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遠信機床鑄件對鑄造多年經驗總結
遠信機床鑄件對鑄造多年經驗總結
機床鑄件生產要經過十分復雜的工藝過程。只要其中某一道工序或某一個過程失誤， 均會造成鑄造缺陷。同一類缺陷由于場合和零件的不同， 往往又有不同的形成原因， 這種錯綜復雜機床鑄件生產要經過十分復雜的工藝過程。只要其中某一道工序或某一個過程失誤， 均會造成鑄造缺陷。同一類缺陷由于場合和零件的不同， 往往又有不同的形成原因， 這種錯綜復雜的情況， 給鑄造缺陷的準確判斷和分析帶來很大的難度。本章在介紹機床鑄件缺陷種類和特征的基礎上， 主要講鑄造缺陷的形成機理、 缺陷分析、 原因查找、 方法應用、 質量檢驗和缺陷修補， 以增加鑄造技師的基礎知識， 提高分析問題的能力。鑄造缺陷對鑄造生產和機床鑄件質量有很大的危害。要迅速有效地消除缺陷， 必須作系統地調查研究， 盡可能準確地判明缺陷的種類和性質， 查明產生的原因， 經綜合分析和實踐驗證， 方可采取相應的防止措施?，F就幾種常見的影響較大而有時又難以區分的鑄造缺陷進行分析和介紹。一、 氣孔氣孔是氣體聚集在機床鑄件表面和內部而形成的孔洞。氣孔的形狀、 大小不一， 位置不一， 孔壁光滑、 帶氧化色彩， 是機床鑄件常見的缺陷之一。氣孔有各種類型， 產生的原因各不相同， 按氣體來源不同， 大致可分為三種： 侵入性氣孔、 析出性氣孔和反應性氣孔。（一） 侵入性氣孔由于澆注過程中金屬液對鑄型激烈的熱作用， 使型砂和砂芯中的發氣物 （水分、粘結劑、 附加物等） 氣化、 分解和燃燒， 生成大量氣體， 浸入金屬液內部所產生的洞孔，$%特征氣孔數量少、 尺寸大、 孔壁光滑、 有光澤或輕微氧化色， 呈圓形或扁圓形， 有時呈梨形。它的小頭所指方向常常就是氣體侵入的方向。機床鑄件如圖 ! " # " contentamp; 所示氣體， 若被凝固在金屬中， 就是此類氣孔的典型例子。#%侵入性氣孔的形成條件由于澆注時型砂在金屬液的高溫作用下， 產生大量氣體， 使金屬液和砂型界面上的氣體壓力驟然增加， 氣體可能侵入金屬液， 也可能從砂隙或氣眼中排出型外， 只有在滿足下列條件的情況下， 型砂中的氣體才會浸入金屬液防止浸入性氣孔的主要方法和工藝措施
載體是耐火粉料的分散介質。一般有水基和醇基兩大類，可根據實際生產現場情況和成本考慮進行選擇；懸浮劑選用多元復配效果最好，但一般懸浮劑都是低熔點物質，所以在滿足性能的前提下，不宜多用；粘結劑采用常溫型和高溫型，重點考慮發氣量；添加劑有活性劑，主要滿足施涂手段和浸潤的要求，此外還有鑄型氣氛調節劑、偶聯劑、消泡劑、防腐劑等；助 熔劑加入到耐火骨料中的主要目的就是使之形成玻璃液相，促進燒結，使耐火骨料的結構致密化，一般有長石、稀土、鋰輝石、滑石等。耐火材料：抗鑄件粘砂仍是涂料的主要功能，而耐火粉料是砂型(芯)涂料的主體，決定著涂料的抗粘砂性能，越來越多的耐火材料被用于砂型涂料，如鋯英粉、鋁釩土、剛玉粉、鎂砂粉、鉻鐵礦粉、石墨、石英粉、地開石粉、葉蠟石粉、尖晶石、藍晶石、珠光粉等。采用新型的非金屬礦物耐火材料，合理的調整多元礦物組合、顆粒大小及粒度分布等，以提高耐火填料向鑄型內的滲透能力。因此，應選擇熱膨脹系數小、資源豐富、價格便宜、符合環保的耐火材料。
大型鑄件由于澆注噸位重、壁厚大、熱量集中、鐵液保持液態時間長，鑄件表面極易氧化而產生滲透粘砂，而鑄造廠對鑄件的質量、清砂時間、清潔度等要求越來越高，發氣量、成本要求越來越低。正是由于這種情況，對鑄型和涂料提出了更高的要求。
機械粘砂：液態金屬滲入到鑄型和型芯表面的孔隙中，包覆部分砂粒，凝固以后便形成金屬陶瓷狀的粘砂層，而大型、重型鑄件粘砂主要是由于靜壓力大，滲透深度深，處于高溫液態狀的時間長，即鑄型及其涂層的過熱時間長。
化學粘砂是Fe的氧化作用與鑄型材料和澆注氣氛相互之間物理化學作用的結果。造型材料的顆粒在粘砂層中，即能夠同Fe的氧化物粘結，也能夠與易熔的硅酸鹽等粘結。
粘砂的形成
粘砂的形成分兩個階段，初始金屬液滲入孔隙中產生機械粘砂；滲入的金屬液被氧化形成化學粘砂，因此一般在生產中被觀察到的粘砂都是機械滲透一化學反應的綜合性粘砂。
使用各種方法， 降低砂型 （芯） 界面的氣體壓力 %氣， 這是最主要的， 也是最有效的手段。如： 選用合適的造型材料， 透氣性好， 發氣量低； 控制濕型砂的水分及其它發氣附加物； 應用發氣量低， 發氣速度慢， 發氣溫度高的粘結劑； 砂芯的排氣一定要暢通， 這往往是侵入性氣孔的主要來源， 有時還是較難解決的問題。（!） 適當提高澆注溫度， 使侵入的氣體有充分的時間從金屬液中上浮和排出。（"） 加快澆注速度， 增加上砂型高度， 使有效壓力頭增加， 提高金屬液的靜壓力。（#） 澆注系統設置時， 應注意鐵液流平穩， 防止氣體卷入。（二） 析出性氣孔溶解在金屬液中的氣體， 在冷卻和凝固過程中， 由于溶解度降低而析出形成的孔洞， 稱為析出性氣孔。$%特征數量多、 尺寸小， 形狀呈圓形、 橢圓形或針狀。在機床鑄件斷面呈大面積均勻分布， 同一爐次機床鑄件大部有氣孔。主要是氫氣孔和氮氣孔， 是鋁合金和鑄鋼中常見的缺陷， 鑄鐵中相對較少。!& 析出性氣孔的形成機理金屬具有吸附和溶解氣體的能力 （如氫、 氮、 氧等） 。尤其在液態時， 能夠溶解大量氣體。其形成過程分吸附和擴散兩個階段。床身鑄件（$） 吸附。吸附分為物理吸附和化學吸附。氣體分子與金屬原子由于靠分子間引力吸附到金屬表面的， 叫做物理吸附， 吸附不牢固， 也不能進入金屬內部， 吸附量不大而且只是在低溫下進行。當某些氣體分子 （如氫氣、 氧氣等） 碰撞到金屬表面后被離解為原子， 由于化學鍵的作用被吸附在金屬表面， 叫做化學吸附?；瘜W吸附的氣體量隨溫度升高而增加， 是鑄造合金吸收氣體的主要過渡階段。（!） 擴散。被化學吸附在金屬表面的氣體原子， 能繼續滲入到金屬內部， 這個過程即為擴散。大量氣體擴散到金屬內部并保留其中， 稱為溶解或吸收。氣體的溶解度與壓力、 溫度、 合金和氣體的種類等因素有關。（"） 氣體的析出及氣孔的形成。溶解在金屬液中的氣體， 在溫度降低和外界氣氛壓力降低時， 就會從金屬中析出， 析出的方式有二種： 一種是氣體原子從金屬內部擴散到金屬表面， 脫離吸附狀態。另一種是氣體原子在金屬內部形成氣體分子和氣泡上浮排出。"%鑄鐵中的氣體及變化（$） 鑄鐵中的氣體有氫氣、 氮氣、 氧氣等。其中氫氣對析出性氣孔的形成影響較大。（!） 隨著含碳量的增加，微量的鋁能促進鐵液大量吸氫。（#） 硅的增加可以減少鐵蔽中氧氣， 并能促進氫氣析出。
熱處理過程：
床身鑄件產品作為一種大型鑄件必須要經過熱處理才能提高本身的使用性能，改善鑄鐵鑄件的內在質量。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量。
為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能，以獲得不同的使用性能。
整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當的速度冷卻，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。
熱處理的退火種類：常見的退火工藝有：再結晶退火，去應力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應力，提高組織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準備等。
完全退火和等溫退火
完全退火又稱重結晶退火，一般簡稱為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結構。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預先熱處理。
球化退火
球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準備。 去應力退火
去應力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應力。如果這些應力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產生變形或裂紋。
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