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      鑄鋼件常见质量问题及主要影响因素

大綱

一.質量問題分類

二.如何保證鑄件的形狀尺寸

三.砂孔(夾砂)的形成原因及防止措施

四.渣孔(夾渣)的形成及防止

五.氣孔的形成及防止

六.縮孔縮松的産生原因和防止

七.粘砂

八.裂紋   

 

一.鑄鋼件質量問題分類

 

1.材質類

(1)化學成分

 一般認爲化學成分由熔煉可決定,基本上是這樣,但也不完全如此,成品棒的化學成分合格了,鑄件不能說一定合格。

 A.取樣的不均勻性

   中频炉熔炼的优势之一是化学成分均匀,好操作,但也要在加入合金后停留一段时间,才能取样分析。

 B.化驗技術

  试样表面要磨下一定深度。

  试样面一定要平整,避免用影响分析准确度的砂轮,如碳化硅砂轮会影响定碳的准确度。

  标准棒块选用要正确,分析前要标定。

  C.炉内的化学成分变化

    已化验合格的钢水长时间放在炉内,成分会变化。

  D.出钢时钢水成分的变化,某些元素如:Si,Mn, Cr会烧损

  E.钢水包对钢水成分的影响

   前一包中残余钢水会污染下一包的钢水成分,特别是产生含碳量低的不锈钢时很明显,碳容易上升,要求浇注后钢水包一定要用氧气吹干净,不能结包底,结包壁,也不要留有残渣,钢包一定要烘烤好(800℃以上)

  针对D,E两条,要统计出钢成品试棒与试棒化学成分(主要是C,Mn,Si)的变化规律。

  有意识控制出钢时的化学成分。

(2)機械性能

   A.热处理

    化学成分决定后,热处理是影响机械性能的关键因素,要

    有正确的热处理工艺和正确的操作方法。化学成分影响热        处理工艺,因此同种牌号的钢种化学成分波动不能大。

    热处理后的试棒毛坯不能用热加工的方法来加工,用线切割取样后要用机械加工的方法把热影响层加工掉。

   C.正确的试验方法

2.形狀尺寸類

  A.工艺的正确性 

    铸件的非正常的变形和尺寸变化要靠工艺措施来调整。

  B.木模

    要防止气候变化的变形和使用过程中的损坏和变形,材料要好,结构要好,形状尺寸要准确。

    便于操作,防止操作过程中砂型,砂芯的损坏和变形。

  C.生产操作

    造型,制芯,合箱,气割,碳刨,打磨,热处理等操作都会影响铸件的形状和尺寸。

3.缺陷類

  A.夹杂:砂孔和渣孔; B.气孔; C.缩孔,缩松; D.裂纹:热烈和冷裂;  E.浇不到,冷隔; F.粘砂; G.飞边,毛刺; H.皱皮,表面粗糙等等。

4.其他類質量問題如:跑鋼水,澆不足(少鋼水),錯箱,擡箱,鑄字不清晰等

二.如何保證鑄件的形狀尺寸

 

1.合理的工藝措施

   (1)合适的工艺参数:缩水,工艺补正量,反变形量等。

   (2)合理的工艺方案。

2.模型

    模型是决定铸件形状尺寸准确性的主要因素。曲面形状,空间形状,非规则部位的尺寸,壁厚几乎完全由模具形成,生产中一是测量困难,二是难以控制,这就要求模具一定要尺寸、形状准确。

    模具的基本要求:分模型的技术要求和管理要求。

  (1)材料:种类,级别,干燥程度;

  (2)结构;

  (3)尺寸,平直度;

  (4)表面状况,光洁度,油漆的质量和种类;

  (5)使用方面的要求。   

 

 

3.造型方法

  自硬砂在操作过程中变形小,有效地保证铸件的形状尺寸精度;

  自硬砂起模太早,强度不够,砂型和砂芯会变形;

  砂芯的哈夫面不平,影响铸件尺寸。

  放置不当,会引起砂型(芯)的变形。

  涂料堆集会影响铸件的尺寸。

4.合箱操作

  合箱是将砂型,砂芯装配起来,对铸件的形状尺寸影响很大,最大的影响是砂芯位置和错箱。

三.砂孔(夾砂)的形成原因及防止措施

 

 

 砂孔是砂型鑄件最常見最難避免的缺陷。

  1.砂孔

 (1)分布特征

    分散性夹砂,常见于表面和皮下,常集中在上箱的外表面和下箱的内表面,少数在铸件的内部。

 (2)形成原因

   砂型(芯)强度不高,合箱时稍有原因就脱落。

   砂型(芯)强度不高,经不起钢水的冲刷。

   合箱时砂型(芯)压坏。

   高温下强度差,在高温钢水作用下翘曲,变形,凸起进入铸件

   砂型的出气孔中浮砂下落,特别是在浇注时浮砂下落,砂型上表面的浮砂            也很容易通过出气孔下落。

   合箱时型腔表面、砂芯表面没有清扫干净,砂型(芯)表面有浮砂等等。

(3)防止方法

   提高砂型(芯)的强度,特别是表面强度,高温强度,耐火度,要紧实,涂料要好,涂刷好,芯头部位,分型面涂料不能堆集。

   起模,合箱防止损坏;

   芯头要有间隙。

2.塊狀類砂

  砂型(芯)强度低,合箱时压坏,特别要强调分型面要平,强度要好,分型面涂料不能堆集,分型面要用石棉绳。

四.渣孔(夾渣)的形成和防止

 

 

1.渣孔(夾渣)的分布特征

  大多数类似砂孔,但铸件内部也有时出现。

2.分類

  按形成原因分为外来夹渣,反应性夹渣和自生夹渣

  外来夹渣:炼钢时的炉渣,包中的渣,阀口套脱落的夹杂物,大多数类似砂孔,在铸件上箱外表面和下箱内腔的上表面。

  反应性夹渣:钢水与砂型或空气起反应生产的夹渣,往往与夹砂,气孔共生,比较少。

  自生(析出性)夹渣:溶解在钢水中的夹杂物在降温,凝固时析出的夹渣,常在铸件内部出现,比较细小,密集,与缩孔、缩松共生。

3.防止方法

  外来夹渣:一是减少夹杂物的来源,二是浇注前镇静。包底吹氩效果很好。

  反应类渣:减少浇注时的吸气,防止钢水与砂型之间的化学反应,加强钢水脱氧。

  自生性夹渣:提高钢水质量,减少钢水中的夹杂物,加强钢水脱氧。

五.氣孔的形成和防止

 

 

氣孔也是鑄件常見缺陷之一,形成的原因很多,有些氣孔容易

防止,有些難以解決。

從氣孔的生成原因分爲:卷入氣孔,侵入氣孔,反應氣孔和析

出氣孔。

氣孔與縮孔的區別是氣孔是圓形或帶夾頭的圓形,內壁光滑。

1.卷入氣孔:比較少見,由鋼水在澆注時卷入氣孔造成的,鋼水從澆道進入型腔時,最容易産生,尤其是對著型(芯)沖刷時,要求鋼水進入型腔時要平穩,最好底注。這種氣孔一般呈圓形,比較大而孤單,在鑄件內部位置不固定,一般在中上部。。

2.侵入氣孔:由型芯、冷鐵等外部産生的氣體侵入鑄件表面所形成,分布在鑄件表層,呈梨形或橢圓形,比較大,俗稱皮下氣孔,型芯要烘幹,冷鐵不能受潮,表面不能有鏽,氧化皮。

3.反應氣孔:鋼水與型芯、冷鐵表面起反應或鋼水內部的反應形成的氣孔,前一種分布在鑄件表面,呈比較密集的針頭形或橢圓形,俗稱皮下針孔,後一種常出現在鑄件內部某個位置,整個截面都有,密集,呈針形,常伴有夾雜物産生,砂型含有水、雜質(如氧化鐵含量高),冷鐵表面的鐵鏽,不好的塗料都有可能與鋼水反應形成氣孔。減少鋼水中的夾雜物,特別是氧化物,能有效防止這類氣孔。

4.析出氣孔:溶解在鋼水中的氫氣、氮氣在鑄件冷卻凝固過程中會析出成爲氣孔,呈細小的圓形或橢圓形,也有時呈針狀,分布在鑄件內部整個截面上,熱節處,厚截面處比較嚴重,熔煉時要注意除氣,防止吸氣,不用受潮的爐料,用造渣材料覆蓋鋼水表面等。反複熔煉,鋼水中的氣孔含量不斷增加,因此中頻爐熔煉時要控制返回料的加入量。

六.縮孔、縮松的産生原因和防止

 

缩孔缩松是鑄鋼件常见缺陷之一,阀门铸件属于耐压铸件,要

盡量避免。

1.縮孔和縮松

    铸件在液态降温和凝固过程中产生体积收缩。某个部位在产生体积收缩时得不到钢水的补充,就会产生缩孔,肉眼可见细小缩孔俗称缩松。

    铸件在冷却过程中由表层向内部逐层凝固,这一个凝固层内往往是液固共存,影响钢水的流动,产生体积收缩的地方得不到有效地补充,也会产生缩孔和缩松。

    铸件比较厚大的部位在降温时析出非金属类杂物或其它原因局部成分变化,熔点降低,而周围的钢水已凝固,该部位无法得到补缩,形成细小的缩孔(缩松)。

2.防止縮孔縮松的措施

  (1)合适的冒口位置和尺寸

    冒口放在铸件厚大部位,最好是上部;

    冒口的尺寸要足够大,使得它凝固时间长,铸件全部凝固了,冒口中心部分还要处于液态;

     冒口有足够的液体钢水补充铸件体积收缩的需要。

  (2)冒口的补缩距离

     钢水在凝固过程中凝固层出现固液共存,影响钢水的流动,补缩受阻,因此冒口的补缩距离(范围)受到限制。

  (3)冒口颈和冒口补贴

     冒口与铸件之间的连接部分称冒口颈(边冒口)和冒口补贴(顶冒口),目的是让冒口中的钢水始终有通道进入铸件,满足铸件的需要,是就要求冒口颈和冒口补贴有一定的形状尺寸。

   (4)采取措施消除铸件中的孤立热节;

   (5)用冷铁延长冒口的补缩距离和急冷无法补贴的局部孤立热节;

   (6)减少钢水中的低熔点夹杂物,如FeO,FeS,MnO2, SiO2,等,炼钢时使这些夹杂物进入渣中,用底注包浇注,钢水在包中适当的镇静时间等。

七.粘砂

  鑄鋼件常见缺陷之一

 1.形式:分機械粘砂和化學粘砂兩種。

  (1)机械粘砂  砂粒附着在铸件表面,有时有烧结现象,能清理掉,如大面积的烧结形式粘在铸件表面,清理很困难,形成原因主要是砂的耐火度低。

  (2)化学粘砂  钢水与砂粒起化学反应,使铸件与砂连成一体,形成既不是钢又不是砂的物质,无法用机械方式清除掉,无法气割掉,也无法打磨去除,形成的原因是铸件表面氧化生产FeO,渗透到砂粒中与SiO2起反应,生成熔点为1205 ℃的FeO·SiO2,继续向砂型中渗透,砂中的低熔点物质和Fe2O3加速了这个过程。

2.防止措施

 (1)用耐火度的矽砂,SiO2含量高,雜質少;

 (2)用細粒砂;

 (3)型砂緊實;

 (4)上塗料;

 (5)用耐火度高,高溫下化學穩定性好的特種砂,如鉻鐵礦砂,寶珠砂、锆英砂等。

 (6)合理降低鋼水溫度,這點很重要。

八.裂紋

  鑄鋼件常见缺陷之一,而且是危害最大的缺陷。 1.形式

  (1)成型过程中形成的裂纹,又分热裂和冷裂

  热裂:凝固时产生的裂纹,在壁厚变化悬殊处,局部热节处,凝固层薄弱,收缩受阻而形成裂纹比较宽(粗)、短,形状弯曲,断口不齐,氧化皮明显。

  冷裂:铸件凝固后,冷却过程中收缩受阻,形成较大压力,在铸件薄弱环节形成的裂纹,开箱早,震动大也会形成断口宽度均匀,有金属光泽或轻微氧化色泽,细长,比较平直。

  2.氣割、碳刨、焊補時形成的裂紋

  合金钢组织脆,应力大,气割、碳刨、焊补时及热应力造成裂纹,厚大的碳钢铸件在气温低时气割和碳刨也会产生上述现象。

  3.防止措施

   (1)铸件设计和工艺上采取措施改变和减少局部热节;

   (2)工艺上采取防裂纹,冷铁;

   (3)提高钢水质量,减少夹杂物;

   (4)气割、碳刨、焊补采用预热、后热去应力措施。

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