树脂砂球墨铸铁件表层球化衰退原因及解决方法.docx

（1）问题的提出 某厂在进行引进柴油机零件国产化时，要对关键件进行工艺论证，从工艺角度确保产品符合零件的验收要求，并达到稳定生产。其做法为：解剖零件看内部是否致密。在对主轴承盖进行解剖后，从剖面上可以清晰地看到一种现象：沿轮廓边沿的表层与内部有一条明显的色差界限，金相分析发现深色部分为石墨形态变异层（见图5-15）。球化合格的铁液为何进入铸型内，球化石墨又衰退成片状石墨？衰退层有多厚？针对这个问题，该厂做了一些分析工作。（2）分析组织异常区的定性分析结果。用荧光X射线对异常处、正常处进行分析后的结果如表5-7所示，在金相异常处检出大量的影响球化的元素。组织异常区的定量分析结果。用碳硫分析仪进行异常处、正常处分析后的结果如表5-8所示：影响球化的硫异常多、MgS较多；开花状石墨区分析结果，碳量偏高。从以上分析可看出，元素S是使石墨锐变的主要因素。在用呋喃树脂而又用苯磺酸做固化剂的树脂砂中，型砂中S来源于固化剂中的对甲苯磺酸。除S以外，还会不会有其他元素引起球化衰退呢？为此，把再生砂、涂料、球化剂一起进行分析。对涂料、球化剂进行荧光X射线分析，排除了这几种材料含有影响球化元素的可能。关于再生砂，采取w（N）含量以及灼烧减量（LOI）的测定，看N和LOI对球化衰退是否有影响，其结果见表5-9.（3）球化衰退原因推测 除S高之外，型砂中灼烧减量高、氮异常高也是引起球化衰退的原因。为此，测定了用不同的型砂铸造的主轴承盖的球化衰退层的厚度。1. 型砂：新砂（AFS45）10%+再生砂（LOI值3.79）；型砂配比：树脂w(N)28%0.97%+固化剂0.52%（树脂的54%）；衰退层厚度：810mm(读数显微镜测定）。2. 型砂：新砂（AFS45）100%；型砂配比：树脂“w（N）2.8%”1.2%+固化剂0.65%（树脂的54%）；衰退层厚度：2mm（读数显微镜测定）。在用含N呋喃树脂而又用苯磺酸做固化剂的树脂砂中，型砂的硫量随固化剂加入量而增加，灼烧减量、w(N)量与树脂加入量呈线性关系；而树脂加入量则与砂型终强度指标、树脂比强度、原砂质量以及砂中含尘量等有直接关系。如该厂所用型砂的灼烧减量为：灼烧减量3.79%+树脂0.97%+固化剂0.52%（树脂的54%）=5.28%。型砂（包括部分回用砂通过铁液高温加热后）经过再生而又回复到3.7%左右。通过换算，当LOI值在3.79%时，砂中的w（S）量约为0.31%。从以上分析中可以推知：型砂的灼烧减量与S、N亦成正比例关系。那么，如何控制树脂砂中S、N含量呢？大家知道，树脂砂中S来源于固化剂中的对甲苯磺酸，N来源于呋喃树脂中的尿素；有研究表明，固化剂中的S在砂中聚积很难用机械再生去除。因而减少型砂中S、N含量，控制源头是最有效的办法。灼烧减量（LOI）与所使用的再生设备有直接关系。国外有些厂家把再生砂的灼烧减量控制在1%2.5%之间，值得关注。针对以上分析，该从减少S、N以及灼烧减量入手，选择固化剂的总酸度，树脂中含N量，以及增加新砂加入量，以期减少砂子的灼烧减量值，并重新铸造主轴承盖，其结果达到了需要的目标值，衰退层厚度从2mm降为0.3mm。