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铸件缺陷分析与防止.doc

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铸件 缺陷 分析 防止
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铸件缺陷分析与防止 文件编号: SH/QG-JS-08 版 本: A 修改状态: O 受控状态: 编制:吴光来 日期:二〇〇三年十月一日 铸件缺陷分析与防止 内容提要 § 1 铸件尺寸超差 1) 模料及制模工艺对铸件尺寸的影响 2) 制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响 3) 浇注条件对铸件尺寸的影响 § 2 铸件表面粗糙 1) 影响熔模表面粗糙度的因素 2) 影响型壳表面粗糙度的因素 3) 影响金属液精确复型的因素 4) 其它影响表面粗糙度的因素 § 3 铸件表面缺陷 1) 粘砂 2) 夹砂、鼠尾和凹陷 3) 斑纹 4) 麻点 5) 金属刺(毛刺) 6) 金属珠(铁豆) § 4 孔洞类缺陷 1) 气孔(集中气孔) 2) 弥散型气孔 3) 缩孔、缩松 4) 缩陷 § 5 裂纹和变形 1) 热裂、冷裂 2) 铸件脆动和变形 § 6 其它缺陷 1) 砂眼 2) 渣孔 3) 冷隔、浇不到 4) 跑火 熔模铸件缺陷的主要因素有: 易熔模质量、型壳质量和金属液 质量等 § 1、铸件质量超差 1、模料及制模工艺对铸件尺寸的影响 熔模尺寸偏差主要由于制模工艺不稳定而造成的,如合型 力大小、压蜡温度(压蜡温度越高,熔模线收缩率越大)、压注压力 (压注压力越大,熔模线收缩率越小)、保压时间(保压时间越长其 收缩越小)、压型温度(压型温度越高,线收缩也越大)、开型时间、 冷却方式、室温等因素波动而造成熔模尺寸偏差。 2、制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响 型壳热膨胀影响着铸件尺寸。而型壳热膨胀又和制壳材料 及工艺有关。 3、浇注条件对铸件尺寸的影响 浇注时型壳温度、金属液浇注温度、铸件在型壳中的位置 等均会影响铸件尺寸 为防止铸件尺寸超差,应对影响铸件尺寸精度的众多因素 都加以重视,严格控制原材料质量及工艺,以稳定铸件尺寸。 § 2、铸件表面粗糙 1、影响熔模表面粗糙度的因素: 熔模表面粗糙度与所有压型表面粗糙度、压制方式(糊状 模料压制或液态模料压制)和压制工艺参数选择有关。 糊状模料压制 液态模料压制 压型表面粗糙度 Ra(μm) 熔模表面粗糙度 Ra(μm) 压型表面粗糙度 Ra(μm) 熔模表面粗糙度 Ra(μm) 0.012 1.6 0.012 0.025 0.20 1.6 0.025 0.050 1.6 3.2 0.100 0.100 3.2 6.3 0.20 0.20 (1)压型表面粗糙度的影响 (2)压制方法的影响 (3)压制工艺参数的影响 2、影响型壳表面粗糙度的因素 (1)涂料不能很好地与熔模润湿 (2)面层涂料粉液比低、型壳表面不致密 在熔模表面粗糙度合格的条件下,型壳表面粗糙度将成为影响 铸件粗糙度的重要一环。 要型壳表面粗糙度低, 首先应保证面层涂料能很好的润湿熔模, 复印熔模;其次,面层要致密,涂层粉液比要足够高(采用双峰级配 粉) 级配粉是按照一定要求配制的粒度分布合理的粉。该种粉粒度 有粗、有细,分布分散,平均粒径适中,能使涂料在高粉液比条件下, 仍具有适宜的粘度和良好的流动性。 3、影响金属液精确复型的因素 (1)型壳温度对金属液复型的因素 (2)浇注温度对金属液复型的因素 金属液复印型壳工作表面细节的能力,即充型能力;在此简称 为“复型”能力。为使金属液能精确复型,就必须有足够高的型壳温 度和金属液浇注温度,并保证金属液有足够的压力头。 提高型壳温度对改善金属液流动能力、 复型能力均有良好效果, 故型壳温度是应当予以重视的因素。熔模铸造铸钢件用硅溶胶型壳, 其焙烧温度达1150-1175℃, 型壳出炉后迅速浇注, 使铸件轮廓清晰, 表面粗糙度低。 4、其它影响铸件粗糙度的因素 浇注和金属液凝固过程中,因温度较高,铸件表面会氧化,且 氧化层不均匀,加上铸件表面金属氧化物有可能与型壳中氧化物作 用,促使铸件表面不均匀的脱落,显着地增加铸件表面的粗糙度。 铸件在保护气氛下冷却是得到优质表面的重要一环。 (如铸件浇注后,采用惰性气体保护,或建立还原性气氛保护 下冷却,把防止氧化和防止表面脱碳结合起来,至保护到铸件表面达 不到氧化温度为止。表面保护良好的铸件脱壳后其表面呈银灰色、银 白色或带彩色的氧化色。) 另外,清理对熔模铸件的表面粗糙度影响也很大。熔模铸件铸 态表面粗糙度本来较低, 应使用喷砂清理, 或水砂清理方法清理表面。 喷砂方法比喷丸清理铸件表面粗糙度好 2 级以上。 用抛丸清理常破坏 铸态表面。有条件的采用碱煮、碱爆清理方式来提高铸件表面质量, 降低铸件表面粗糙度。 总之,影响熔模铸件表面粗糙度的因素很多,要执行从原材料、 压型到清理一整套严格工艺措施才能降低铸件表面粗糙度。 § 3、铸件表面缺陷 1、粘砂 (1)、特征:铸件表面上粘附一层金属与型壳的化合物或型壳材料。 又分为:机械、化学粘砂两类 (2)、形成原因:2Fe+O2=2FeO (液、固)(气)(液、固) 2FeO+SiO2=2FeOSiO2(硅酸亚铁) 2Mn+O2=2MnO (3)、防止措施: 1) 要正确选择型壳耐火材料 2) 面层制壳耐火材料要纯 3) 合金在熔炼及浇注时,应尽可能避免氧化并充分脱氧,去除金属液中 的氧化物 4) 在可能条件下,适当降低金属液的浇注温度 5) 改善型壳散热条件,防止局部过热 2、夹砂、鼠尾和凹陷 (1)特征:铸件表面局部有呈翘舌状金属疤块,疤块与件间有片状 型壳层称夹砂 铸件表面局部有条纹沟痕,其边缘是圆滑的称鼠尾 铸件表面局部呈不规则凹陷,称凹陷缺陷。 (2) 形成原因:三种缺陷形成原因基本相同。内因是型壳分层,外 因是浇注时型壳内外温差大,内外热膨胀不同而造成的缺陷。 (3)防止措施: 1)所有防止型壳分层、加强层间结合力的措施都有利于消除熔模铸件产 生夹砂、鼠尾和凹陷缺陷 2) 提高脱蜡介质的温度,缩短脱蜡时间 3) 型壳过湿时不宜高温入炉焙烧 4) 尽量避免铸件有大平面结构,避免铸件大平面平放或朝上浇注,必要 时应设工艺筋、工艺孔,以防缺陷产生。 3、班纹 (1)特征:铸件表面有凸起而不规则的斑纹。 (2)形成原因:型壳面层干燥时形成裂缝。浇注时金属液进入裂缝中,造 成铸件表面有不规则的凸起斑纹。面层形成干燥裂缝的原因可能是; 相对温度过低, 干燥时间过长, 风对着型壳局部吹, 环境温度变化等。 (3)防止措施:严把涂料关 4、麻点(通常出现在不锈钢铸件上) (1)特征:铸件表面上有许多密集的圆形浅洼斑点称麻点缺陷。 (2)形成原因:是金属液中氧化物与型壳材料中氧化物发生化学反应形成 的。 (3)防止措施: 1) 合理选用型壳耐火材料;(如不锈钢铸件采用刚玉粉砂作面层) 2) 防止和减少金属氧化 3) 适当提高型壳焙烧温度和浇注速度,以适当降低金属液的浇注温度。 5、金属刺(毛刺) 1) 特征:铸件表面上有分散或密集的微小突刺。 2) 形成原因:型壳表面不致密,有很多孔洞缺陷,浇注时金属液进入型 壳孔洞造成金属刺。 3) 防止措施: 1) 面层涂料应有足够高的粉液比 2) 改善涂料与易熔模润湿性 3) 面层涂层应足够厚,撒砂粒度和涂料粘度、涂层厚度相适应 4) 涂料应充分搅拌 6、金属珠(铁豆) (1)特征:铸件表面上有突出的球形金属颗粒,常出现在铸件凹槽或拐角 处。 (2)形成原因:表面涂料含气泡或涂料对蜡模局部未涂好,留有气泡。 (3)防止措施; 1) 面层涂料为改善润湿性加入表面活性剂后应同时加入消泡剂 (应注意 选用发泡性较小的表面活性剂) 2) 涂料配制搅拌时应防止卷入气体, 配好的涂料应有足够长的时间使气 体逸出 3) 易熔模应充分脱蜡以改善其涂挂性 4) 挂面层涂料时,可用压缩空气吹去存留在模拐角、凹槽等处的气泡 5) 有条件时采用真空下涂面层 § 4、孔洞类缺陷 1、气孔(集中气孔) (1)特征:铸件个别部位存在单个或几个尺寸较大的光滑孔眼。孔眼有时 呈氧化颜色,通常是加工后才发现。 (2)形成原因;是型壳产生的气体侵入金属液中;或型壳透气性太差,使 型腔中气体排出困难, 侵入金属液中或浇注时卷入气体未能排出金属 液而形成气孔。 (3)防止原因: 1) 脱蜡时应将模料排除干净,残余模料应尽量少 2) 型壳焙烧要充分,应有足够高的温度 3) 对复杂的薄壁铸件,为提高型壳透气性,在可能情况下,在最高处可 设排气孔 4) 合理设置浇注系统,防止浇注卷入气体,并有利于型腔中气体排出 5) 适当提高浇注温度, 尽量降低浇注距离和速度, 使金属液能平稳充型, 防止卷入气体,使型腔中及液体金属中气体能顺利排出。 2、弥散性气孔(析出掘孔) (1)特征:铸件上有细小的、分散或密集的孔眼,有时在整个截面上都有 (2)形成原因;是金属液中所含气体析出在铸件中形成的析出气孔。 (3)防止措施: 1) 用清理干净的炉料 2) 合理配料 3) 熔炼过程中在金属液面上要加覆盖剂,尽可能缩短熔炼时间 4) 金属液脱氧、除气要充分 5) 浇注前金属液应适当静置,便于气体逸出 6) 浇注过程中要防止金属液二次氧化 3、缩孔、缩松 缩孔 (1)特征:铸件内部有大而不规则的、孔壁粗糙的孔洞,称缩孔。 (2)形成原因:铸件某部位在合金液态收缩和凝固时,得不到液体金属的 补缩,就会在该处产生缩孔。 (3)防止措施: 1) 铸件结构要符合铸造原则 2) 合理地设置浇注系统 3) 合理组模 4) 型壳和金属液浇注温度要合适 5) 浇注时要浇满,或加保温剂 缩松 (1)特征:铸件内部有许多细小、分散且形状很不规则、孔壁粗糙的孔眼, 称为缩松 (2)形成原因:浇注系统设计不合理 (3)防止措施;合理设置浇注系统 § 5、裂纹和变形 1、热裂、冷裂 热裂 (1)特征;铸件表面或内部产生不连续的、扭曲的、走向不规则的晶间裂 纹,断口被强烈氧化而变色,称为热裂 (2)形成原因;热裂是在一定温度范围内形成的,一般是在合金固相线温 度以上产生的,原因是凝固收缩部位受阻,浇注系统设计不合理 (3)防止措施;铸件结构应符合铸造原则,钢中的P、S含量应严格控制; 正确设计浇注系统 冷裂 (1)特征;铸件上有连续直线状地穿过晶体的裂纹,断口干净有金属光泽 称为冷裂 (2)形成原因;冷裂是铸件该处的铸造应力(热应力、相变应力|收缩应 力)超过其合多材料强度极限而造成的。 (3)防止措施:合理设计浇注系统 2、铸件脆断和变形 脆断与钢中的含铝(Al)、B、S 量有关,应严格控制 变形主要是熔模变形 § 6、其它缺陷 1、砂眼 (1)特征;铸件表面或内部有充塞着砂粒的孔眼,称为砂眼 (2)形成原因;砂粒可能是操作不慎带到型腔中的;或因型壳内表面质量 不好,如局部酥松剥落;或模组焊接时有缝隙,涂料钻入缝隙,浇注 时此处涂料被冲刷下来落入金属液中造成砂眼 (3)防止措施: 1) 浇口棒应清洁,不粘有砂粒等杂质 2) 模组焊接处不应有缝隙或沟槽 3) 脱蜡时应将型壳浇杯边缘修平、去掉散砂,防止散砂掉入型腔 4) 最好采用翻边浇口杯 2、渣孔 特征;铸件表面或内部有熔渣造成的孔洞 形成原因:渣孔是因金属液中的渣滓未去除干净等因素造成的 防止措施:使用干净炉料;注意造渣、扒渣 3 冷隔、浇不足 冷隔 (1)特征;铸件上有未完全融合的缝隙,其交接的边缘是圆滑的 (2)形成原因;是金属液充型时,两股金属液流汇合时,因温度太低,造 成相互不能融合在一起而形成 (3)防止措施:适当提高金属液浇注温度和型壳温度,增加金属液压头, 防止断流;改进浇注系统设计,增加浇注系统横截面积等 浇不足(欠铸) (1)特征:铸件局部未被充满,造成铸件“缺肉”,其末端呈圆弧状。浇 不到的铸件即为废品 (2)形成原因:浇注时金属液温度或型壳温度太低;浇注速度太慢;浇注 时出现断流现象;直浇道高度不够,金属液静压头太小;铸件壁厚太 薄、金属液流程过长;型壳透气性差,浇注时型壳发气,这些气体和 型腔中原有气体来不及排出, 在金属液最后充满处形成很大的气体反 压力,阻碍金属液充满 (3)防止措施: 1) 适当提高金属液浇注温度和型壳温度 2) 浇注速度不可过慢,浇注过程中应避免液流中断 3) 正确设置浇注系统,保证足够压头高度,并尽可能缩短金属液流程 4) 对太薄的铸件,在允许的情况下,可适当增加壁厚。对不能增厚的薄 壁件,可采用离心浇注、低压浇注或真空吸铸 5) 型壳焙烧要充分,以保证透气性好,发气少 6) 必要时,可在铸件最高处设排气孔 4、跑火 (1)特征:铸件外表或内腔有形状不规则的多余金属 (2)形成原因:外跑火是因为型壳强度不够,在浇注时型壳开裂,造成金 属液外流,内跑火是由于形成内孔和凹槽等处局部未涂上涂料,或涂 料带气,或未撒上砂,使该处型壳存在孔隙。金属液浇注时,液体进 入孔隙或穿透有缺陷的型壳而造成内跑火 (3)防止措施: 1) 合理设计浇注系统 2) 对有较小孔和凹槽件,采用涂二层面砂;必要时采用粘度较低的涂料 和细砂。细心操作,保证涂料均匀密实无孔隙
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