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濰坊華星機械有限公司

鑄造缺陷及其控制方法

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      鑄件缺陷種類繁多,產生缺陷的原因也十分復雜。它不僅與鑄型工藝有關,而且還與鑄造合金的性制、合金的熔煉、造型材料的性能等一系列因素有關。因此,分析鑄件缺陷產生的原因時,要從具體情況出發,根據缺陷的特征、位置、采用的工藝和所用型砂等因素,進行綜合分析,然后采取相應的技術措施,防止和消除缺陷。

1. 澆不到
鑄件局部有殘缺、常出現在薄壁部位、離澆道最遠部位或鑄件上部。殘缺的邊角圓滑光亮不粘砂。
產生原因
澆注溫度低、澆注速度太慢或斷續澆注;
橫澆道、內澆道截面積??;
鐵水成分中碳、硅含量過低;
型砂中水分、煤粉含量過多,發氣量大,或含泥量太高,透氣性不良;
上砂型高度不夠,鐵水壓力不足。
防止方法:
提高澆注溫度、加快澆注速度,防止斷續澆注;
加大橫澆道和內澆道的截面積;
調整爐后配料,適當提高碳、硅含量;
鑄型中加強排氣,減少型砂中的煤粉,有機物加入量;
增加上砂箱高度。
2. 未澆滿
鑄件上部殘缺,直澆道中鐵水的水平面與鑄件的鐵水水平面相平,邊部略呈圓形。
產生原因:
澆包中鐵水量不夠;
澆道狹小,澆注速度又過快,當鐵水從澆口杯外溢時,操作者誤認為鑄型已經充滿,停澆過早。
防止方法:
正確估計澆包中的鐵水量;
對澆道狹小的鑄型,適當放慢澆注速度,保證鑄型充滿。
3. 損傷
鑄件損傷斷缺。
產生原因:
鑄件落砂過于劇烈,或在搬運過程中鑄件受到沖撞而損壞;
滾筒清理時,鑄件裝料不當,鑄件的薄弱部分在翻滾時被碰斷;
冒口、冒口頸截面尺寸過大;冒口頸沒有做出敲斷面( 凹槽)?;蚯贸凉裁翱诘姆椒ú徽_,使鑄件本體損傷缺肉。
防止方法:
鑄件在落砂清理和搬運時,注意避免各種形式的過度沖撞、振擊,避免不合理的丟放;
滾筒清理時嚴格按工藝規程和要求進行操作;
修改冒口和冒口頸尺寸,做出冒口頸敲斷面,正確掌握打澆冒口的方向。
4. 粘砂和表面粗糙
粘砂是一種鑄件表面缺陷,表現為鑄件表面粘附著難以清除的砂粒;如鑄件經清除砂粒后出現凹凸不平的不光滑表面,稱表面粗糙。
產生原因:
砂粒太粗、砂型緊實度不夠;
型砂中水分太高,使型砂不易緊實;
澆注速度太快、壓力過大、溫度過高;
型砂中煤粉太少;
模板烘溫過高,導致表面型砂干枯;或模板烘溫過低,型砂粘附在模板上。
防止方法:
在透氣性足夠的情況下,使用較細原砂,并適當提高型砂緊實度;
保證型砂中穩定的有效煤粉含量;
嚴格控制砂水分;
改進澆注系統,改進澆注操作、降低澆注溫度;
控制模板烘烤溫度,一般與型砂溫度相等或略高。
5. 砂眼
在鑄件內部或表面充塞有型砂的孔眼。
產生原因:
型砂表面強度不夠;
模樣上無圓角或拔模斜度小導致鉤砂、鑄型損壞后沒修理或沒修理好就合箱;
砂型在澆注前放置時間過長,風干后表面強度降低;
鑄型在合箱時或搬運過程中損壞;
合箱時型內浮砂未清除干凈,合箱后澆口杯沒蓋好,碎砂掉進鑄型。
防止方法:
提高型砂中粘士含量、及時補加新砂,提高型砂表面強度;
模樣光潔度要高,并合理做出拔模斜度和鑄造圓角。損壞的鑄型要修好后再合箱;
縮短澆注前砂型的放置時間;
合箱或搬運鑄型時要小心,避免損壞或掉入砂型腔砂粒;
合箱前清除型內浮砂,并蓋好澆口。
6. 披縫和脹砂
披縫常出現在鑄件分型面處,是垂直于鑄件表面,且厚薄不均勻的薄片狀金屬突起物。脹砂是鑄件內、外表面局部脹大,形成不規則的瘤狀金屬突起物。
產生原因:
緊實度不夠或不勻;
面砂強度不夠、或型砂水分過高;
液態金屬壓頭過大、澆注速度太快。
防止方法:
提高鑄型緊實度、避免局部過松;
調整混砂工藝、控制水分,提高型砂強度;
降低液態金屬的壓頭、降低澆注速度。
7. 抬箱
鑄件在分型面處有大面積的披縫,使鑄型外形尺寸發生變化。抬箱過大,造成跑火——鐵水自分型面外溢,嚴重時造成澆不足缺陷。
產生原因:
砂箱未緊固、壓鐵質量不夠或去除壓鐵過早;
澆注過快,沖擊力過大;
模板翅曲。
防止方法:
增加壓鐵重量,特鐵水凝固后再去除壓鐵;
降低澆包位置,降低澆注速度;
修正模板。
8. 掉砂
鑄件表面上出現的塊狀金屬突起物,其外形與掉落的砂塊很相似。在鑄件其它部位,則往往出現砂眼或殘缺。
產生原因:
模樣上有深而小的凹槽,同于結構特征或拔模斜度小,起模時將砂型帶壞或震裂;
緊實度不勻,鑄型局部強度不足;
合箱、搬運鑄型時,不小心使鑄型局部砂塊掉落。
防止方法:
模樣拔模斜度要合適、表面光潔;
鑄型緊實度高且均勻;
合箱、搬運過程中,操作小心。
9. 錯型(錯箱)
鑄件的一部分與另一部分在分型面的接縫處錯開,發生相對位移,使鑄件外形與圖紙不相符合。
產生原因:
模樣制作不良,上下模沒有對準或模樣變形;
砂箱或模板定位不準確,或定位銷松動;
擠壓造型機上零件磨損,例如正壓板下襯板、反壓板軸承的磨損等;
澆注時用的套箱變形,搬運、圍箱時不注意,使上下鑄型發生位移。
防止方法:
加強模板的檢查和修理;
經常檢查砂箱、模板的定位銷及銷孔、并合理地安裝;
檢查擠壓造型機的有關零件,及時調整,磨損大的要更換;
定期對套箱整形。脫箱后的鑄型在搬運時要小心。在面澆注的砂型,應該做一排砂型圍一排。
10. 灰口和麻點
鑄件斷口呈灰黑色或出現黑色小點,中心部位較多,邊部較少,金相觀察可見到片狀石墨。
產生原因:
鐵水化學成分不合要求,碳、硅含量過高;
爐前孕育的鉍加入澆包內過早或過遲,或是鉍量不足。
防止方法:
正確選擇化學成分,合理配料,使鐵水中碳、硅量在規定范圍內;
增加鉍的加入量并嚴格爐前孕育工藝。
11. 裂紋(熱裂、冷裂)
鑄件外部或內部有穿透或不穿透的裂紋。熱裂時帶有暗色或黑色的氧化表面斷口外形曲折。冷裂是較干凈的脆性裂紋,斷口較平,具有金屬光澤或輕微的氧化色澤。
產生原因:
鐵水中碳、硅含苞欲放量過低,含硫量過高;
澆注溫度過高;
冒口頸過大、過短,造成局部過熱嚴重,或重口太小,補縮不好;
鑄件在清理、運輸過程中,受沖擊過大。
防止方法:
控制鐵水化學成分在規定的范圍內;
降低澆注溫度;
合理設計冒口系統;
鑄件在清理、運輸過程中避免過度沖擊。
12. 氣孔
氣孔的孔壁光滑明亮,形狀有圓形、梨形和針狀,孔的尺寸有大有小,產生在鑄件表面或內部。鑄件內部的氣孔在敲碎后或機械加工時才能被發現。
產生原因:
小爐料潮濕、銹蝕嚴重或帶有油污,使鐵水含氣量太多、氧化嚴重;
出鐵孔、出鐵槽、爐襯、澆包襯未洪干;
澆注溫度較低,使氣體來不及上浮和逸出;
爐料中含鋁量較高,易造成氫氣孔;
砂型透氣性不好、型砂水分高、含煤粉或有機物較多,使澆注時產生大量氣體且不易排出。
防止方法:
爐料要妥善管理,表面要清潔;
爐缸、前爐、出鐵口、出鐵槽、澆包必須烘干;
提高澆注溫度;
不使用鋁量過高的廢鋼;
適當降低型砂的水分、控制煤粉加入量,扎通氣孔等。
13. 縮松、疏松
分散、細小的縮孔,帶有樹枝關結晶的稱縮松,比縮松更細小的稱疏松。常出現在熱世部位。
產生原因:
鐵水中碳、硅含量過低,收縮大;
澆注速度太快、澆注溫度過高,使得液態收縮大;
澆注系統、冒口設計不當,無法實現順序凝固;
冒口太小,補縮不充分。
防止方法:
控制鐵水的化學成分在規定范圍內;
降低澆注速度和澆注溫度;
改進澆冒口系統,利用順序凝固;
加大冒口體積,保證充分補縮。
14. 反白口
鑄件斷口內部出現白口組織,邊緣部分出現灰口。
產生原因:
碳、硅含量較高的鐵水,含氫量過高;
爐料中帶入的鉻等白口形成元素過多;
元素偏析嚴重;
防止方法:
控制化學成分、碳、硅含量不宜過高;
爐襯、包襯要烘干;型砂水分不宜過高;
加強爐料管理,減少帶入白口化元素。

汽車鑄造新技術和新方向

1. 砂成形技術的發展趨勢
潮模造型經過手工緊實→震擊+壓實緊實→高壓+微震緊實→氣沖緊實→靜壓緊實幾個發展階段。靜壓造型技術實質是“氣沖預緊實+壓實”。有以下優點:鑄型輪廓清晰,表面硬度高且均勻,起模斜度小,型板利用率高,工藝裝備磨損小,鑄型表面光潔度高,鑄型型廢率低。因此,是目前最新、最先進的造型工藝,并已成為當今的主流緊實工藝。
當前,國外比較有名的制造靜壓造型設備的廠家有德國的 KW公司、HWS公司和意大利薩威力公司。國內汽車鑄造廠家大都選用HWS公司或KW公司制造的設備,如一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、山西三聯、廣西玉柴、無錫柴油機廠等。
2. 近凈形技術發展趨勢
鑄造成形工藝
消失模鑄造也稱氣化模鑄造、實型鑄造、無型腔鑄造,被鑄造界譽之為“21世紀的鑄造新技術”、“鑄造的綠色工程”。該工藝的方法是采用無粘結劑干砂加抽真空技術。我國有一百多家企業用該工藝生產箱體類、管件閥體類、耐熱耐磨合金鋼類等三大類鑄件,總產量超過10萬t。今后,該工藝將大量采用快速制造技術和模擬仿真技術,以縮短生產準備周期,實現鑄件的快捷生產。
熔模精密鑄造成形型工藝
熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽車產品材料有碳素鋼、合金鋼、有色合金與球墨鑄鐵。國外有高合金鋼、超合金材料。熔煉設備國內采用普通、快速中頻爐;國外采用真空爐、翻轉爐、高頻爐技術。熔模精密鑄造技術成型工藝將來的發展趨勢是產品離商品越來越近,傳統的精鑄件只作為毛坯,已經不適應市場的快速應變;產品的復雜程度和質量檔次越來越高;研發手段越來越強,專業化協作開始顯現,CAD、CAM、CAE的應用成為產品開發主要技術。
3. 制芯技術的發展趨勢
目前,國內外汽車鑄造制芯有三種制芯工藝,在現代汽車鑄造中常并行采用的主要工藝有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等,傳統的合脂或油砂制芯已被淘汰。
制芯工藝技術有以冷芯盒技術為主的發展趨勢。一汽鑄造公司、東風汽車鑄造廠、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、山西國際鑄造公司等均采用冷芯盒制芯技術。
4. 鑄鐵熔煉技術的發展趨勢
目前,國內外鑄鐵熔煉技術有兩種主要方式:一是采用大型熱風除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯熔煉工藝;二是采用中頻感應電爐熔煉工藝技術。
美國因達公司和彼樂公司生產的中頻爐技術開始越來越受到重視,該技術日益成熟,其清潔、環保、節能、高效、安全的優勢突出,是今后發展的方向。一汽鑄造公司、東風汽公司采用因達公司和彼樂公司生產的中頻爐和保溫爐技術。已經開發與應用的球化劑、孕育劑、蠕化劑和其他各種添加劑產品,形成商品化、標準化、規格化、系列化。
5. 合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術
鋁合金是汽車上應用最快和最廣的輕金屬,因為鋁合金本身的性能已經達到質量輕、強度高、耐腐蝕的要求。最初,鋁合金僅用于一些不受沖擊的部件。后來,通過強化合金元素,鋁合金的強度大大提高,由于質輕、散熱性好等特性,可以滿足發動機活塞、氣缸體、氣缸蓋在惡劣環境下工作的要求。鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形核心技術可以提高凈化、精練、細化、變質等材質質量控制,使得鋁鑄件質量達到一致性和穩定性。
隨著我國汽車業的發展,特別是家用轎車的快速增加和汽車部件出口的增大,汽車鋁鑄件將有很大的增長。鋁氣缸蓋成形工藝主要有兩種,一是以歐美為代表的重力鑄造成型工藝,上海皮爾博格、南京泰克西等公司,選用意大利法塔公司重力鑄造機生產鋁氣缸蓋。二是以日韓為代表的低壓鑄造成型工藝,東風日產發動機分公司鋁壓鑄車間、廣東肇慶鑄造公司、天津豐田鑄造公司,選用日本新東等公司低壓鑄造機生產鋁氣缸蓋。
6. 半固態壓鑄成型技術
半固態技術發源于美國,因此在美國這一技術已經基本成熟,處于全球領先地位,被稱之為21世紀最有前途的材料成形加工工藝。Alumax公司率先將該技術轉化為生產力,生產的鋁合金汽車制動總泵體毛坯尺寸接近零件尺寸,加工量占鑄件質量的13%,同樣的金屬型鑄件的加工余量則占鑄件質量的40%。20世紀80年代以來,歐洲等國在半固態應用方面作了大量研究和應用工作。
7. 鑄鐵材質的發展趨勢
薄壁高強度灰鑄鐵件技術
灰鑄鐵件在汽車上大量應用,由于該材料具有低的成本和良好的鑄造性能優勢。隨著汽車技術輕量化要求,灰鑄鐵的增長和發展將受到一定的影響,因此加強薄壁高強度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術的開發與應用將是發展趨勢。
蠕墨鑄鐵技術
蠕墨鑄鐵具有球墨鑄鐵的強度,與灰鑄鐵相比又有類似的防振、導熱能力及鑄造性能,有好的塑性和耐熱疲勞性能,可以解決大馬力氣缸蓋的熱疲勞裂紋問題。蠕墨鑄鐵廣泛應用的巨大潛在市場是在汽車業,其主要產品則是發動機氣缸體和大功率柴油機氣缸蓋鑄件。隨著汽車輕量化和比功率(kW/排量)的提高,氣缸體和氣缸蓋的工作溫度越來越高,許多部位的工作溫度超過200 ℃,在此溫度下,鋁合金的強度大幅度下降,而蠕鐵則具有很大的優勢。
球墨鑄鐵技術
球墨鑄鐵由于其高強度、高韌性和低價格,所以在汽車市場上仍有很大發展。汽車鑄造業球鐵主要有4類產品技術工藝的發展趨勢。一是鑄態珠光體、高強度的載貨車和轎車曲軸,鑄態鐵素體、高伸長率的汽車排氣管和橋殼底盤類鑄件;二是保安類鑄件,鑄態生產轎車轉向節;三是耐熱球鐵件,高硅鉬、中硅鉬、高鎳球鐵,該材質生產的排氣管件;四是奧貝球鐵,主要用于生產曲軸等產品。除上述外,汽車鑄造廠已經生產出鑄態球鐵冷激凸輪軸。
8. 鑄造過程計算機應用技術發展趨勢
隨著汽車鑄造技術的快速發展,為縮短鑄件生產準備周期和降低新產品開發的風險,采用快速原型技術、計算機仿真模擬、三維建模、數控技術的應用越來越廣??焖僭图夹g應用開發新產品試制用的模樣及熔模鑄造的蠟模外,還可以制做酚醛樹脂殼型、殼芯,可以直接用來裝配成砂型。模擬造型過程正在成為國際汽車鑄造關注的前沿領域之一。應用Magma、華鑄軟件對新產品的鑄件充型、凝固的溫度場和流動場模擬分析處理,預測和分析鑄件的缺陷。
9. 鑄造檢測技術
無損檢測技術的應用越來越廣,對重要件時常采用熒光磁粉檢測表面裂紋;采用超聲波或音頻檢測球鐵的球化率;渦流檢測鑄件的基體組織(珠光體含量)。為滿足重要件檢測的要求,有的將上述三項檢測儀器組合成一條自動檢測線。
10. 綠色鑄造技術發展趨勢
“綠色鑄造”是使鑄造產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理整個產品生命周期中,對環境的負面影響最小,資源效率最高。鑄造行業歷來被認為是高能耗、高污染的行業,要不斷開發新的節能、清潔、低排放、低污染的鑄造材料以投入生產使用。

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2019年9月16日 15:50
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