浇不足和冷隔是铸造中相当普遍的缺陷,在很多情况下,这两类缺陷在完全报废铸件中占第一位或第二位。

  浇不足是指金属液未能充满铸型型腔而形成不完整的铸件,这类缺陷的特点是铸件壁上具有光滑圆边的穿孔,或者铸件的一个或多个末端未充满金属液;

  冷隔是指在两股金属汇聚处,因其未能完全熔合而存在明显的不连续性缺陷的铸件,这类缺陷的外观,常呈现为带有光滑圆边的裂纹或皱纹。

  这两类缺陷的特点:一是在铸件检验中比较容易发现;二是除了清理工序外,其产生原因几乎存在于铸造的每一道工序中。下面笔者结合多年的生产实践并参阅有关资料,谈谈铸件浇不足和冷隔的产生原因及其防止措施。

  1.铸件和模样设计

  (1)因铸件截面厚薄不均造成金属流间断,在某些铸件设计中,薄截面位于金属液难以达到的部位,很难恰当地设置浇注系统。在可能的情况下,应对这类设计进行修改,当无法更改设计时,则需采用相当复杂的浇注系统,以避免产生这类缺陷。

  (2)铸件截面相对过薄,这种设计没能考虑到金属流动和凝固的规律。如果设计者不能加厚这一截面的话,惟一的补救办法是提高金属的浇注温度,或者修改金属的化学成分,以改善其流动性。还有一个较好的弥补办法是采用不会产生急冷的铸型(型芯),但这会使生产成本增加,因此在可能的情况下应更改设计。

  2.模样

  (1)模样或芯盒磨损造成铸件截面过薄,型砂是磨损力相当强的材料,会造成模样磨损,进而造成铸件截面减薄,导致产生浇不足和冷隔缺陷。有效的预防措施

  是建立正规的检查制度,把有缺陷的模样检查出来。

  (2)模样强度差!在造型或制芯的压力下,模样由于强度不够而产生变形,这样的模样和芯盒会造成铸型和型芯变形。这样既会造成金属液未能按预期设想流动,又会形成铸件截面过薄。改正的方法是加固模样。

  (3)模样或芯盒定位不准,其产生原因是定位销和销套已经磨损,定位销数量过少或定位销尺寸过小都容易产生磨损。在上下模底板上按中心线安装分成两半的模样时,也会出现错位的缺陷。如果不试浇样品铸件,则很难证实分装在上、下模底板上的两半模样是否对准。防止产生这类缺陷的首要措施就是加强检验。

  3.砂箱及其准备

  (1)上下箱错箱造成铸件过薄,造成这种缺陷的原因包括:定位销磨损、定位销弯曲、销套磨损,或在箱耳座内有外来杂物。由于错箱是造成铸件缺陷的主要根源之一,因而必须定期对这些部件进行维修和保养。

  (2)模样安装不当,这种情况一般是安装模样的工人操作疏忽所造成的。模样和模底板上的对准中心线必须非常明显,以便安放时易于检查。

  (3)薄平铸件浇注时倾斜度不够,对某些较薄的铸件来说,要使砂箱在浇注时能保持一个倾斜度,否则会形成封闭气体,造成金属液流间断。砂箱倾斜后,上箱要保持足够的高度,使浇口位置超过铸件的顶点。

  (4)砂箱刚度不够或加固不当,也会使砂型变形而产生浇不足或冷隔,因此必须使用具有足够强度的砂箱,对于使用时间较长的砂箱应加固后再使用。

  (5)上箱太浅,可能会造成上型下垂,从而使铸件截面变窄、变薄,以致产生浇不足的缺陷。在浇注较厚的铸件时,上箱太浅会因为金属压力不足而导致产生缩松和侵入气孔;而在浇注较薄铸件时,其后果则是产生掉砂或浇不足的缺陷。

  4.浇冒口系统

  (1)内浇道、横浇道和直浇道截面尺寸不当,为了避免产生金属液流间断的现象,应按以下要求设计浇注系统,即必须使直浇道和横浇道具有足够的尺寸,以保证平稳地向所有内浇道输送金属液。另外,为保证金属液流动时能够始终完全充满浇注系统,可减小浇道面积来建立压头。浇注系统设计的基本原则是确保金属液流动平稳,并能够充满浇注系统,防止金属液流间断。

  (2)内浇道位置不当,内浇道的位置完全取决于铸件结构。因此必须分析铸型型腔是如何被金属液充满的,根据金属液充满型腔的流动模式设置内浇道。

  (3)内浇道分布不当或不均衡!这是由于没能正确地预测金属液流动的实际情况而造成的。除了要考虑金属液在一般情况下的流动状态,还应考虑金属液对型壁的摩擦、金属液的冷却情况和金属液的流动性。金属液充型的确切过程通常很难预测,但可以通过试验探索出金属液的流动模式。例如,某一铸件通常要20S的浇注时间,我们可分别按5S、10S、15S浇注同样的铸型,对这三个没有浇满的铸件进行落砂和清理,并仍使其带着内浇道,这样就可显示出金属液实际的流动模式,以这些参数作为依据来重新设计出最佳的浇注系统。

  (4)压头太低!这也是造成浇不足的一个原因。

  5.型砂

  (1)型砂水分太高,会造成金属液沸腾而失去流动

  性,导致产生浇不足和冷隔。

  (2)型砂中挥发物太多,过量的挥发物在金属液流之前充满型腔,会使金属液难以完整地充满型腔,从而有可能造成气隔或气隔缝,即使金属液流到了正常部位,也会因此而难以熔合,导致产生冷隔和浇不足。

  (3)背砂强度低,不管是因为箱带不足还是背砂强度太低而引起的上型下沉,都会使较薄的型腔截面变得更薄,从而使金属液难以充满铸件薄壁。

  (4)透气性太差,砂型紧实度过高会造成透气性差,则可能产生气隔。此外,型砂紧实度高还会加快从熔融金属液中吸走热量,在金属液未来得及充满铸型型腔之前就可能使铸件冷凝了。

  (5)造型材料导热性过高,造型材料吸取热量和冷凝金属的速度各有差异,如金属型和砂型之间的差异,石英砂和锆砂之间的差异,都会对冷隔缺陷的产生有不同的影响。

  6.制芯

  (1)砂芯过硬,金属液通常很难平静地流到较硬的砂芯近旁,而常会在该处出现翻腾的情况,这样会形成过早的冷凝。

  (2)排气不够充分,任何被包封的气体,都会造成铸件气隔缝。对于会使金属液流产生任何程度间断的浇注系统而言,这一问题则更为严重。

  (3)型芯尺寸不正确或放置不当,型芯移位会使铸件截面减薄,如果金属液的流动能力不够高,则会产生浇不足或冷隔。

  (4)漂芯或砂芯下沉,这和下型拱起、上型下沉的后果完全一样,都会使铸件截面变得过薄。

  (5)偏芯造成铸件截面过薄,这是漂芯或砂芯下沉的另一种表现形式。

  (6)砂芯变形,因粘结剂的热塑性而引起砂芯的变形是造成铸件变形的一个原因。因变形引起的翘曲,在浇注过程中和偏芯的作用一样,都会使铸件截面减薄。

  (7)芯骨距砂芯表面过近,这样设置的芯骨对金属起着激冷作用,因而迟滞了金属液的正常流动,降低了金属液的流动性。

  (8)型芯材料导热性过高,其后果和造型材料导热性过高一样。

  7.造型

  (1)舂砂过实降低了透气性。

  (2)舂砂不均时,将造成型砂紧实度的变化,使局部砂型透气性过低,这样会改变金属液的流动,或者形成局部截面受激冷,从而导致产生冷隔。

  (3)舂砂过松导致上型下沉,使铸件截面变薄。

  (4)修型或修补过度,其后果和形成金属液的翻腾或改变型砂导热性一样。

  (5)芯撑尺寸错误引起漂芯,会造成铸件截面过薄,使金属熔液很难完满充型。

  (6)芯撑过小或芯撑数量过少,造成漂芯。

  (7)型芯或铸型的涂料涂层过厚,都会使铸件的较

  薄截面变得更薄。

  8.金属成分

  (1)铸铁,碳当量对金属液的流动性有影响。一般来说,低碳当量的金属液会因其流动性差而容易产生冷隔和浇不足;但碳当量过高又会产生石墨漂浮缺陷。

  (2)铸钢,钢的成分由低碳到高碳,如果添加各种合金元素,可以调整其流动性。钢具有较高的热幅射性,热量损失较快,这种特性使钢液与冷的或湿的铸型接触时,会很快降低其流动性。

  (3)铜合金,由于铜合金品种较多,流动性差别很大,因此改进流动性的方法取决于所采用的合金类型。

  (4)铝合金,在铝合金成分中增加硅或铁的含量,会使其较低的流动性得到改善。含气或被污染的铝合金,特别易于产生冷隔。

  (5)镁合金,可以通过将成分调整到接近于共晶成分而改善其流动性。

  9.熔炼

  (1)因称重或加料不严格导致成分错误。

  (2)金属液熔化温度过低或流动性太差。无论是哪一种金属,其温度过低是造成浇不足的基本原因。

  (3)金属液氧化或含气。这可能是由于耐火材料太湿、湍流所造成的,无论是何种金属,氧化或含气金属液的流动性都会降低;熔炼操作不当,特别容易使有色金属吸附气体;熔炼灰铸铁时,冲天炉底焦高度太低,也会产生同样的后果。

  (4)金属液还原过分。会因为吸氢而产生问题,在所有的金属中这都是应予以考虑的因素,对铝合金而言尤为重要。

  (5)浇包内添加料过量。这些添加料都具有直接降低温度的作用,因而也就降低了金属液的流动性。

  (6)浇包内添加物潮湿,会造成温度损耗,导致金属液温度过低。

  10.浇注

  浇注被认为是造成浇不足缺陷的主要原因之一,以下因素可能是浇注过程中导致产生缺陷的成因。

  1)浇注温度过低。

  (1)间断浇注会造成金属液充型不均衡,当重新开始浇注后,则易于产生氧化薄膜或吸收气体,这都会妨碍熔融金属的熔合。

  (2)过快减慢浇注速度,会降低金属液完全充满铸型型腔所需的压力,当上箱中有凸台或上箱太浅时,过快减慢浇注速度铸成的铸件,其缺陷尤为严重。

  (3)金属液沸腾。流槽、内衬、浇包嘴太湿,或浇包内有废渣,都会造成金属液沸腾,既降低了熔融金属的温度,又降低了其流动性。

  (4)水平浇注薄平铸件,未使其有一个倾斜度,都容易造成冷隔缺陷。

  (5)因跑火降低了浇注压力,会造成浇注间断,其后果和过快降低浇注压头一样。

  (6)熔渣、脏物或浇包耐火材料堵住内浇口,其后果与间断浇注或过快减慢浇注速度一样。

  (7)若浇注的金属液短缺,会降低熔融金属的输送压力。上箱较浅时,浇注的熔融金属稍有短缺,会使压力水平低于铸件的最高点,这样即便不会造成浇不足,也容易形成侵入气孔或缩松。实际上,上箱凸台部位产生侵入气孔,通常都和浇不足有关,当浇注短缺是其成因时,这两种缺陷很可能不易识别。

  (8)浇注过慢,会使内浇道不能保持有充分的金属液,不能较快地充满铸型来防止冷隔。浇注过慢还是造成膨胀缺陷的主要原因,上型膨胀的倾向会进一步加大形成冷隔的可能。

  (9)未能保持直浇道、横浇道和内浇道充满熔融的金属液,其结果和间断浇注或压力头不足一样。此外,还会造成包封空气,因而降低了金属液的流动性,在一些合金(如铸钢中)会快速地形成氧化膜。

  11其他

  (1)冷铁和芯撑过大时,其后果和激冷一样,使金属液流动性降低而产生冷隔。冷隔很可能出现在芯撑或距芯撑很近的部位。

  (2)因铸型压铁过重等原因使铸件截面减薄。若压铁重量超过铸型能够承担的负荷时,会发生塌型。即使截面尺寸改变很小,也可能导致产生浇不足缺陷。

  (3)铸型型腔的薄截面处产生水气凝聚,这会降低金属液的流动性,同时还会造成包封气体。

  解决"冷隔"缺陷

  冷隔缺陷不光表面难看,且内部金属结合力弱,严重影响铸件的机械性能,今天小编将对其做简单介绍。

  缺陷现象:

  温度较低的金属流互相对接但未熔合而出现的缝隙,呈不规则的线形,有穿透的和不穿透的两种,在外力的作用下有发展的趋势。

  别名:冷接(对接)、熔接不良

  成因分析:

  1、金属液浇注温度低或模具温度低;

  2、合金成分不符合标准,流动性差;

  3、金属液分股填充,熔合不良;

  4、浇口不合理,流程太长;

  5、填充速度低或排气不良;

  6、压射比压偏低。

  对应措施:

  1、产品发黑,伴有流痕。适当提高浇注温度和模具温度;观察模温减少涂料喷涂

  2、改变合金成分,提高流动性;

  3、烫模件看铝液流向,金属液碰撞产生冷隔出现一般为涡旋状,伴有流痕。改进浇注系统,改善内浇口的填充方向。另外可在铸件边缘开设集渣包以改善填

  充条件;

  4、伴有远端压不实。更改浇口位置和截面积,改善排溢条件,增大溢流量;

  5、改变金属液流量,提高压射速度;

  6、铸件整体压不实。提高比压(尽量不采用),有条件最好换到大吨位机台。


2017年11月01日

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