球墨鑄鐵件疏松原因及解決辦法
疏松 :疏松又稱(chēng)為顯微縮松,是鑄件凝固緩慢的區域因微觀(guān)補縮通道堵塞而在枝晶間及枝晶的晶臂之間形成的細小空洞。疏松的宏觀(guān)端口形貌與縮松相似,微觀(guān)形貌為分布在晶界和晶臂間,伴有粗大樹(shù)枝晶的顯微空穴。
(1)定義和特征:疏松又稱(chēng)為顯微縮松,是鑄件凝固緩慢的區域因微觀(guān)補縮通道堵塞而在枝晶間及枝晶的晶臂之間形成的細小空洞。疏松的宏觀(guān)端口形貌與縮松相似,微觀(guān)形貌為分布在晶界和晶臂間,伴有粗大樹(shù)枝晶的顯微空穴。
(2)形成原因:
①凝固溫度間隔寬的合金具有體積凝固(糊狀凝固)特性,補縮困難,易形成疏松;
②澆注溫度過(guò)低易產(chǎn)生疏松;
③合金凝固溫度間隔過(guò)寬,糊狀凝固傾向強,使低熔點(diǎn)成分最后凝固時(shí)得不到有效補縮,易形成疏松;
④合金中雜質(zhì)和溶解的氣體過(guò)多,在合金凝固過(guò)程中雜質(zhì)和析出的氣體被推向結晶前沿,阻塞補縮通道,使疏松加重;
⑤合金中缺少晶粒細化元素,凝固組織晶粒粗大,易阻塞補縮通道,形成疏松;
⑥澆注系統、冒口、冷鐵、補貼等設置不當,使鑄件在凝固時(shí)得不到有效補縮;
⑦鑄件結構不合理,壁厚變化突然,孤立的熱節得不到補縮;
⑧冒口數量、尺寸、形狀、設置部位以及冒口與鑄件連接不合理,補縮效果差;
⑨內澆道尺寸或位置不當,使鑄件不能順序凝固或在鑄件中形成局部熱節;
⑩合金中易形成低熔點(diǎn)相的雜質(zhì)元素含量過(guò)多,使凝固溫度間隔增大。例如,鑄鐵中硫、磷含量過(guò)多時(shí)會(huì )在凝固后期形成低熔點(diǎn)共晶,使鑄件產(chǎn)生疏松。
(3)防止辦法:
①改進(jìn)球墨鑄鐵件工藝設計,合理設置澆冒口系統、冷鐵和補貼,保證鑄件在凝固過(guò)程中獲得有效補縮;
②改用補縮效率高的保溫冒口、發(fā)熱冒口、壓力冒口和電熱冒口;
③改進(jìn)鑄件結構設計,減小鑄件壁厚差,使鑄件壁厚與薄壁部位平滑過(guò)渡,盡量避免形成孤立熱節。在鑄件的孤立熱節等冒口補縮距離達不到的部位,采用內、外冷鐵以加快該部位的凝固速度;
④對重要鑄件,可在計算機數值模擬基礎上進(jìn)行計算機輔助設計,優(yōu)化鑄件結構和鑄造工藝;
⑤加強合金精煉,凈化金屬液,減少合金中溶解氣體和低熔點(diǎn)雜質(zhì)的含量,以利于凝固補縮;
⑥采用懸浮澆注技術(shù),在澆注過(guò)程中往金屬液中隨流加入晶粒細化劑或微冷鐵,加快合金凝固速度并細化晶粒;
⑦提高鑄型剛度和強度,防止型壁位移和抬型;
⑧調整合金成分,進(jìn)行良好的變質(zhì)或孕育處理,縮小合金的凝固溫度間隔,提高其鑄造性能,以利于型內金屬液向內澆道和冒口方向順序凝固,提高澆冒口系統的補縮效果;
⑨凝固溫度間隔寬的合金鑄件,例如球墨鑄鐵件,宜采用均衡凝固工藝,充分利用凝固時(shí)的石墨化膨脹補償鑄鐵的液態(tài)收縮和凝固收縮;
⑩降低球墨鑄鐵的硫、磷含量和殘留鎂量,用稀土鎂合金處理時(shí),應適當提高碳、硅含量;降低澆注溫度和澆注速度,延長(cháng)澆注時(shí)間;點(diǎn)冒口。在澆注后一段時(shí)間內,向明冒口內補注高溫金屬液,以提高冒口內補縮金屬液量,延長(cháng)冒口內補縮金屬液量保持高溫的時(shí)間,提高冒口的補縮效率;搗冒口。用棒攪動(dòng)明冒口內的金屬液,阻止其表面過(guò)早凝殼,以提高明冒口的補縮效率。
(4)補救措施:
①焊補。挖去缺陷區金屬,用與基體金屬相同或相容的焊條焊補缺陷區,焊后修平進(jìn)行焊后熱處理;
②對承受液體或氣體壓力的鑄件,可進(jìn)行局部或整體浸滲處理,提高鑄件的密封性能;
③重要零件可進(jìn)行熱等靜壓處理,消除鑄件內的疏松;
④疏松超過(guò)驗收條件無(wú)法補救時(shí),或導致鑄件在凝固、冷卻或熱處理過(guò)程中開(kāi)裂時(shí),應予報廢。
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