铸钢件的夹砂、粘砂、砂眼缺陷产生原因及防治措施.docx

1.铸钢件的夹砂(1)夹砂缺陷产生的原因分析 夹砂是表面缺陷，也是铸件常见的缺陷之一，生产中也常称为包砂、起皮子、夹层等。夹砂的表现形式如图5-13所示。夹砂在铸件上表现为高出铸件表面形状不规则的金属瘤状物或片状物，其表面粗糙，中间夹有砂层或涂料层。清除后，铸件表面出现局部凹陷，夹砂严重时可能会把铸件壁厚穿透。在浇注过程中，接触钢液的铸型表层型砂由于受到高温钢液的作用而急剧升温，由于型砂的导热性能不好，使高温的型砂表层与较低温度的型砂内层之间出现温度差，形成热应力。同时表层型砂也因受热而膨胀，同时石英在573时出现晶格转变引起的膨胀，也会加剧表层型砂的膨胀和内外层型砂的热应力。在热应力超过型砂的结合强度时，表层型砂与内层型砂之间将出现脱离，外层突起，以至翘裂，使钢液进入其中，而形成夹砂缺陷。(2)夹砂缺陷的防止 依据夹砂产生的原因，在生产中通常采用以下方法防止夹砂。1)如果夹砂成批出现，可能是型砂性能不好，除了考虑改用膨胀系数小、导热性能好的型砂外，对石英为主的型砂来说还可以选择粒度分散的原砂。2)在造型工艺和操作上力求舂砂均匀，防止局部过硬或过松；修型时应避免反复修抹砂型表面；应少用水，多扎气眼；在砂型工作表面插针子、刷涂料，使其渗入一定深度，增加表面层与内层的结合强度。3)从工艺方案选择。对大平面铸件采用倾斜浇注，减少钢液对上平面的热辐射，并注意使铸型能较快充满。浇注时采用低温快注，减少型砂的受热强度和时间。2.铸钢件的粘砂(1)粘砂缺陷产生的原因分析 型砂粘在铸件表面不能脱落或难于脱落的现象称为粘砂，粘砂可能发生在任何部位，但在铸件的热节处、转角处和壁厚较厚的位置处比较容易发生粘砂。粘砂按未脱落砂子(或砂层)与铸件表面联结性质的不同分为机械粘砂、化学粘砂和热粘砂。粘砂一般不至于造成铸件报废，但会给生产带来许多不便，给清理工作增加了许多困难和工作量。同时也给机加工带来许多困难，并加快刀具的磨损。1)机械粘砂。机械粘砂在铸件上的表现特征是，凝固后的铸件把渗入砂型表面孔隙的钢液机械地包连在铸件的表面上。钢液渗入型腔表面砂粒间孔隙的能力，随着钢液在铸型中静压力的增加而加大。生产中发现小铸件的机械粘砂少，而铸件较大时，由于钢液的静压力大，在静压力超过一定限度时就会产生机械粘砂。钢液在铸型中的静压力越大，粘砂越严重，所以铸件下部越比上部孔隙大，钢液就越容易渗入，粘砂就会越严重。再有铸件越厚实，浇注温度越高，钢液在铸型中保持的时间就越长，冷却也就慢，渗入铸型的可能性就会增加，机械粘砂的可能性也就越大。还有一点是砂型(芯)在受到钢液加热时，产生的气体会抵消一部分钢液的压力，对钢液的渗入有一定的阻碍作用。2)化学粘砂。化学粘砂在铸件上的特征是，钢液表面的氧化物与型砂中的SiO等形成低熔点化合物和砂粒一起牢固地粘在铸件表面上。进入铸型中的钢液的表面被铸型中的空气、水蒸气氧化成为氧化铁，氧化铁熔点较低，可以渗入型砂的孔隙中，并与型砂中的硅砂、粘土发生反应，生成低熔点的化合物。这些低熔点的化合物会进一步渗入砂粒之间，凝固后把砂粒粘接在铸件的表面上。由此可以看出，减少钢液中氧化铁的数量可以减少化学粘砂的发生。3)热粘砂。热粘砂在铸件上的特征是，造型材料在高温钢液的作用下熔化、烧结并粘附在铸件表面上。热粘砂是型砂表层在高温钢液的热作用下烧结产生的，所以造型材料的耐火度低是成热粘砂的根本原因。因此选用具有较高烧结点的原砂和耐火度高的粘土是防止热粘砂的有效办法。(2)粘砂缺陷的防止 铸件的粘砂虽然有机械粘砂、化学粘砂和热粘砂几种形式，但实际上它们之间常常相互影响和联系。生产中为了防止粘砂缺陷常用下面一些方法：1)选用稳定性好，成分合适的造型材料。如高锰钢铸件采用镁砂作为面砂或作为涂料，因为氧化镁不与氧化锰起化学反应，可以防止化学粘砂。对一些特厚、易粘砂的铸件或部位也可以选用锆砂、铬铁矿砂等作为造型材料2)在型砂中加入适当的粘结剂或附加物，可以改善粘砂情况。如水玻璃砂有时虽有粘砂，但能形成一种类似玻璃体的物质，很脆弱，容易从铸件上清除。3)型砂粒度要适合，能提高型砂的紧实度。在满足透气性的前提下，提高型砂的紧实度能减少砂粒之间的孔隙，从而可以减少机械粘砂。4)在型腔表面刷涂料。刷涂料能较好地防止粘砂，因为涂料能把砂粒间的孔隙堵上，同时能把钢液与砂型隔离开，这也是干型生产铸钢件刷涂料的原因。在实际操作中，要注意防止涂料过薄或过厚。5)适当降低浇注温度。在生产中造型材料、涂料等已经选定后，适当降低浇注温度，能有效防止粘砂。这是因为钢液温度低些，可以有效减弱对铸型的热作用和化学作用，同时钢液的流动性减小，可以减弱钢液的机械渗透作用，使之不易渗入型砂的孔隙中，从而达到防止粘砂的目的。3.砂眼(1)砂眼缺陷的原因分析 铸件上包着砂粒的孔眼称为砂眼，孔眼中包着熔渣的则称为渣眼(渣孔、包渣、包脏)。砂眼(渣孔)可能出现在铸件的任何部位，可能单个存在，也可能成群密集存在。铸件表面上的砂眼除去孔洞中的砂粒或溶渣后，有时孔壁上会附有各种颜色的玻璃状物，使孔洞不规则，不光洁，并有枝晶组织存在。砂粒、熔渣都是较大颗粒的非金属夹杂物，砂粒来自于造型材料，溶渣主要来源于钢液、耐火材料和造型材料。若浇注系统设计不当，浇注时对铸型表面冲刷过大，使表面砂子脱落，或者由于砂型强度不够以及型腔中留有残砂，都可能造成铸件上的砂眼缺陷。钢液中含有的熔渣，如没有足够的时间上浮到渣层中，在浇注时就有可能进入铸件内形成渣孔。钢包和浇注系统中的耐火材料如果质量不好，也会在钢液的作用下产生熔渣，钢包清理不干净时也会留有残渣，这些渣子若在钢液中不能及时排除，进入铸件后都会形成渣孔。(2)砂眼和渣孔的防止 砂眼和渣孔都比较直观，易分别，为了防止砂眼和渣孔可以从以下几个方面入手：1)钢液方面。注意提高钢液熔炼质量，减少非金属夹杂物；适当提高钢液温度，使钢液在钢包中有足够的镇静时间，以便于熔渣等夹杂物上浮。2)造型方面。注意对浇注系统的设计，使钢液充型平稳，减少对砂型的冲刷和冲击，以避免砂型脱落。适当提高型砂紧实度并保持均匀，保持型腔干净无残砂，合箱前应仔细检查以清除浮砂，合箱后要遮盖好浇口杯和明冒口，防止杂物落入。六、铸钢件的冷隔与浇不足由两个不同方向流向同一位置的钢液，因未能很好地熔合在一起而形成的缝隙称为冷隔，也称对流、对火等。由于表面张力的作用，冷隔的交接处有凹痕，边缘有圆角且光滑。浇不足是指钢液未能完全充满铸件，使铸件形状不完整。浇不足常在薄壁件或铸件上离浇口较远的位置处发生。显然，钢液的流动性不好是冷隔和浇不足的根本原因。钢液的流动性不好，常与浇注温度低，浇注系统尺寸或断面比例不当，静压头不够，浇注速度慢，中间断流和跑火，铸型透气性不好，增加钢液的充型阻力，以及铸件自身壁厚过薄或壁厚差过大等原因有关。为了防止冷隔或浇不足，通常从以下一些方面入手，即加强对钢液熔炼质量的控制，提高钢液的流动性，恰当地选择浇注温度，注意浇包的烘烤，适当加快浇注速度使其均匀而不断流；在对浇注系统进行设计时，在铸型中流经的距离不应过长，同时注意铸型的排气，增加铸型的透气性，必要时可以设计排气冒口。