铸造工艺常见的缺陷及质量控制措施

2017-07-10李小亚

科学与财富 2017年20期

李小亚

（冀中能源机械装备集团有限公司邢台机械厂 054000）

摘要：常见铸造工艺复杂，影响铸件质量，往往由于原材料的控制不严格，工艺程序不合理，生产操作不合理，管理系统不完善等其他原因，会令铸件产生多种质量缺陷。如气孔、沙眼、矿渣孔、残余物、收缩、收缩、裂纹、不均匀硬度、球化不良等多种问题。本文主要分析了常见铸造缺陷的原因，提出了质量控制措施。

关键词：铸造；工艺；缺陷；措施

0 引言

目前煤炭行业形势严峻，同样，从事煤炭机械制造行业的我们面临的竞争也越来越激烈，能否生产用户满意的产品，关系到企业的生存和发展。我厂生产的矿车车轮，液压支架柱窝柱帽等铸件等作为关键零件，其铸造缺陷不仅降低其承载力，还存在很大的安全隐患。我厂一直致力于这方面的研究，通过分析铸件产生缺陷的原因，采取相应的防范措施，使铸件缺陷得到了有效的控制。

1 气孔

1.1 特征描述

在铸造中，铸件表面通常会看到一些小孔，其大小不等，这便是气孔。由于它的产生原因不同，因此有各种各样的表达形式。如常见的侵入性气孔、降水气孔和皮下气孔等。

1.2 出现气孔的原因分析

气孔的出现有很多原因，如炉料不干燥或含有氧化物，杂质；浇注工具或添加剂在炉前不干燥，型砂含水太多或模具在维修时沾水太多，型芯烘干不充分或型芯通气孔被堵塞；浇注温度过低或倒得太快等等。

1.3 质量控制措施

针对侵入性气孔尽快控制型砂或芯砂中发气物质的含量，减少发气量，而且要降低湿型砂的含水量，造型与修模时不能过多的和水，保证砂芯的干燥；析出性气孔多而分散，一般情况下，对于同批浇注的铸件其表面常常会发现有析出性气孔。铸造炉料要保证洁净干燥，对于含气量较多的炉料严禁使用，同时保证添加剂的干燥；对皮下气孔的预防控制，包括适当提高浇注温度，减少各种添加剂的加入剂量，尽量减少浇注时间；浇注时在铁液表面覆盖冰晶石粉，防止金属液氧化。

2 砂眼、渣孔

2.1 特征描述

材料的缺陷处内部或表面往往会充塞着型（芯）砂的小孔，这就是我们所说的沙眼。如果缺陷形状不规则，缺陷充满夹杂物，则称为矿渣孔。

2.2 出现砂眼、渣孔的原因分析

型砂的强度太低，或者是砂型和型芯不够结实，当砂箱出现局部破坏时，浇注系统不合理的，内浇口方向不对，金属液冲坏砂型，合型时型腔或浇口内散砂未清理干净。

2.3 砂眼、渣孔的质量控制措施

砂眼的防止措施：首先，试着提高沙的強度和砂的强度，紧实度，减少砂芯的毛刺，防止砂粒的产生。其次，在浮砂的空腔和砂芯表面清理之前，要抓紧时间进行浇筑。第三，科学有效的浇注工艺设计，严格避免在墙上的熔融铁产生过大的冲刷力。

渣孔的质量控制措施：科学有效的浇注工艺设计，在浇注过程充填过滤器中，试着提高滤渣的能力，增大铸件内圆角，浇注过程不能中断。

3 残渣

3.1 特征分析

所谓残渣，指的就是集中在铸件表面上某处那些呈现出皱皮状的缺陷。残渣由很多的物质组成，其中主要组成物为EPS模样残留物，较为光亮的皱皮状物质。

3.2 出现残渣缺陷的原因分析

由于残余物的主要成分是EPS模样残留物，所以被分解的气体的向外释放速率非常缓慢，因此分解和消失的过程很长。

3.2 残渣缺陷的质量控制措施

第一、保证良好的涂层透气性和良好的型砂透气性；第二、适当提高浇注温度；第三、适当提高负压；第四、适当降低EPS物质的密度和紧实程度；第五、适当提高浇注的范围。

4 缩孔、缩松

4.1特征分析

在铸件较为厚实的断面处或者是轴心处常常会由于凝固而出现一些表面粗糙的孔洞，而且这些孔洞有些会带有树枝状的结晶，这些孔洞中较大而且较为密集的称为缩孔，较小而又分散的孔洞称为缩松

4.2 出现缩孔、缩松缺陷的原因分析

一旦金属液遇冷凝固时，这个过程中产生的液态收缩和凝固收缩是远远超过于固态收缩的，而且铸件表面最后凝固的地方往往很难得到应有的金属液。

4.3 缩孔、缩松缺陷的质量控制措施

第一、不同的铸件，壁厚不同，相应的化学成分不同，尽量控制好镁的含量；第二、设计科学的浇注系统，适当降低浇注的温度，尽量使得铸件表面各处都能得到充分补缩；第三、避免铁液氧化。

5 裂纹

5.1 特征描述

浇注好的铸件表面一般都弯曲的裂纹。裂纹分热裂和冷裂两种。热裂的裂口形状不规则，端口表面的颜色往往呈现出深黑色，氧化现象较为明显，且较为曲折。而冷裂的裂口和热裂弯曲不同，裂口比较直，形状较为规则，且铸件断口表面的氧化现象比较轻微，发出金属光泽。

5.2 产生裂纹的原因分析

铸件遇冷凝固收缩，在这个过程中会产生内部应力，一旦应力大于材料的屈服极限，铸件救出出现裂纹现象。

5.3 预防裂纹的质量控制措施

第一、铁液的化学成分必须要控制好。其中硫的含量能够影响“热脆性”的产生，不能过低，但是也不能太高，过高的话会影响成型效果。磷的含量是影响铸件发生“冷脆性”的因素，进而产生冷裂缺陷；第二、控制铸件各个部位的冷却速度，防止局部产生过热现象；第三、当进行完浇注以后，不能过早的开型，只有当型内铸件的温度低于550℃时，才能够开型；第四、尽量改变铸件的结构，避免发生应力集中现象。

6 硬度不均匀

6.1 硬度不均匀现象描述

加工以后的铸件表面，往往会出现微观的凹凸，局部可能会出现硬质点，由于铸件的表面硬度相差较大，因此，硬质点部位的硬度可能超过标准。

6.2 避免出现硬度不均匀的质量控制措施

第一、提高金属液出炉温度；第二、浇注系统的设计要科学，保证铸件的均匀冷却；第三、控制好金属液的化学成分，保证其在金属液液中含量均匀。

7 材质不合格

7.1 化学成分含量超差原因分析

中间合金或炉料合金成分不均匀，或是成分分析误差过大；炉料计算或配料称量错误，熔炼操作失当，易氧化元素烧损过大；熔炼搅拌不均匀、易偏析元素分布不均匀

7.2 化学成分含量超差控制措施

第一、炉前分析成分不合格时可适当进行调整；第二、熔炼过程中加强搅拌并适当的静置；第三、最终检验不合格时可会同设计使用部门协商处理。

8 结语

铸造合格率和缺陷铸造维修率是是我厂，也是全国铸造行业的瓶颈。因此，通过分析和研究常见铸型缺陷的原因，并提出质量控制措施以避免缺陷，提高产品质量，对提升我厂机械化水平具有重要意义。