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[球铁] 球墨铸铁件皮下气孔缺陷的预防措施

时间:2019-12-17 08:41:32

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气孔缺陷对于铸件生产来说再常见不过,气孔又分为表面、皮下和内部气孔三种。铸造工艺、铸造原料、浇注过程的操作等都可能是产生气孔的原因。就以汽车差速器壳为实例,来分析球墨铸铁件皮下气孔缺陷的预防措施。

下图中的差速器壳铸件材质为QT600—3,使用潮膜砂造型并带有少量的覆膜砂热芯,突然出现了高达70%以上的气孔致废件,经解剖发现气孔主要分布于铸件边缘,直径在1~3mm,呈球形,解剖深度为10mm左右(见下图)。

球墨铸铁件皮下气孔缺陷的预防措施:

1、缺陷分析及解决措施

根据气孔的外观,我们判断为皮下气孔并且分为两种,一是内部发亮的皮下气孔,二是内部发黑的渣气孔。我们知道,金属液与铸型(包括型砂、砂芯、涂料、冷铁),金属液与熔渣,或金属液内部某些元素、化合物之间发生反应形成的气孔,称为反应气孔,这类气孔一般位于铸件表皮下面,称为针孔或者皮下气孔,在球墨铸铁件潮膜砂造型时,产生气孔中的气体为H2S、H2、镁蒸气等,这是形成第一种气孔的原因;而第二种渣气孔,我们分析是由于金属液氧化造成的。根据上述分析,我们对熔炼及浇注、制芯、砂处理、造型等各工序进行了全面分析,并针对发现的问题制订相应的解决措施。

2、熔炼及浇注工序

(1)降低球化剂的加入量,将球化剂从占铁液量的1.7%降低为1.5%,严格控制Mg含量,必须保持在wMg<0.05%。

(2)对浇包、孕育包进行严格烘干,对球化剂、孕育剂进行适当烘干,最大程度地保证其干燥。

(3)使用硅钡孕育剂替换现用的硅铁孕育剂,加入量保持不变。

(4)提高浇注温度,将浇注温度由1360~1370℃提高到1380~1390℃。

(5)加快出铁、倒包速度,尽量减少铁液被氧化的可能性。

3、制芯工序

(1)该产品的砂芯仅有一件重约4kg的热芯,我们主要是检测热芯的发气量,并控制在16mL/g以下。此外,对于涂料的发气量也要求控制在30mL/g以下,努力降低砂芯的发气量。

(2)在砂芯芯头位置钻排气孔,并控制排气孔深度约为芯头长度的1/2左右。同时注意检查浸涂完毕的砂芯是否存在涂料堆积或排气孔堵塞的现象。

4、砂处理工序

(1)为了减少金属液与铸型界面上的化学反应,我们适当提高了型砂中的煤粉含量,保证型腔内充满还原性气体,判断还原性气体氛围是否建立的依据是型砂灼减量应大于型砂含水量。

(2)在保证型砂有效膨润土含量7.5%左右的前提下,适当降低型砂的紧实率,以降低型砂水分,减少铸件表层的含气量,减少皮下气孔的发生概率。另外,计算旧砂的AFS为48~50,于是我们每碾增加了1%~2%粒度为0.224~0.106mm(70/140目)的擦洗砂,以改善型砂的粒度组成。

5、造型工序

(1)在保证砂型水平面硬度>90,立面>85(B型硬度计检测)的前提下,降低了上箱的压实比压,以便进一步提高排气效率。

(2)严格控制涂料的波美度在37~39,并规范喷涂操作方法,既要喷涂到位又不能使涂料堆积,保证涂料层的厚度。

6、实施效果

在实施了上述措施后,铸件的皮下气孔缺陷完全消除,产品质量得到了保证。通过这次工艺改进,我们发现如果生产中各个环节出现一点的偏差,汇总起来就会导致严重的质量问题,这就要求我们在生产中要严格控制,认真操作,不断改善细节,才能生产出优质产品。

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