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        球鐵件縮孔、夾渣、石墨漂浮三大缺陷處理

        發布時間:2020-04-09來源:點擊:1842

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        一、縮孔縮松

        1.影響因素

        (1)碳當量:提高碳量,增大了石墨化膨脹,可減少縮孔縮松。此外,提高碳當量還可提高球鐵的流動性,有利于補縮。生產優質鑄件的經驗公式為C%+1/7Si%>3.9%。但提高碳當量時,不應使鑄件產生石墨漂浮等其他缺陷。

        (2)磷:鐵液中含磷量偏高,使凝固范圍擴大,同時低熔點磷共晶在zui后凝固時得不到補給,以及使鑄件外殼變弱,因此有增大縮孔、縮松產生的傾向。一般工廠控制含磷量小于0.08%。

        (3)稀土和鎂:稀土殘余量過高會惡化石墨形狀,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個強烈穩定碳化物的元素,阻礙石墨化。由此可見,殘余鎂量及殘余稀土量會增加球鐵的白口傾向,使石墨膨脹減小,故當它們的含量較高時,亦會增加縮孔、縮松傾向。

        (4)壁厚:當鑄件表面形成硬殼以后,內部的金屬液溫度越高,液態收縮就越大,則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加,其相對值也增加。另外,若壁厚變化太突然,孤立的厚斷面得不到補縮,使產生縮孔縮松傾向增大。

        (5)溫度:澆注溫度高,有利于補縮,但太高會增加液態收縮量,對消除縮孔、縮松不利,所以應根據具體情況合理選擇澆注溫度,一般以1300~1350℃為宜。

        (6)砂型的緊實度:若砂型的緊實度太低或不均勻,以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下,產生型腔擴大的現象,致使原來的金屬不夠補縮而導致鑄件產生縮孔縮松。

        (7)澆冒口及冷鐵:若澆注系統、冒口和冷鐵設置不當,不能保證金屬液順序凝固;另外,冒口的數量、大小以及與鑄件的連接當否,將影響冒口的補縮效果。

        2.防止措施

        (1)控制鐵液成分:保持較高的碳當量(>3.9%);盡量降低磷含量(<0.08%);降低殘留鎂量(<0.07%);采用稀土鎂合金來處理,稀土氧化物殘余量控制在0.02%~0.04%。

        (2)工藝設計要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液,冒口的尺寸和數量要適當,力求做到順序凝固。

        (3)必要時采用冷鐵與補貼來改變鑄件的溫度分布,以利于順序凝固。

        (4)澆注溫度應在1300~1350℃,一包鐵液的澆注時間不應超過25min,以免產生球化衰退。

        (5)提高砂型的緊實度,一般不低于90;撞砂均勻,含水率不宜過高,保證鑄型有足夠的剛度。

        二、夾渣

        1.影響因素

        (1)硅:硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分,因此盡可能降低含硅量。

        (2)硫:鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。硫化物的熔點比鐵液熔點低,在鐵液凝固過程中,硫化物將從鐵液中析出,增大了鐵液的粘度,使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。因而鐵液中硫含量太高時,鑄件易產生夾渣。球墨鑄鐵原鐵液含硫量應控制在0.06%以下,當它在0.09%~0.135%時,鑄鐵夾渣缺陷會急劇增加。

        (3)稀土和鎂:近年來研究認為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致,因此殘余鎂和稀土不應太高。

        (4)澆注溫度:澆注溫度太低時,金屬液內的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高,不易上浮至表面而殘留在金屬液內;溫度太高時,金屬液表面的熔渣變得太稀薄,不易自液體表面去除,往往隨金屬液流入型內。而實際生產中,澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外,澆注溫度的選取還應考慮碳、硅含量的關系。

        (5)澆注系統:澆注系統設計應合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。

        (6)型砂:若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料,它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣,導致夾渣產生;砂型的緊實度不均勻,緊實度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點的化合物,導致鑄件產生夾渣。

        2.防止措施

        (1)控制鐵液成分:盡量降低鐵液中的含硫量(<0.06%),適量加入稀土合金(0.1%~0.2%)以凈化鐵液,盡可能降低含硅量和殘鎂量。

        (2)熔煉工藝:要盡量提高金屬液的出爐溫度,適宜的鎮靜,以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。扒干凈鐵液表面的渣子,鐵液表面應放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰等),防止鐵液氧化。選擇合適的澆注溫度,zui好不低于1350℃。

        (3)澆注系統要使鐵液流動平穩,應設有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網等),避免直澆道沖砂。

        (4)鑄型緊實度應均勻,強度足夠;合箱時應吹凈鑄型中的砂子。

        三、石墨漂浮

        1.影響因素

        (1)碳當量:碳當量過高,以致鐵液在高溫時就析出大量石墨。由于石墨的密度比鐵液小,在鎂蒸汽的帶動下,使石墨漂浮到鑄件上部。碳當量越高,石墨漂浮現象越嚴重。應當指出,碳當量太高是產生石墨漂浮的主要原因,但不是單一原因,鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。

        (2)硅:在碳當量不變的條件下,適當降低含硅量,有助于降低產生石墨漂浮的傾向。

        (3)稀土:稀土含量過少時,碳在鐵液中的溶解度會降低,鐵液將析出大量石墨,加重石墨漂浮。

        (4)球化溫度與孕育溫度:為了提高鎂及稀土元素的吸收率,國內試驗研究表明,球化處理時zui適當的鐵液溫度是1380~1450℃。在此溫度區間,隨著溫度升高,鎂和稀土的吸收率增加。

        (5)澆注溫度:一般情況下,澆注溫度越高,出現石墨漂浮的傾向越大,這是因為鑄件長時間處于液態有利于石墨的析出。A.P.Druschitz與W.W.Chaput研究發現,若縮短凝固時間,隨著澆注溫度升高,石墨漂浮傾向降低。

        (6)滯留時間:孕育處理后至澆注完畢之間的停留時間太長,為石墨的析出提供了條件,一般這段時間應控制在10min以內。

        2.防止措施

        (1)調整化學成分,在保證球化級別的前提下,降低鐵液的碳當量,夏天高溫季節碳當量在4.3%~4.5%,冬天寒冷季節碳當量在4.4%~4.7%,鐵液wC≤3.85%、wSi≤2.7%。

        (2)嚴格高溫熔煉,低溫澆注的原則。鐵液球化處理前,將鐵液進行一段過熱,鐵液溫度可在1530~1550℃保持3~5min,球化處理時再將溫度降至1490~1510℃之間。

        (3)嚴格控制球化劑和孕育劑顆粒度,球化劑粒度在?3~?15mm,孕育劑粒度在?3~?10mm以及球化劑和孕育劑的烘烤工序,堅持隨流孕育和多次孕育的原則,保證球化劑和孕育劑的吸收率,以及良好的孕育效果。

        (4)嚴格澆包烘烤環節,通過澆包烘烤,保證球化處理過程中所需補充的熱量,降低鐵液的出爐溫度,減少球化劑和孕育劑的燒損,保證球化劑和孕育劑在鐵液中的吸收率。

        (5)通過培訓,提高各工序操作人員的知識、質量意識,特別是調高澆注工的熟練程度,縮短球化處理后的澆注時間。

        (6)嚴格控制消失模澆注過程中和澆注后的真空負壓,以及澆注后真空負壓的保持時間,保證澆注后鑄件的凝固時間;及時清理真空管道,保證抽真空時氣流暢通,同時,可根據澆注實際情況,調整負壓氣體流量,盡可能使模樣發氣量與負壓氣體流量比接近1:1。

        (7)嚴格控制消失模模樣的密度,在保證模樣強度的前提下,盡可能降低模樣的密度,減少澆注過程中模樣的發氣量。

        (8)高溫季節,嚴格控制干砂(殼型)溫度≤35℃,保證鑄件的凝固速度,縮短鐵液在液體停留的時間。

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