夹渣缺陷.doc

铸件的内部或表面存在着固态的熔渣或金属氧化物。这种缺陷叫做夹渣。
一、夹渣的种类
1、按形成夹渣的熔渣来源，夹渣可以分为：内生夹渣和外生夹渣。
2、按形成夹渣的熔渣熔化温度，夹渣可以分为：液态夹渣和固态夹渣。
3、按形成夹渣的熔渣种类，夹渣可以分为：氧化物夹渣；硫化物夹渣；氮化物夹渣；复合化合物夹渣。
4、按夹渣的尺寸，夹渣可以分为：宏观夹渣和微观夹渣。
二、夹渣产生的原因
1、铸件的结构：
　（1）铸件截面尺寸突然改变或外形不规则；
　（2）吊砂太深；
　（3）铸件存在狭窄的凹槽；
　（4）铸件内角的圆角半径太小。
2、熔炼：
　（1）金属炉料表面严重氧化或杂质太多，以致液体金属内部存在大量的金属氧化物；
　（2）金属炉料尺寸太小或太松散，以致金属炉料在熔化以前就产生严重氧化的现象，从而增加液体金属内金属氧化物含量；
　（3）熔炼过程控制不当，液体金属产生严重氧化或脱氧不完全，以致液体金属内存在大量的金属氧化物，这不仅会导致铸件产生夹渣，也会促使铸件产生气孔；
　（4）熔炼温度控制不当。温度太低时，液体金属同人的金属氧化物等，因液体金属的粘度太高不易上浮至表面而残留在液体金属内；温度太高时，液体金属表面的炉渣变得稀薄，不易自液体表面去除，往往随液体金属流入型内。
　（5）熔炼过程炉渣控制不良。炉渣太稀薄，不易自液体表面去除；渣量太少时，不能使液体金属表面的浮渣汇集在一起加以去除。
　（6）炉前对液体金属进行处理控制不当，产生大量浮渣。
　（7）熔炉或浇包的耐火材料的烧结温度太低或热化学稳定性太低，往往被液体金属中的金属氧化物浸蚀，以致在液体金属内存在大量熔渣。
　（8）熔炉或浇包的耐火材料的热强度或干强度太低，或者未彻底烘干，引起耐火材料脱落入液体金属内。
　（9）液体金属化学成分不合格，以致金属内存在大量金属的氧化物和硫化物。 　（10）熔炼操作不小心，熔渣或金属氧化物混入液体金属中。这种现象大多出现在铝合金和镁合金中。
3、工艺设计
　（1）浇注方式不合理。
　（2）加工余量太少。
　（3）浇口杯的结构不合理。
　（4）浇注系统各部分截面积比例不当
　（5）浇口的长度太短。
　（6）横浇口的高度太低。
　（7）内浇口开设在横浇口的上部。
　（8）内浇口与横浇口之间的夹角不正确。
　（9）内浇口数量太少或太集中，以至于液体金属在型腔内的流程太长，引起金属氧化和液体被强烈冷却，熔渣不易上浮；同时浇口周围的型壁严重过热和被浸蚀，有被冲毁的可能性。 　（10）内浇口正对型壁或泥芯。
　（11）内浇口布置不合理，进入型腔内的液体金属产生冲击和涡流，液体金属表面的金属氧化物被卷入液体金属内部。
　（12）离心集渣器的进口和出口位置不正确，以致液体金属进入集渣器后就由出口流出，不能在集渣器内充分旋转和使熔渣上浮。
　（13）滤渣泥芯的孔眼尺寸太大。
　（14）横浇口截面积与滤渣泥芯孔眼的截面积总和的比例不正确，横浇口截面积太小时，漏过滤过渣泥芯孔眼的小尺寸的熔渣不能在横浇口进一步除去。
　（15）滤渣泥芯的强度不够，滤渣泥芯没有固定好或支撑面积太小。
4、型砂、芯砂和涂料
　（1）耐火度太低和热化学稳定性差，容易和液体金属表面的金属氧化物产生化学反应，生成低熔点的多元化合物，并被流动的金属带入型腔内，
　（2）砂型和泥芯以及浇注系统的表面粘附着多余的砂粒或涂料，浇注时被带入型腔。
　（3）湿型浇注时，砂型的坚实度不均匀，坚实度低的型壁表面容易被液体金属浸蚀和形成低熔点的化合物。
　（4）造型时，防粘模材料例如滑石粉或油类用的太多，以致在浇注过程中产生防粘模材料被液体金属冲刷，并与液体金属中的氧化物产生化学反应，或燃烧后留下残渣，导致铸件产生夹渣。
5、浇注
　（1）浇注温度太低，以致在浇注过程中液体金属的粘度太高，熔渣不能上浮在液体金属表面和进入冒口；同时，由于浇注后，型腔内的液体金属很快凝固，熔渣就残留在铸件内。实际生产中，浇注温度太低是引起铸件产生夹渣的主要原因之一。
　（2）浇注以前没有很好地除渣，以致浮在液体金属表面的熔渣或金属氧化物随同液体金属流入型内。
　（3）浇注不连续，以致浇口杯液面上的熔渣浇入浇注系统和进入型内。
　（4）浇注速度太慢，浇口杯内液面高度太低和形成喇叭状空穴，液体液体金属表面的浮渣被吸入直浇口。 　（5）使用过的浇包，其中的残渣及金属氧化物没有清除干净，重新注入液体金属后，残渣及金属氧化物将重新熔化，而使液体金属内熔渣和金属氧化物的含量增加。
　（6）浇包没有彻底烘干，液体金属注入后产生激烈的沸腾并使温度降低，熔渣不易上浮。同时，由于浇包壁的气体压力很高，也有可能引起耐火材料脱离的现象。
　（7）除渣后浇包的液体金属表面没有加以覆盖，以致液体金属被严重氧化和形成一层氧化膜。
6、其它
　离心浇注时，铸型的转速太低，铸件也将因液体金属内的熔渣或金属氧化物不能移动到自由表面上而产生夹渣。 三、夹渣的防止方法
1、铸件结构　
在不影响零件的使用性能的条件下，可以适当地改进结构和增加内角的圆角半径。
2、熔炼
　（1）金属炉料应尽可能干净，氧化严重的炉料在熔炼前应进行除锈处理。
　（2）含杂质太多的金属炉料，使用前可先重熔，以便去除大部分熔渣，然后浇成金属锭，再正式投炉熔炼。
　（3）金属炉料尺寸不能太小，松散的金属切屑应压成块或预熔成锭。
　（4）避免金属在熔炼过程中产生严重氧化。
　（5）严格控制熔炼温度。
　（6）熔炼钢和铸铁时，尽可能减少萤石等熔剂的加入量，以免炉渣太稀薄。当炉渣太稀薄时，可以加入适量的干石英砂或石灰加以调整。 　
（7）严格控制液体金属的化学成分。对于铸铁来说，为了形成低熔点的和易于上浮的熔渣，要求硅的含量比锰的含量高0.5%。为了不使铸件产生夹渣，球墨铸铁的铁水在处理前含硫量应尽可能低，同时在保证石墨球化的前提下，应尽可能降低镁的含量。
　（8）为了消除硫化镁和氧化镁引起的球墨铸铁铸件的夹渣，可以在铸水包底加入0.3－0.5%的冰晶石粉，或者在包底加入一部分，然后在铁水表面加入一部分。
3、工艺设计
　（1）铸件的主要机械加工面应放在下箱。
　（2）适当增加铸件上箱部分平面上的加工余量，使液体金属内的熔渣上浮至加工余量部分，然后加工去除。
　（3）高度较高的铸件采用立浇时，应该采用底8注和顶注相结合。
　（4）采用具有良好撇渣作用的浇口杯。
　（5）横浇口应该有足够的长度，以利熔渣上浮。
　（6）采用狭梯开横浇口，横浇口的高度应比内浇口高三倍以上，同时要求横浇口现内浇口的底面在同一平面上。
　（7）离心集渣器的出口应背离液体金属的旋转方向。
　（8）根据铸件的材料选择浇注系统各部分的截面积。对于用漏包浇注的钢铸件，生产中大多数是采用半封闭或开放式的浇注系统。
　（9）对于易氧化的金属，浇注系统的截面积应适当增加，以便保证快速充满型腔，减少第二次氧化。
　（10）为了减少铝合金产生第二次氧化和去除铝水中的三氧化二铝，生产中常采用带有集渣器的缝隙式浇口。
4、型砂、芯砂和涂料
　（1）根据金属的熔化或浇注温度以及金属氧化的热化学性能选择相应的型砂。
　（2）在型砂中加入一些有机物，以便在浇注过程在型腔中形成还原性气体，心目金属氧化。
　（3）尽可能降低湿型型砂的水分。
　（4）用冰晶石粉作湿型涂料可有效地防止球墨铸铁铸件产生夹渣。
5、造型和造芯
　（1）砂型或泥芯表面粘附的砂粒或堆积和涂料应清除干净。
　（2）中大型铸件湿型浇注的砂型表面的粉状涂料应修光。
6、浇注
　（1）浇注前，液体金属在浇包内静置一定时间，使液体金属内熔渣充分上浮。
　（2）浇包内的浮渣如果太稀薄或分散不易去除，可以酌情加入稻草·干砂或石灰加以拌加，然后扒去。
　（3）采用虹吸式或茶壶式浇包。
　（4）尽可能提高浇注温度。
　（5）用普通浇包浇注时，浇注过程必需很好挡渣。
　（6）浇包内液体金属全部浇完后，应及时清除包嘴及包壁残留的熔渣和金属氧化物（铁皮）。
　（7）浇注不能间断，同时保证一定的浇注速度。
7、其它
　适当地提高离心铸造的铸型转速，使比重小的熔渣进入自由表面。
铸件的内部或表面存在充满型砂或芯砂的孔穴或夹层，这种缺陷叫做砂眼。

一、砂眼产生的原因
1、铸件结构
　（1）铸件存在内角的尖角或狭窄的凹槽。
　（2）铸件的壁厚太薄，合箱下芯时容易碰坏型壁，或者型壁表面的砂粒被擦落。
2、工艺设计
　（1）模型的拔模斜度太小，或是反拔模斜度，以致在起模时型壁被拉裂。在浇注过程中，型壁破损部分有可能坍塌或被液体金属冲毁。
　（2）浇注系统的截面积太小，浇注时间太长，以致在浇注过程中，上箱型壁表面受热辐射作用而产生膨胀，结果引起“砂雨”或表面层脱落。
　（3）液体金属的流动速度太快，浇注系统型壁或芯壁被冲毁。
　（4）内浇口布置不合理，液体金属长时间地直接冲击型壁或芯壁的某一部分，结果该部分或者因砂粒的膨胀，或者因失去强度而被冲毁。
3、型砂、芯砂和涂料
　（1）型砂或芯砂的热膨胀性太大。
　（2）型砂或芯砂的强度太低。
4、造型和造芯
　（1）砂型可泥芯的坚实度过高、过低或不均匀。
　（2）砂型或泥芯表面的松散砂粒在合箱前未清除干净；或者合箱时落入型腔内的砂粒未清除干净。
　（3）砂型或泥芯未彻底烘干或烘干过度（过烧），表面强度太低。
　（4）合箱不准确，压坏砂型或泥芯。
　（5）浇注系统或滤渣泥芯的强度不够。
5、浇注
　（1）浇注温度太高，型壁甩受到的热辐作用太剧烈，引起型壁脱落。
　（2）浇包离浇口杯的距离太大，液体金属容易冲毁浇注系统，同时增加进入型腔的液体金属的流动速度。
二、砂眼的防止方法
1、铸件结构
　（1）内角的尖角部分适当增加圆角半径；较深的、过于狭窄的凹槽不做出，或者由泥芯做出。
　（2）合箱时容易碰坏或擦损的地方，可以适当增加铸件的厚度。 2、工艺设计
　（1）适当增加拔模斜度。
　（2）增加浇注系统的截面积，缩短浇注时间。
　（3）采用半封闭或开放式浇注系统。
　（4）内浇口的位置不应导致液体金属直接冲击型壁或芯壁。
　（5）内浇口应均匀分布。
3、型砂、芯砂和涂料
　（1）选用具有较高的热强度的粘结剂。
（2）适当增加粘土等粘结剂的加入量，提高型砂的强度。
　（3）对于大型铸件，为了避免浇注系统被液体金属冲毁，可以用成型的耐火砖组成浇注系统。
　（4）选用热膨胀较小的和杂质较少的型砂。
　（5）降低型砂的压应力，对湿型浇注铸铁用的型砂，可以适当加入一些煤粉或粒状沥青。
4、造型和造芯
　（1）为了提高型壁或芯壁的表面强度，可以适当地提高坚实度，但应力求均匀。
　（2）浇注系统及其与铸件的连接处，不应存在尖角。
　（3）内浇口周围及薄弱的部位应插钉加固。
　（4）去除型壁或芯壁表面的松散砂粒，合箱以前用吸砂器等将型内的松散砂粒去除。
　（5）对于容易压坏的砂型，合箱后应重新吊起上箱进行检查。
　（6）认真检查砂型或泥芯的烘干程度和表面强度。
5、浇注
　（1）适当控制浇注温度。
　（2）浇包离浇口杯的距离不可太高，同时要使液体金属自浇口杯的斜壁流下，不可直接冲击浇口杯底部。
灰口铸铁铸件的截面或热节处、存在许多细小的、呈链状或点状均匀分布的石墨斑点，这种缺陷叫做石墨斑。
石墨斑产生的原因
　（1）铁水的碳当量太高，尤其是碳的含量太高，导致铁水在冷却和凝固过程析出大量的粗片状石墨。
　（2）铸件各部分的壁厚相差太悬殊。
　（3）金属炉料组织不良。
　（4）灰口铸铁铁水孕育过度或孕育剂在铁水中分布不均匀，以致于铸件的所有截面或局部截面在凝固时析出大量的粗片状石墨。
　（5）冒口太大或内浇口太集中，以致它们周围铸件壁的冷却速度大大降低，出现大量的粗片状石墨。
　（6）浇注温度太高，型壁和芯壁过热加剧，以致铸水在型内牌液体状态的时间太长和冷却速度降低，石墨可以自由长大，从而导致铸件产生石墨斑缺陷。
石墨斑的防止方法
　（1）根据铸件的壁厚适当地调整碳当量，尽可能降低碳的当量。
　（2）适当减少具有高碳和粗片状石墨的生铁锭的加入量，必要时可加入一部分废钢。
　（3）如果缺少废钢，碳当量很难进一步降低时，可以在炉前用00.2－0.5%的稀土合金对铁水进行孕育处理，以便达到细化晶粒和减少石墨的析出量及控制石墨的尺寸的目的。
　（4）尽可能减少铸件的壁厚差和局部肥厚的现象。
　（5）冲天炉熔炼时，焦炭的加入量不要太多；或减少炉底到风口的距离；亦可采用前炉，减少铁水在炉内的增碳量。
　（6）灰口铸铁孕育处理时，就严格控制孕育剂的加入量，并充分搅拌铁水，使孕育剂完全熔化和均匀分布。
　（7）尽可能将内浇口设置在铸件的薄壁部分，这样可以提高厚壁部分的冷却速度，减少厚壁部分出现粗片状石墨的可能性。
　（8）根据铸件需要补缩的范围设置适当数量的冒口，尽可能避免用一个大冒口来补缩较大的面积。 　（9）用虹吸式或茶壶式的浇包浇注，以免铁水中已经析出或浮在表面的石墨浇入型内。
　（10）用硅铁对铁水进行孕育处理时，硅铁的加入量不可太多，以免产生孕育过度和析出大量石墨。同时孕育处理时应对铁水进行充分搅拌。
　（11）碳当量高的铁水，不能在炉前用硅铁进行脱氧或孕育处理。
　（12）尽可能避免用高温铁水浇注厚壁铸件。
　（13）避免用包底的铁水浇注铸件。
碳膜是型壁和泥芯壁表面沉积了一层碳的薄膜而引起的。
防止方法有：
　（1）降低型砂中沥青、油类等有机物的加入量。
　（2）在保证具有足够强度的条件下，减少芯砂中有机粘结剂的加入量。
　（3）用于石墨粉作中大型铸件湿型浇注的涂料时，型壁表面的石墨粉应修光压平，松散的石墨粉应清除干净。
　（4）用油类作防粘模剂时，不要涂刷太多，以免浇注时型壁析出大量的碳氢化合物气体。应该从提高模型的表面质量和控制型砂的温度及性能来防止粘模的现象，而避免用油类分型剂。
石墨漂浮是球墨铸铁的特有缺陷。
在球墨铸铁铸件上箱部分的皮下、泥芯的下面或者铸件最后凝固部分存在一层集聚了大量石墨的黑斑，这种缺陷叫做石墨漂浮
一、石墨漂浮产生的原因
1、碳当量太高，以致铁水在高温时就析出大量石墨。 2、球化处理和孕育处理时，铁水的温度太低。
3、孕育处理后到浇注的停留时间太长，以致于铁水中的镁有相当一部分以镁蒸汽逸铁水表面，导致铁水中镁的含量降低，从而降低碳在铁水中的溶解度。
4、铁水在型内处于液体状态的时间太长，冷却速度太慢，以至于铁水析出大量石墨，这些石墨有足够的时间长大和上浮。
5、冲天炉熔炼时，熔炼温度太高和铁水在炉内停留的时间太长，铁水增碳程度增加，从而使碳当量增加。
二、石墨漂浮的防止方法
1、严格控制铁水的碳当量。通常要求铁水中碳的当量少于3.9%，铸件壁越厚，铁水的碳当量应越低。
2、在适当的温度范围内进行球化处理和孕育处理，球化处理时，最适当的铁水温度是1380～1450℃　
3、孕育处理后应在尽可能短的时间内浇注，孕育处理后十分钟以内浇注是合理的。
4、控制浇注温度，通常要求在1360～1400℃进行浇注。
5、提高铁水在型内的冷却速度。除了尽可能控制浇注温度以外，可以在厚壁部分放置冷铁。
6、在必要的情况下，可以加入钼等阻碍石墨化的元素，提高碳在铁水中的溶解度，减少石墨析出。
7、采用多种金属炉料配料，尽可能减少含碳量太高和具有粗片状石墨的生铁锭的加入量。
铸件的截面上存在其它金属，这种缺陷叫做金属夹杂物。
一、金属夹杂物产生的原因
1、金属炉料不纯，在熔炼过程中带入其它金属。
2、熔炼温度太低，或中间合金的熔化温度太高、尺寸太大，以至于中间合金没有全部熔化。
3、中间合金化学成分不正确，以至于液体金属在凝固过程中析出一能溶解的金属元素。
4、熔炼操作不正确。在用坩埚熔炼在色金属时，如果中间合金加入后还没有全部熔化就出炉浇注；或者中间合金虽然熔化，但没有充分搅拌，以至于出现局部合金元素含量太高。
5、熔炼铝合金等有色金属时，铁坩埚或铁质工具表面没有上涂料，熔炼过程铁溶解于铝水，以致铝水中铁的含量太高，结晶时铁被析出。 6、铸铁铸件用钢质泥芯撑，加工后出现钢的夹杂。
7、泥芯骨凸出在泥芯表面外。

二、金属夹杂的防止方法
1、金属炉料必需纯净。
2、如果不可避免地要混合某些可能形成金属夹杂的金属。必需采用精炼的方法，去除这些金属元素。
3、中间合金的深化温度应低一些，同时尺寸不应太大。加入后应加以充分搅拌。
4、难熔的金属炉料（如加入冲天炉内的废钢等），尺寸不应太大。
5、提高熔炼温度。
6、接近浇注时，不能加入合金。
7、熔炼铝合金等用的铁坩埚和其它铁质工具表面应涂刷石墨涂料，并加以彻底烘干。但不能用石英粉作涂料。
8、浇注前，应仔细地搅拌液体金属，防止某些金属元素沉积在坩埚底部。
铸件内部镶着未全部与铸件本体金属熔合；而化学成分与铸件本体相同的金属氧化珠，有时金属珠周围还存在气体，这种缺陷叫做内冷豆。
一、内冷豆产生的原因
1、液体金属注入位置不正确。当铸件较高，而且由顶部注入时，下落的液体金属冲击下部型壁后，将产生飞溅，从而形成许多细小的金属珠。此外，内浇口正对型（芯）壁也引起液体金属飞溅。
2、直浇口的高度太高以致进入型腔的液体金属因流速太快而产生喷射的现象。 3、采用封闭式浇注系统时，如果各组元断面积的比值太大，这将使进入型腔的液体金属流速太快当液流与型壁接触时，将产生喷射的现象
4、内浇口不正确。采用自横浇口至型腔断面积逐渐减少的内浇口，将使进入型腔的液流速度大大增加。
5、湿型浇注时，型砂（或型壁）的水分太高或透气性太低，以致液体金属与型壁接触时，型壁析出大量的水蒸汽，这些水蒸汽因来不及由型背排出而在界面附近形成很大的汽体压力。
6、干型浇注时，合箱前在型（芯）重新刷上的水涂料没有烘干，这将使该部位存在大量水分和使浇注时产生大量的水蒸汽。 7、砂型或泥芯没有充分干燥，而且合箱时温度太高，型（芯）壁析出大量的水蒸汽被型腔内的空气冷却，重新凝聚成水雾。
二、内冷豆的防止方法
1、内浇口不正对型（芯）壁，当高度较高的铸件时，必要时可以用阶梯式浇注系统代替顶注式浇注系统。对于易氧化的合金，更应避免采用顶注式浇注系统。
2、应根据最小剩余压头计算直浇口的高度，同时选择高度适宜的砂箱，以免使直浇口高度太高。
3、除了既要求除渣，且又要求简化浇注系统的小型灰口铸铁铸件以外，应尽可能采用封闭－开放式浇注系统或开放式浇注系统。
4、采用扩张式的内浇口。
5、严格控制湿型型砂的水分和透气性。
6、干砂型（芯）应充分烘干，購温度不宜太高。
铸件内部的气孔或缩孔内存在一种表面光滑、在光泽、近似球状、化学成分与铸件本体不同的金属夹杂物，这种缺陷叫做内渗豆。
一、铁水的碳当量太高，以致在铸件的凝固后期析出大量的石墨和形成很高的内压力。同时在铸件的凝固过程中，如果砂型的强度较低（例如湿型），那么将因凝固初期内压力的作用而导致型壁移动和使铸件内部产生缩孔。
2、铁水或含锡和铅较多的铜水含气量太高，以至于在凝固后期铸件内部的压力太大。
3、铁水的含磷太高，以致在凝固后的晶界上残留了大量的低熔点的磷共晶铁水，同时使石墨的析出量增多和内压力增加。
二、内渗豆的防止方法
1、适当降低铁水的含碳量和含磷量。
2、尽可能降低铁水或含锡和铅较多的铜水含气量。
3、提高铸件的凝固速度。
4、防止铸件内部产生气孔和缩孔。