铸铣件的浇注系统和冒口第六讲防止铸件产生缩孔_缩松的方法
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铸件中缩孔与缩松的防止方法缩孔与缩松使铸件受力的有效面积减少,而且在孔洞部位易产生应力集中,使铸件力学性能下降。
缩孔与缩松还使铸件的气密性、物理性能和化学性能下降。
缩孔与缩松严重时,铸件不得不报废。
因此,生产中要采取必要的工艺措施予以防止。
防止铸件产生缩孔的根本措施是采用定向凝固。
所谓定向凝固,即使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。
按定向凝固的顺序,先凝固部位的收缩,由后凝固部位的熔融金属来补充;后凝固部位的收缩,由冒口或浇注系统的金属液来补充,使铸件各部分的收缩都能得到补充,而将缩孔转移到铸件多余部分的冒口或浇注系统中,如下图所示。
所谓冒口是指在铸型内存储供补缩铸件用熔融金属的空腔,也指该空腔中充填的金属。
冒口除补缩外,有时还起排气、集渣的作用。
凝固后切除多余部分便可得到无缩孔的致密铸件。
实现定向凝固的措施是在铸件可能出现缩孔的厚大部位(热节)安放冒口,或在铸件远离浇冒的部位增设冷铁等,如下图所示。
所谓冷铁是指为增加铸件局部的冷却速度,在砂型、砂芯表面或型腔中安放的金属物。
图中所示铸件中可能产生缩孔的厚大部分不止一个,若仅靠顶部冒口,难以向底部凸台补缩,如果在该凸台的型壁上安放两个外冷铁,加快了该处的冷却速度,使厚壁凸台反而最先凝固,从而实现了由下而上的定向凝固。
定向凝固与逐层凝固是两个不同的概念。
定向凝固是指铸件各部分的凝固顺序;逐层凝固是指铸件某截面上的凝固顺序。
逐层凝固的合金表层先凝固,然后逐渐向铸件中心增厚,铸件中心最后凝固。
冒口的补缩通道能长时间保持畅通,有利于实现铸件的定向凝固。
对于纯金属、共晶成分的合金,工艺上一般都采用定向凝固的原则,来提高铸件的致密性。
相反,倾向于糊状凝固的合金,结晶的固体骨架较好地布满整个铸件的截面,使冒口的补缩通道堵塞,难以实现定向凝固。
F铸造oundry热加工热处理/锻压/铸造2011年第15期69铸钢件缩孔和缩松的形成与预防宁夏天地奔牛实业集团有限公司(石嘴山753001)王福京缩孔和缩松从本质上来说,是因为型内的金属产生收缩而引起的,但是不同种类的金属,其形成缩孔和缩松的机理有所不同。
1.产生机理从铸钢件角度来分析,钢液注满型腔后,由于型壁的传热作用,型内钢液形成自型壁表面至铸件壁厚中心温度逐渐升高的温度梯度。
随着型壁传热作用不断地进行,型内钢液温度不断降低。
当与型壁表面接触的钢液温度降至凝固温度时,铸件的表面就开始凝固,并形成一层固体状态的硬壳。
如果这时浇注系统已经凝固,那么硬壳内处于液体状态的钢液就与外界隔绝。
当型内钢液温度进一步降低时,硬壳内的钢液一方面因温度降低而产生液态收缩,另一方面由于硬壳的传热作用,使与硬壳接触的钢液不断结晶凝固,从而出现凝固收缩。
这两种收缩的出现,将使硬壳内钢液液面下降。
与此同时,处于固体状态的硬壳,也因温度的降低而产生固态收缩,对于铸钢件来说,由于液态收缩和凝固收缩的总和是大于固态收缩的,因此在重力作用下,硬壳内钢液液面将下降,并且与上部硬壳脱离接触。
随着型内钢液温度不断地降低和硬壳内钢液不断地凝固,硬壳越来越厚,而钢液越来越少。
当铸件内最后的钢液凝固后,铸件上部的硬壳下面就会出现一个孔洞,这个孔洞即为缩孔。
虽然凝固后的铸件自高温状态冷却至室温时,还将产生固态收缩,从而使整个铸件和其内部缩孔的体积稍有减小,但并不会改变缩孔体积与铸件体积的比值。
由于凝固层厚度的增加和钢液的减少是不断进行的,因而从理论上来说,缩孔的形状是漏斗状的。
并且因残存的钢液凝固时不能得到补缩,所以在产生缩孔的同时,往往也伴随着缩松的出现。
用肉眼能直接观察到的缩孔为宏观缩孔,而借助于放大镜或将断面腐蚀以后才能发现的缩孔为微观缩孔。
一般情况下,宏观缩孔可以用补焊的手段来解决,而微观缩孔就无法处理了,一般都是成片出现的微小孔洞。
铸钢缩孔和缩松产生的原因及预防措施!展开全文原创铸造老陆铸造工业网今天在铸造生产中,铸钢件出现缩孔、缩松的概率远远大于铸铁件。
因为铸铁件由于碳高,会有石墨膨胀对铸件进行补缩,而铸钢件碳含量低,石墨补缩非常弱,碳越低的铸钢件,越没有石墨补缩。
因此,缩孔、缩松就成为铸钢件的常缺陷。
那么在生产中怎样预防铸钢件的缩孔和缩松呢?这就需要我们铸造人充分了解铸钢件产生缩孔和缩松的原因,知道原因才能有针对性的进行预防。
铸钢件之所以出现缩孔、缩松,根本原因是钢液的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩。
这是铸钢件固有特征。
下面我们看一下铸钢件缩孔和缩松的形成示意图:通过上面的铸钢浇注凝固示意图我们看到,在浇注刚结束时,铸型内的钢液随着温度的下降而收缩,这时候铸件本体可以从内浇道得到液体补充,所以,在这期间铸型内一直充满着液体。
而当型壁表面的钢液温度下降到液相线温度时,铸件开始凝固,形成一层硬壳,如果在这个时候内浇道凝固,则硬壳内的钢液处于封闭状态。
随着温度继续降低,钢液继续发生液态收缩和凝固收缩,铸件早已凝固的硬壳也将发生固态收缩。
在大多数情况下铸件的液态收缩和凝固收缩要大于固态收缩,因此在钢液自身重力作用下,液面将脱离硬壳的顶层而出现下降。
钢液凝固继续进行,随着硬壳的增厚,液面不断面下降。
直到全部凝固后,铸件上部就形成带有一定真空度的漏斗形缩孔。
我们来观察上图所显示的情况,在大气压力的作用,处于高温状态但强度很低的顶部硬皮,将可能向缩孔方向凹陷进去,最终形成我们上面图形上面的E图形状。
在实际生产中,铸件顶部硬皮往往太薄或不完整,因而缩孔的顶部通常和能大气相通。
铸件凝固后期,在其最后凝固部分的残余钢液中,由于温度梯度小,金属液将同时凝固,即在钢液中出现许多细小的晶粒,当晶粒长大互相连接后,将剩余的钢液分割成互不相通的小熔池。
这些小熔池在进一步冷却和凝固时得不到液体的补缩,会产生许多细小的孔洞,这就是缩松。
缩松按糨的分布情况一般分为三种:一、弥散缩松,这种缩松是指细小的孔洞均匀分布在铸件的大部分体积内,易在结晶温度范围宽的合金铸件的冷却缓慢的厚大部位处产生。
2019年第2期热加工79F锻造与铸造orging &Casting铸铁件缩松、缩孔、凹陷缺陷的原因分析与防止方法■王姗姗,程凯,靳宝,赵新武摘要:结合生产实践,依据缩松、缩孔、凹陷等缺陷的特征分类,整理了产生的原因,以及采取的纠正预防措施。
有关书籍对缩松、缩孔的产生均有阐述,只是进一步结合几种材质作了补充和整理,以求不断地完善。
关键词:缩松;缩孔;原因分析;防止方法一、缩松1. 特征在铸件内部有许多分散小缩孔,其表面粗糙,水压试验时渗水。
典型案例如图1~图5所示。
发现方法:用机械加工、磁粉探伤可发现。
2. 原因分析(1)工艺设计不合理。
铸件的结构、形状及壁厚的影响。
孤立热节多,尺寸变化太大,厚断面得不到足够的补缩。
(2)浇注系统、冷铁、冒口设计不合理,冒口的补缩效果差。
(3)浇注温度不合理,温度太高或太低均会影响冒口的补缩效果。
(4)铸型紧实度低,铸型刚度差。
石墨化膨胀造成型腔扩大,铸件收缩时由于补缩不足形成缩松。
图1 缩松图2 硅钼球铁4mm处缩松图4 硅钼材质蜂窝状显微缩松图3 高镍奥氏体球铁的缩气孔图5 接触热节产生的缩松图6 鸭嘴顶冒口2019年 第2期 热加工80F锻造与铸造orging &Casting(5)碳、硅含量低,磷含量较高;凝固区间大。
硅钼和高镍球墨铸铁对碳、硅含量和氧化铁液的敏感性特大,铁液严重氧化或碳、硅量低时,易出现显微缩松。
即便在薄壁处也容易出现缩松(见图2、图3、图4)。
(6)孕育不充分,石墨化效果差。
(7)残余镁量和稀土量过高。
钼含量较高时也会增加显微缩松。
(8)浇注速度太快。
(9)炉料锈蚀,氧化铁多。
(10)铁液在电炉内高温停放时间太长,俗称“死铁水”,造成严重氧化。
(11)冲天炉熔炼时底焦太底,风量太大,元素烧损大,铁液严重氧化。
(12)冒口径处形成接触热节产生缩松(见图5)。
(13)压箱铁不够(或箱卡未锁紧,箱带断裂等),浇注后由于涨箱造成缩松。
铸件常见缺陷的产生原因及防止方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1铸件常见缺陷的产生原因及防止方法一、气孔(气泡、呛孔、气窝)特征:气孔是存在于铸件表面或内部的孔洞,呈圆形、椭圆形或不规则形,有时多个气孔组成一个气团,皮下一般呈梨形。
呛孔形状不规则,且表面粗糙,气窝是铸件表面凹进去一块,表面较平滑。
明孔外观检查就能发现,皮下气孔经机械加工后才能发现。
形成原因:1、模具预热温度太低,液体金属经过浇注系统时冷却太快。
2、模具排气设计不良,气体不能通畅排出。
3、涂料不好,本身排气性不佳,甚至本身挥发或分解出气体。
4、模具型腔表面有孔洞、凹坑,液体金属注入后孔洞、凹坑处气体迅速膨胀压缩液体金属,形成呛孔。
5、模具型腔表面锈蚀,且未清理干净。
6、原材料(砂芯)存放不当,使用前未经预热。
7、脱氧剂不佳,或用量不够或操作不当等。
防止方法:1、模具要充分预热,涂料(石墨)的粒度不宜太细,透气性要好。
2、使用倾斜浇注方式浇注。
3、原材料应存放在通风干燥处,使用时要预热。
4、选择脱氧效果较好的脱氧剂(镁)。
5、浇注温度不宜过高。
二、缩孔(缩松)特征:缩孔是铸件表面或内部存在的一种表面粗糙的孔,轻微缩孔是许多分散的小缩孔,即缩松,缩孔或缩松处晶粒粗大。
常发生在铸件内浇道附近、冒口根部、厚大部位,壁的厚薄转接处及具有大平面的厚薄处。
形成原因:1、模具工作温度控制未达到定向凝固要求。
2、涂料选择不当,不同部位涂料层厚度控制不好。
3、铸件在模具中的位置设计不当。
4、浇冒口设计未能达到起充分补缩的作用。
5、浇注温度过低或过高。
防治方法:1、提高磨具温度。
2、调整涂料层厚度,涂料喷洒要均匀,涂料脱落而补涂时不可形成局部涂料堆积现象。
3、对模具进行局部加热或用绝热材料局部保温。
4、热节处镶铜块,对局部进行激冷。
5、模具上设计散热片,或通过水等加速局部地区冷却速度,或在模具外喷水,喷雾。
6、用可拆缷激冷块,轮流安放在型腔内,避免连续生产时激冷块本身冷却不充分。
F铸造oundry热加工热处理/锻压/铸造2011年第15期69铸钢件缩孔和缩松的形成与预防宁夏天地奔牛实业集团有限公司(石嘴山753001)王福京缩孔和缩松从本质上来说,是因为型内的金属产生收缩而引起的,但是不同种类的金属,其形成缩孔和缩松的机理有所不同。
1.产生机理从铸钢件角度来分析,钢液注满型腔后,由于型壁的传热作用,型内钢液形成自型壁表面至铸件壁厚中心温度逐渐升高的温度梯度。
随着型壁传热作用不断地进行,型内钢液温度不断降低。
当与型壁表面接触的钢液温度降至凝固温度时,铸件的表面就开始凝固,并形成一层固体状态的硬壳。
如果这时浇注系统已经凝固,那么硬壳内处于液体状态的钢液就与外界隔绝。
当型内钢液温度进一步降低时,硬壳内的钢液一方面因温度降低而产生液态收缩,另一方面由于硬壳的传热作用,使与硬壳接触的钢液不断结晶凝固,从而出现凝固收缩。
这两种收缩的出现,将使硬壳内钢液液面下降。
与此同时,处于固体状态的硬壳,也因温度的降低而产生固态收缩,对于铸钢件来说,由于液态收缩和凝固收缩的总和是大于固态收缩的,因此在重力作用下,硬壳内钢液液面将下降,并且与上部硬壳脱离接触。
随着型内钢液温度不断地降低和硬壳内钢液不断地凝固,硬壳越来越厚,而钢液越来越少。
当铸件内最后的钢液凝固后,铸件上部的硬壳下面就会出现一个孔洞,这个孔洞即为缩孔。
虽然凝固后的铸件自高温状态冷却至室温时,还将产生固态收缩,从而使整个铸件和其内部缩孔的体积稍有减小,但并不会改变缩孔体积与铸件体积的比值。
由于凝固层厚度的增加和钢液的减少是不断进行的,因而从理论上来说,缩孔的形状是漏斗状的。
并且因残存的钢液凝固时不能得到补缩,所以在产生缩孔的同时,往往也伴随着缩松的出现。
用肉眼能直接观察到的缩孔为宏观缩孔,而借助于放大镜或将断面腐蚀以后才能发现的缩孔为微观缩孔。
一般情况下,宏观缩孔可以用补焊的手段来解决,而微观缩孔就无法处理了,一般都是成片出现的微小孔洞。
球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止摘要:球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分,其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀能力,因而铸型产生型壁迁移,增大铸件体积,极易产生内部缩孔、缩松。
球墨铸铁凝固时,在枝晶和共晶团间的最后凝固区域,收缩的体积得不到完全补充,留下的空洞形成宏观及微观缩松。
La 有助于消除缩松倾向。
分析缩孔缩松形成原因并提出相应的防止办法,有助于减少由此产生的废品损失。
关键词:球墨铸铁、收缩、缩孔、缩松1 前言1.1 缺陷形成原因球墨铸铁生产技术日臻完善,多年技术服务的实践表明,生产中出现的铸造缺陷,完全可以用成熟的经验予以消除。
据介绍:工业发达国家的铸造废品率可以控制在1%以下[1],国内先进水平也在2%左右,提高企业铸造技术水平,对减少废品十分重要。
1。
显微缩松显微镜观察微细连续缺失空间多角形疏松枝晶间、共晶团边界间众所周知,灰铸铁是逐层凝固方式,球墨铸铁是糊状凝固方式。
逐层凝固可以使铸件凝固时形成一个坚实的封闭外壳,铸件全封闭外壳的体积收缩可以减小壳体内的缩孔容积。
糊状凝固的特点是金属凝固时晶粒在金属液内部整个容积内形核、生长,固相与液相混合存在有如粥糊。
大多数球墨铸铁是共晶或过共晶成分,其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀的能力,铸型产生型壁迁移,增大铸件体积,极易产生内部缩孔、缩松缺陷。
铸型冷却能力强,有利于铸件的容积凝固转变成逐层凝固,使铸件的分散缩松转变成集中缩孔。
然而,批量生产中湿砂型铸造很难被金属型或干砂型取代。
球墨铸铁凝固有以下三个特点,决定球墨铸铁是糊状凝固方式:①球化和孕育处理显著增加异质核心,核心存在于整个熔体,有利于全截面同时结晶。
②石墨球在奥氏体壳包围下生长,生长速度慢,延缓铸件表层形成坚实外壳;而片状石墨的端部始终与铁液接触,生长速度快,凝固时间短,促使灰铁铸件快速形成坚实外壳。
③球墨铸铁比灰铸铁导热率小 20%-30%,散热慢,外壳生长速度降低[3]。
铸件产⽣缩孔和缩松产⽣的原因及防⽌措施(⾳频讲解,实⽤⽅便)铸件缩松、缩孔问题防治⽅案来⾃制造⼯业联盟 00:00 10:29
缩孔是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较⼤的孔洞
合⾦的液态收缩和凝固收缩愈⼤、浇注温度愈⾼、铸件愈厚,缩孔的容积愈⼤. 缩松是分
散在铸件某区域内的细⼩缩孔
形成原因:铸件最后凝固区域的收缩未能得到补⾜,或因为合⾦呈糊状凝固,被树枝状晶体
分隔开的⼩液体区难以得到补缩所⾄
逐层凝固合⾦,缩松倾向⼩。
糊状凝固合⾦缩松倾向⼤,缩孔倾向⼩。
防⽌缩孔和缩松的措施 1)选择合适的合⾦成分选⽤近共晶成分或结晶温度范围较
窄的合⾦ 2)⼯艺措施顺序凝固原则,获得没有缩孔的致密铸件。
定向凝固就是在铸
件上可能出现缩孔的厚⼤部位通过安放冒⼝等⼯艺措施,使铸件远离冒⼝的部位先凝固,然后
靠近冒⼝部位凝固,最后冒⼝本⾝凝固。
⽬的是铸件各个部位的收缩都能得到补充,⽽将缩孔转移到冒⼝中,最后予以清除措施
1、安放冒⼝
2、在⼯件厚⼤部位增设冷铁。
铸铁件经常会发生各种不同的铸造缺陷,如何防止这些缺陷发生,一直是铸件生产厂关注的问题。
本文介绍了笔者在这方面的一些认识和实践经验。
1 气孔特征:铸件中的气孔是指在铸件内部,表面或接近表面处存在的大小不等的光滑孔洞。
孔壁往往还带有氧化色泽,由于气体的来源和形成原因不同,气孔的表现形式也各不相同,有侵入性气孔,析出性气孔,皮下气孔等。
1.1 侵入性气孔这种气孔的数量较少,尺寸较大,多产生在铸件外表面某些部位,呈梨形或圆球形。
主要是由于铸型或砂芯产生的气体侵入金属液的未能逸出而造成。
防止措施:(1)减少发气量:控制型砂或芯砂中发气物质的含量,湿型砂的含水量不能过高,造型与修模时脱模剂和水用量不宜过多。
砂芯要保证烘干,烘干后的砂芯不宜存放太长时间,隔天使用的砂芯在使用前要回炉烘干,以防砂芯吸潮,不使用受潮、生锈的冷铁和芯撑等。
(2)改善型砂的透气性,选择合适的型空紧实度,合理安排出气眼位置以利排气,确保砂芯通气孔道畅通。
(3)适当提高浇注温度,开排气孔和排气冒口等,以利于侵入金属液的气体上浮排出。
1.2 析出性气孔这种气孔多而分散,一般位于铸件表面往往同批浇注的铸件大部分都发现有。
这种气孔主要是由于在熔炼过程中,金属液吸收的气体在凝固前未能全部析出,便在铸件中形成许多分散的小气孔。
防止措施:(1)采用洁净干燥的炉料,限制含气量较多的炉料使用。
(2)确保“三干”:即出铁槽、出铁口、过桥要彻底烘干。
(3)浇包要烘干,使用前最好用铁液烫过,包中有铁液,一定要在铁液表面放覆盖剂。
(4)各种添加剂(球化剂、孕育剂、覆盖剂)一不定期要保持干燥,湿度高的时候,要烘干后才能使用。
1.3 皮下气孔这种气孔主要出现在铸件的表层皮下2~3mm处,直径为1~3mm左右。
而且数量较多,铸件经热处理或粗加工去除外皮后,就会清晰地显露出来。
防止措施;(1)适当提高浇注温度,严格控制各种添加剂的加入量,尽可能缩短浇注时间。
(2)孕育剂的加入量最好控制在(质量分数)0.4%~0.6%,同时要严格控制孕育剂中A1的质量分数,w(Al)偏高容易和型腔表面的水分发生反应:2Al+3H2O=Al2O3+3H2↑,一般情况下孕育剂含Al量不宜超过1.5%。
铸钢件缩孔及缩松缺陷的消除【摘要】通过分析铸钢件缩孔及缩松产生的机理,总结出铸件产生缩孔及缩松缺陷的部位,提出从改进浇注系统、改变铸件结构、适当提高浇注温度及控制浇注速度等几个方面消除铸件中的缩孔及缩松。
缩孔及缩松缺陷是铸钢件生产中的一大难题,长期以来困扰着广大铸造工作者。
这两种缺陷多发生在铸件内部,通过机械加工或X 射线检查可以发现,要进行挽救比较困难,也有发生在表面上的,通过安放冒口可以消除。
这两种缺陷很相似,危害都很大,可以归为一类。
由于缩孔及缩松缺陷的消除需要综合考虑浇注系统、浇注温度、铸件结构、冒口及冷铁等工艺因素,在实际生产中难以控制。
本文拟对铸钢件生产中出现的缩孔、缩松缺陷的消除作一探讨,供有关人员参考。
一、缩孔及缩松缺陷产生的机理铁液在铸型内冷凝的过程中,体积要发生三次收缩:第一次是合金液从浇注温度冷却到开始凝固的温度,称为液态收缩; 第二次是从开始凝固的温度冷却到金属液全部凝固的温度,称为凝固收缩; 第三次是从全部凝固的温度冷却到室温,称为固态收缩。
液态收缩的大小与浇注温度有关,铁液每降低100 ℃,体积约缩小0. 78 % ~1. 2 % ,因此浇注温度越高,液态收缩越大。
一般情况下,在能保证流动性的前提下,应尽量降低铁液的浇注温度。
液态及凝固收缩受合金成分的影响较大,比如,在其他成分相同的情况下,碳、硅含量越大,收缩就越小; 而锰、硫含量越多,则收缩量越大。
一般铸钢件在凝固收缩阶段的线收缩率为2.0 % ~3. 5 % ,因此在砂型铸造中制造模样时,除了加放一定的加工余量外,还要按铸造合金的收缩特性,加上一定量的合金收缩率。
当金属液进入型腔后,靠近型壁的金属液散热快,冷却速度快,而后向铸件中心逐次凝固。
铸件在冷却凝固的过程中,一般液态收缩时可以得到浇包中液态金属的补缩,这个阶段的收缩对铸件质量影响不大; 固态收缩对形成缩孔、缩松缺陷的影响也不大,但如果在凝固收缩时得不到补缩,就会在铸件最后凝固的部位( 如温度最高的中心处) 形成细小或分散的孔洞,即缩孔、缩松缺陷。