铁型的分型面上加工Φ8mm的排气孔,保证芯头排气通畅。另一方面,在不出现石墨漂浮的前提下,尽量提高碳当量和增加孕育处理效果,充分利用铁覆铸造铸型刚度大和石墨化膨胀产生的自补效果,把气缩孔挤压到最小的范围。在浇注时,因型内空气被迅速加热膨胀,使型内气压迅速上升,这对铁覆铸造的浇注排气极为不利。因此应在铸型的最高点设置排气孔,并及时引火,把型内气体及时引出型外;再适当地提高浇注温度,以降低铁水的表面张力和粘度,同时降低浇注速度,以便型内气体的排除,这对防止气缩孔缺陷,也是行之有效的。

  二、夹渣

  (1)外貌特征

  由于铁覆铸造球铁件的冷却速度较快,相对而言,铸件的外壳形成就较早,因此,夹渣位于离表面2~4mm之间,机加工后,经磁粉探伤才能发现。夹渣一般分布在铸型的上部或砂芯的下部和铸件的死角处,渣不易上浮的部位。可用硫印加以鉴定。

  (2)形成机理

  因铁水扒渣不净、挡渣不及时、浇注系统挡渣不良等因素,造成渣直接随铁水流入铸型中形成的,称为一次夹渣;由铁水输送、转包、浇注不平稳等因素,造成铁水飞溅,使镁、稀土、锰等继续氧化而形成的,称为二次夹渣。对夹渣区进行金相检查和电子探针分析,发现有未熔的硅铁存在,局部含硅量最高达70%,并有MgO、MgS、MnO等并存。

  (3)防止措施

  在保证铁水球化的前提下,尽量减少稀土、镁中间合金的加入量,控制残留镁量为0·02%~0·04%;尽量扩大横浇道的截面比,使渣能在横浇道中充分上浮;浇注平稳、避免铁水飞溅,防止二次夹渣;采用过滤网撇渣,并及时挡渣,用茶壶包浇注;球铁高温处理后,暴露液面,适当静置,既有利于渣能充分上浮,也便于选择较低的浇注温度,这是不可忽视的原则;采用定量瞬时孕育工艺,选用2~3mm的硅铁颗粒(绝对不能用硅铁粉),并将硅铁预热200℃以上再使用。

  三、砂眼

  (1)外貌特征

  铁覆铸造球铁件的砂眼很易与夹渣缺陷混淆,但因二者的填充物不同,故可用硫印,加以鉴定。

  (2)形成机理

  铁覆铸造铸型的覆砂层,选用2123酚醛树脂砂,射砂成型。对2123酚醛树脂砂的性能测试表明:覆砂层的强度与其表面的颜色有密切关系。即黄色的覆砂层其强度会随温度的升高而加强;棕色的覆砂层强度最好;当覆砂层出现咖啡色时,其强度会随温度的进一步升高而降低。此时用手擦覆砂层,会出现枯砂(浮砂),并在浇注后,随着铸型温度的升高,其强度会进一步下降,这是造成砂眼的主要原因。

  (3)防止措施

  控制覆砂层厚度基本均匀,一般不少于3mm;合箱时,清除铸型内的浮砂;控制铁型和型板的预热温度为250 ~300℃,并使铁型的预热温度高于型板的预热温度,避免相反的情况;选择黄色或棕色的覆砂层,避免咖啡色的覆砂层出现;选用天然的圆形石英砂: SiO2>85%,含泥量<0·5%,耐火度达1500℃,规格50/100;对于重复使用的铁型,当其表面温度高于300℃时,应强制冷却后,再覆砂造型。

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