加工车间和铸造厂试图生产严格遵守设计规范且偏差尽可能小的金属铸件。但是,避免产品运行中的缺陷可能是一项艰巨的任务,因为大多数金属在冷却时会收缩到一定程度。当组件收缩时,它将严重损坏整个设备的完整性,并最终可能在压力下破裂。为了帮助减少或消除有故障的零件进入市场的机会,许多工厂使用检查设备来检测表面和内部缺陷。尽管做出了这些努力,但是对于许多制造商而言,金属铸件的收缩仍然是一个重要的问题。
铸造工业中存在两个主要的孔隙率问题:收缩孔隙率和气体孔隙率。收缩孔隙率缺陷是指组件内部的空腔,它们可能导致材料变弱,并且如果放置在表面上,它们可能会使外观质量和耐蚀性下降。收缩是迄今为止最常见的类型,通常可以通过看似小的孔或裂缝在铸件表面检测到收缩。这些孔可能看起来是圆形的,但实际上它们是倾斜的,并倾向于形成分支的内部裂纹。厚的多角度零件最容易受到这种收缩的影响,这种收缩是在金属冷却并以不均匀的图案固化时发生的。确定空腔的大小,形状和表面对于指出正在出现的缺陷并确定其原因至关重要。但是,重要的是要从夹带的空气中区分出收缩孔隙率:由空气夹带引起的孔具有圆形形状,而缺乏收缩孔隙率的材料具有倾斜的表面。
金属铸件可能发生四种类型的收缩:型腔收缩,海绵收缩,长丝收缩和树枝状收缩。
l 模腔收缩:当发生凝固时,连接两种不同的熔融材料源以形成一个共同的前沿时,会发生此缺陷。缺少额外的进料来填充累积的间隙将进一步加剧型腔收缩问题。
l 海绵收缩:通常发生在铸件较厚的中间部位,导致形成类似于长丝或树突的薄晶格结构。
l 细丝收缩:通常在材料的较厚部分下形成各种尺寸和密度的连续裂纹网络。可能很难检测到,并且虚线往往会相互连接。
l 树突收缩:树突骨折狭窄,随机分布的线或孔,通常不相连。它们通常比丝状裂纹更薄且密度更低。
1.铸件结构
由于铸件的厚壁部分,由于进料不良而形成了缩孔。铸件的壁厚不均匀,并且在壁厚部的热连接处产生收缩孔或收缩孔隙率。
由于流延孔的直径太小,形成流延孔的砂芯被高温熔融金属长时间加热,这降低了流延孔表面上金属的凝固速率。同时,砂芯为气体或大气压提供了通道,从而使孔壁产生收缩并绣花松动。
铸件凹角的圆角半径太小,降低了尖角处砂子的传热能力和凹角的凝固速度。同时,由于尖角处的沙子具有很强的加热作用和较高的气压,因此释放的气体可以转移到未固化的熔融金属上。渗透,在铸件中造成缩孔。
2.冶炼
液态金属的气体含量太高,导致在铸造的冷却过程中以气泡的形式析出,从而阻止了相邻的液态金属流到进料和收缩的地方,从而导致收缩或孔隙。
当灰口铸铁的碳当量太低时,铁水凝固过程中的共晶石墨沉淀会减少,降低了石墨化膨胀的效果,增加了凝固收缩率,并降低了铁水的流动性。公认的是,铁水的自给能力降低,从而铸件易于收缩或收缩。
当铁水中的磷或硫含量高时,磷是扩大凝固温度范围的元素,同时形成大量的低熔点磷共晶,这降低了凝固时的进料能力。硫是阻碍石墨化的元素,硫也会降低铁水的流动性。同时,铁水的氧化非常严重,这也降低了液态金属的流动性,导致铸件收缩或出现孔隙。
浇铸前,将铸铁或球墨铸铁与硅铁等孕育剂一起接种时,如果接种效果不好,则铁水凝固时会析出大量渗碳体,这会增加凝固收缩率并引起收缩。收缩。
3.工艺设计
(1)浇注系统的设计不合理:当浇注系统的设计与铸件的凝固原理不一致时,可能导致铸件收缩或收缩。主要表现为浇注位置不当,不利于顺序凝固,内浇口的位置和尺寸不正确。对于灰口铸铁和球墨铸铁,如果内浇口在铸件的厚壁处打开而内浇口较厚,则内浇口在浇注后会长时间处于液态。在由铁水凝固引起的石墨化膨胀作用下,铁水将通过内浇口流回浇道,从而引起铸件的收缩和收缩。
(2)冒口的设计不合理:冒口颈部的位置,数量,大小和尺寸不能促进铸件的顺序凝固,这可能导致铸件的收缩和收缩。如果出气口立管未放置在深色立管的顶部,或冷铁使用不当,也会导致铸件收缩和收缩。
(3)型砂和型芯砂:型砂(型芯砂)的耐火度和高温强度太低,热变形太大。在熔融金属的静压力或石墨化膨胀力的作用下,型材壁或型芯壁将移动。增加铸件实际所需的进料量,或在膨胀部件中出现新的热连接,导致铸件收缩和收缩。这种现象对大中型铸件非常敏感。另外,如果型砂中的水分含量太高,则模具壁表面上的干层的厚度将减小,并且水分凝结区中的水分将增加,并且范围将扩大,从而增加成型壁的流动性,导致收缩和孔隙率。
(4)浇注:浇注温度过高,会增加液态金属的收缩率;当铸件太低时,会降低立管的进给能力,特别是在使用底部浇铸系统时,铸件经常在下部产生缩孔和缩孔。对于大中型铸件,当冒口未装满或敞口冒口未充满熔融金属时,这会降低冒口的进给能力,并导致铸件收缩或出现孔隙。