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不锈钢铸件如何解决缩松类缺陷

文章出处:精密铸造厂 人气:发表时间:2019-03-08 11:32

  在阀门不锈钢铸件的铸造出产中,常会出现缩松和搀和类缺陷,本文结合阀门不锈钢铸件的出产实践,首要分析不同种类搀和和缩松缺陷的构成机制,提出工艺控制的技术思路和办法,为铸钢阀门的出产供应技术参阅。
  1搀和类缺陷
  1.1搀和类缺陷的类型
  一般所说的搀和类缺陷,包括:砂、渣、杂三种[4]。铸钢阀门经常出现的搀和类缺陷包括以下情况。
  (1)在一些铸件的下型部位挨近芯子下面,加工时常常暴露出存在纤细白点,方位在表层4~6mm的厚度内,若加工余量大则可去掉,若加工余量小,则需求现场焊补抢救,增大费用。
  (2)一些铸件在挨近内浇道附近有冲砂、结疤、粘砂等现象。
  (3)一些铸件上表面部分处有较大面积的赃物(搀和物),并常有渣孔、气孔。
  (4)单个较大的不锈钢铸件,上表面或周围面上部出现印痕、皱纹,橘皮和麻坑也有发生,修补打磨工作量较大。以上是肉眼可见的微观缺陷。经X射线探伤时,常常反映出纤细的搀和物很多,仅仅未超支,铸件仍合格。为了获得优质铸件,前进内涵质量,也需求对此类缺陷进行控制。
  1.1.1掉砂(砂眼)
  内因:铸型的强度较低,部分紧实度不可;或者水玻璃砂的CO2硬化效果不理想。
  外因:浇注进程中流速过大、紊流,冲击铸型,或下芯合箱时掉砂。
  (1)铸型强度与水玻璃参加量及CO2硬化的工艺有关。必要时可对硬化后的铸型进行烘烤以前进强度。一般来说,水玻璃参加量为6.5%~7.5%是比较适宜的。仅仅面砂(新砂)厚度不均,对吹气要求较高,要均匀,深浅适中。
  (2)铸型遭到的活动冲击,是因钢液流速过大所引起。可在横浇道上增设阻流段,增大活动阻力,下降活动速度,在工艺规划时选用大孔出流理论核算浇注系统截面积,完结大流量、低流速、平稳洁净地充填。
  (3)下芯操作方面也应详尽,防止或许的掉砂。
  1.1.2夹渣
  夹渣(渣眼)剩余,属外来非金属搀和物。
  一次渣:钢液熔炼和处理进程中生成的剩余随流进入型腔。大多归于人工或浇注系统挡渣效果不理想所形成的。
  二次渣:浇注进程中钢液氧化构成的剩余进入型腔。大多归于内浇道严峻射流所形成的。
  对铸钢来说,充填进程中金属液和型腔中的气体、造型材料相互效果,发生Al2O3、SiO2、MnO、FeO等组成凌乱的二次剩余(首要是硅质玻璃基和刚玉X2Al2O3晶体),进入型腔后构成表面或内部渣孔。
  用铝终脱氧,构成Al2O3,若粒径小于5m,其在10~30min内难以调集长大,抵达肉眼可见的微观夹渣物浮出,只能弥散分布于钢液中。实践标明,湿型出产不锈钢铸件,用铝终脱氧,易在上表面或周围面处构成夹渣。水玻璃CO2硬化砂,因为其间含有水分,在未烘干的情况下,也常出现夹渣缺陷。
  1.1.3搀和物
  包括内生的氧化物、硫化物,如FeO、MnO、MnS等,至凝聚后期偏析所形成的(偏析搀和物),原本其体积很小,处于凝聚进程中浮不出来,就会成为细小搀和质点。一般情况下不作为缺陷处理。
  1.2成因分析
  以上问题,会合反映出铸件的浇注工艺不甚合理[5]。首要问题是内浇道截面积偏小,导致浇注速度慢,充型时间偏长;一同,内浇道的出流速度又或许偏大,射流严峻,卷进气体,或构成紊流,引起钢液进入型腔的进程中发生氧化,生成较多的二次搀和物(如MnO、SiO2、Al2O3、FeO等)。这些搀和物的分布或许有3种情况:一部分浮在液面上构成氧化膜,随流上升,被上升的钢液冲破分向四周,随即粘附在型腔表面,构成流痕、皱纹。一部分比较涣散纤细的搀和物,自身在钢液中上浮速度小,在浇注速度也小的情况下,钢液因为温度下降较多,粘度增大,使这些氧化搀和上浮到必定高度处逗留下来,特别简单粘附在芯子的下表面处,故此处机加工后比较显着。也不排除铸件上表面处相同存在这类白点。一部分搀和物上浮到铸件表面处构成表面渣孔、气孔,清砂后肉眼看不见,喷丸后出现坑洞、麻点。
  因为内浇道出流速度大,冲坏型芯,带起砂团,或冲刷掉一些小砂粒,形成砂眼、白点甚或夹砂结疤缺陷。
  选用翻转式浇包浇注时,扒渣不净,挡渣不严,钢液上面的赃物随流进入型腔,而浇注系统自身的撇渣功用又不强,赃物上浮至铸件顶部,若不能进入冒口,则留下玻璃质剩余,喷丸后出现凹坑、麻点等。
  会合的原因是内浇道截面积偏小,导致出流速度过大,氧化严峻;且浇注速度偏小,浇注时间长,钢液降温太多,粘度增大,非金属搀和物、砂粒、剩余等未能及时上浮进入冒口[5]。
  1.3防止办法
  1.3.1改进浇注系统规划和浇注工艺
  浇注系统截面尺度的规划,应保证完结大流量低流速平稳洁净地充填[5,6]。
  (1)加大浇注系统各单元的过流截面积,特别是内浇道的截面积,以求减小出流速度,完结平稳充填,防止钢液的氧化。浇注系统规划时,若按传统的奥藏公式核算,一般偏小20%~25%。假设浇注重量中不包括浇注系统的重量,则核算过失更大(因为不锈钢铸件的工艺出品率低),可在此基础上加大。为了前进核算精度,主张按照大孔出流浇注系统规划办法核算浇注系统截面积,成果比较准确合理[5],一同留意按浇注效果及时调整批改。
  (2)选用敞开式浇注系统,特别是一些较大的铸件。使内浇道截面积大于前面的2个单元。只要内浇道截面积大,才能下降出流速度,完结平稳洁净地充填,以防止喷射、紊流、氧化、冲砂及内浇道部分过热等。假设选用底注式或中注式浇注系统,应特别侧重敞开。因为底注、中注办法,直浇道压头高,一开始出流速度就很大。
  (3)底注或中注,应保证快速浇注。因为底注、中注充型完毕后,进入冒口的钢液经历了较长的旅程和时间,温度最低,而铸件下部因为有刚进来的高温钢液,温度高,在铸件高度方向上,构成反的或倒的温度梯度,既不利于搀和物上浮进入冒口,也不利于顶部冒口由下而上次第凝聚补缩。快浇,充型时间短,有利于减小底注和中注的铸件上下温差,有利于搀和物上浮进入冒口。
  (4)加强浇注系统的挡渣功用
  浇注系统中有挡渣功用的首要组元是横浇道,横浇道截面积大,流速减慢,渣简单上浮(横浇道顶面上的玻璃状剩余)。据此,横浇道截面积的规划很重要,条件是横浇道要充溢活动。
  选用漏包底注具有出色的挡渣效果。
  但不是所有剩余都能挡住,剩余越小上浮速度越慢,易随流进入型腔,构成渣孔。
  (5)要求浇注工必定要保证满流浇注。即认流要快,浇注系统必定要充溢(首要指直浇道)。对每种铸件,工艺上按其浇注重量(包括浇冒口)确定合理的浇注时间,并力求抵达,过失不能太大。加大浇口杯,使浇注进程中浇口杯的钢液始终保持必定高度,在行将浇满时提前收包,把握住不在浇口杯内留存钢液。
  快浇易出现抬箱跑火,应卡紧上下箱,糊好合箱面,防止抬箱跑火。一同,排气道的总面积(首要是明冒口和出气孔)应不小于直浇道总面积,防止快浇时型腔内憋气或呛火。
  综上所述,改进浇注系统规划和浇注工艺,对铸件的表面质量和内部致密度的前进,有归纳效应。
  1.3.2净化钢液
  (1)选用过滤技术
  选用泡蜂窝孔陶瓷过滤器。该品用Al2O3(刚玉)等耐火材料,磷酸二氢铝作粘结剂,和泡体等混合于1540℃烧结而成,铸铁、铸钢都能应用,也有用陶瓷孔过滤片的。
  (2)钢液要精炼,脱氧要彻底,保证炉料无锈少锈,出炉后静置(5min)扒渣。从铸件表面发生皱皮来看,阐明浇注温度或许偏低,钢液氧化比较严峻。所以坚持常测温,保证所需的浇注温度是重要的工艺控制要素之一。
  2缩松(显微缩松)
  2.1缩松的构成和部位
  出产中常常发现,一些阀门铸件镇压时有渗漏,如阀门的侧法兰下部与阀体衔接处有缩松;有的阀门虽不渗漏,但X射线探伤查看显微缩松出现较多,达不到优质品等级。从不同企业铸钢阀门的出产情况全体来看,缩松的问题不是十分严峻,或者说不很遍及。因为阀门不锈钢铸件在工艺规划上较多的侧重补缩,安放的冒口尺度大且数量多,一般一个中小型阀门,在3个法兰处设置3~4个冒口,铸件中部顶面上设置1个冒口,共4~5个冒口,还要使用金属补助,加上保温冒口套的效果,补缩效果应该是很不错的,仅仅工艺出品率偏低,约50%~55%。
  针对阀门不锈钢铸件的特殊结构和既定浇注方位,常在远离冒口(垂直或水平方向)的件壁中心发现显微缩松(X射线探伤)。
  (1)阀门铸件的本体壁厚比较均匀,而冒口多设置在孔口法兰加工面处,铸件本体上一般很少设置冒口,也很少加金属补助(本体不加工),这样会导致冒口的有用补缩距离不可,易在件壁构成中心缩松。单个尺度较大的薄壁阀门中,缩松出现较多。
  (2)铸件角落等部分小热节处,凝聚比周围稍慢,未能完结次第凝聚补缩,也易发生细小的缩松。缩松的出现,依然应该归结到补缩工艺规划不到位,会合反映为冒口补缩距离不可。或者是冒口中缺少补缩钢液,或者是运送距离远,未能构成出色的楔形补缩通道。
  缩松构成的空泛,其总容积是很小的,所需补缩钢液的量也很小,但凝聚后期补缩液在枝晶间活动,阻力很大,基本上为渗流,故冒口补缩的工艺办法往往事倍功半,即使加大冒口尺度也往往难于济事。
  2.2防止缩松缺陷的工艺办法
  工艺改进的思路是,从缩松发生部位起,采纳工艺办法,保证朝向冒口的形补缩通道疏通[5-7]。
  对部分出现的缩松(或内部缩孔),可采纳具体办法加以解决。
  (1)若法兰底部(下箱)距顶冒口太远,顶冒口的垂直补缩距离不可,可以恰当加大冒口,延伸补助,或加冷铁于缩松发生处。
  (2)对挨近冒口处或两冒口之间很小范围内出现的缩松,最好采纳冷铁来控制。使用冷铁时,需求找准缩松发生的方位安放。
  (3)增大冒口有用补缩距离。在一般情况下,冒口有用补缩距离L=4.5T(T为铸件壁厚),垂直补缩方向上L可大些,圆筒铸件平浇L可小些。[6]
  以阀门铸件的法兰顶冒口为例,若壁厚T=4cm,则冒口有用补缩距离L=4.54=18(cm)(假设有结尾区),或许远小于冒口到法兰最底处的距离,虽然法兰端面上冒口下部设有补助,使补缩通道延伸,但法兰处有较大直径的芯子,钢液通过法兰圆周拐弯抵达底部,补缩距离远,补缩液活动的阻力大,补缩不到是能理解的。在工艺实践中,可把法兰顶部的1个冒口改为2个冒口,设在法兰顶部的两侧,缩短补缩活动的距离,可以前进补缩效果。
  也可在法兰底部简单发生缩松处安放冷铁,增大结尾区。
  主张选用成形保温补助(和保温冒口套相同,选用绝热材料做成),保持冒口补缩通道疏通。保温补助的补缩效果好,可节约金属液,削减加工量。保温材料与保温冒口套的相同,按铸件形状和尺度制模成形,造型时埋入,见图1。在薄壁大件上,冒口加冷铁仍解决不了的缩松,可考虑在铸件分型面上远离法兰冒口的铸件出色部位设置侧冒口(如图2),对该区域凝聚后期或许发生的缩松进行补缩,也有减轻中心顶冒口背负的效果。
  但出产中有时发现,在两个冒口之间(冒口自身距离较近)会发生缩松。这是2个冒口对该处发生热烦扰[7],加上构成的砂尖散热不良,延伸了该处的凝聚时间所形成的[4,5];还有或许是两个冒口通过该处互相流转(连通器的效果),使此处和冒口同步凝聚,后期得不到补缩出现缩松。防止办法:可在两冒口之间加冷铁,放在芯子上,不要直接放在两冒口之间,防止对冒口发生反效果。冷铁放在芯子上,激冷效果不变,但不要阻止件壁的收缩。

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