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砂型铝铸件缺陷---讨论

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发表于 2009-9-3 10:39:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
砂型铝铸件缺陷讨论--关于缺陷种类,产生原因,解决方法,请大家畅所欲言!!!
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附件图片是一个客户提供给我的产品实样,客户原来的供应商解决不好,找到我帮助解决图片上所表现的问题。
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比较典型的问题,拿出来大家讨论学习下。

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 楼主| 发表于 2009-9-14 21:28:45 | 显示全部楼层
没人关注啊!!! 换个话题----针对铸件铸造缺陷修补,请大家谈谈看法!!
: V5 o) l3 v3 t$ F) i我将发个专贴请大家投票和讨论。
发表于 2009-9-15 08:29:38 | 显示全部楼层
通过分析砂型铸造铝合金铸件气孔缺陷产生的机理,提出从控制原材料的水分、控制型砂及砂芯的透气性、精心熔炼等几个方面来消除该缺陷。
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1 ?* Z) ?) l' \& I6 {5 N" c' V8 }    铝合金以其良好的力学性能( 较高的比强度、比刚度) 和优良的铸造性能,在工业中被广泛使用,是汽车、造船、航空航天及其他制造业的重要结构材料。生产中对铝合金铸件的品质要求也越来越高,除了保证化学成分、力学性能和尺寸精度外,不允许铸件有缩孔、缩松、气孔和夹渣等铸造缺陷。
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    实际生产中,铝合金铸件会出现多种缺陷,气孔缺陷是砂型铸造中经常产生的缺陷,是影响铝铸件质量的重要问题。气孔缺陷常出现在大型铝铸件的厚大部位,以及中小型铝铸件的冒口根部和加工端面。气孔的产生除与型砂的水分、透气性有关外,还与合金的熔炼质量及合金的原材料有关,如何消除该缺陷值得铸造工作者重视。本文拟探讨砂型铸造中铝合金铸件气孔产生的原因,提出消除的措施。9 Y+ Q3 }: t- d* T: e. v

2 {2 @8 P$ h4 V, Z# y    1. 铝合金铸件中产生气孔的机理
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    铝合金铸件形成气孔的主要原因是合金中含有过量的H2,氢含量占所含气体总含量的80%~90% ,其余是N2 、O2 CO等,而H2则来源于大气及各种金属原材料、熔剂和涂料中的水分受热分解,在高温条件下发生H2O= 2H + + O2 - 反应,这是一个可逆反应。分解出来的氧又容易与金属液生成熔点较高的Al2O3 ,反应方程式为:2Al3 + + 3O2 - = Al2O3 ,这样就促进了水蒸气的高温分解,氢离子便不断向合金液中扩散。5 x# ?/ ?+ a4 u% y
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    氢以两种方式存在于铝液中:第一种是分解为原子状态溶解在铝液中,称为溶解型,约占90%;第二种氢则以分子状态气泡形式吸附于夹杂物的表面或缝隙中,称为吸附型。由于氢在铝合金液中的溶解度是随温度上升而增大的( 如下图所示) ,所以在熔炼过程中合金液将吸入大量的H2 。而在结晶凝固的过程中,由于温度降低,合金液表层首先凝固且合金的粘度增大,虽然氢的溶解度降低需从金属液中析出,但是已经很困难了,这样滞留在合金液中便形成了气孔缺陷。熔化、保温时间越长,氢含量越高。* R& v4 V2 m& H2 b6 x2 V7 f

5 Q4 H7 e5 |0 B4 t    氢在合金液中的溶解度除与温度成正比外,还与压力及空气的湿度即氢分压成正比。根据西华特定律,氢在铝金属液中的溶解度[H] 与液面上氢分压PH2有如下关系式:
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- u$ h2 L# a* b/ D2 b0 t    合金元素及其含量对溶解度也有一定的影响,硅、铜含量增加则氢的溶解度降低,镁含量增加则氢的溶解度增加。合金成分不同,合金液中氢的临界含量也不同,ZL104 铝合金为亚共晶型铝硅合金时吸氢量最大。6 J, ]- ~* a4 t  n/ g5 c

3 h$ s1 V5 L4 Y  A* e( l' a! q    2. 防止铝合金铸件气孔缺陷的措施
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# H  v& v0 W/ C1 [% ^1 N    要防止砂型铸造中铝合金铸件气孔缺陷的产生,就要采取有效措施尽量减少原材料的水分,强化熔炼质量管理,合理选择铸造工艺,提高铸型的排气能力。具体有以下几个方面:2 H& T* v6 F) L, @2 Z+ b

: u' I  Z8 o: W    ( 1) 所有原材料及熔炼用工具都要仔细清除表面的锈迹、油污及熔渣等,中间合金和回炉料的质量也要控制好,质量差的回炉料如碎金属屑、浇冒口不宜大量使用。金属原材料、变质剂、精炼剂、浇包和搅拌勺等在使用前都应烘干,而坩埚则应预热至暗红色方可加入熔料。通常在金属表面除了凝聚水外,还有与金属氧化膜作用形成的结晶水,在200~300℃低温烘烤只能去除部分凝聚水和溶解水,只有在500 ℃ 以上才能较容易除去大部分结晶水。% _& f5 A0 p; \' |

: |: t$ W- s' u; ]* w) F    ( 2) 操作中应尽量缩短熔炼时间,减少合金的吸气量。熔炼温度不宜过高,温度越高,吸气量越大,一般不超过800℃,熔炼过程要有测温装置控制。另外,还要控制变质时间,变质时间越长,变质温度越高,氧化与吸气越严重。由于铝合金液面的氧化膜有保护作用,可以防止金属液直接与大气中的水分反应。在熔炼、浇注过程中要尽量避免破坏液面的氧化膜,精炼、变质时搅拌勺在液面下平稳搅动,特别是精炼操作要细心,精炼工序是防止气孔重要的一环。金属液浇注时应平稳,速度均匀,浇包和铸型之间保持最小的垂直距离。$ e8 g  Y, |; Z2 v2 v

! d8 Q; w5 `3 i    ( 3) 控制砂型的透气性。砂型的透气性过高容易使金属液渗入砂粒间而形成机械粘砂,或铸件表面粗糙度大、尺寸超差等缺陷;透气性过低则形成气孔缺陷的倾向大。一般砂型面砂的透气性宜较小,表面硬度较低;而背砂的透气性应偏高些,同时硬度也应高些,以便搬运,有利于保证铸型的整体透气性。在不塌箱的前提下,型砂透气性一般为80~100 。另外,还要严格控制砂型中的水分含量,一般控制在4%~5% 。砂型水分含量过高,气孔缺陷加剧。型腔修补时,刷水不能太多。浇注场地不宜撒水,保持空气干燥是一个不能忽视的问题。: W" `* f: {. N$ b* b" W4 T' Y
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    ( 4) 在砂型的上型及下型应扎通气孔,以增大在浇注过程中气体的排放。气孔的顶端与型壁应有一定的距离,一般为4~6mm,距离太大不利于排气。大型铸件的下型排气更为重要,除扎出气孔外,还可将铸型用砂垫高。同样,型砂也要保持干净,回用砂及原砂中的杂质要及时清理。" a0 M8 g( `' m' e0 n! y
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    ( 5) 增强砂芯的排气能力。大型复杂铝合金铸件免不了要放砂芯,由于砂芯中的粘结剂在高温浇注时会产生一定量的气体,要设法排放。通常的方法是在砂芯中设置排气道、埋放蜡线、扎气孔等,体积较大的砂芯可填放炉渣或焦炭块,这些措施都非常有效。另外,在砂芯的芯头处应配有气孔排气,如果砂芯的芯头与砂型的间隙较大,可用石棉绳阻拦金属液,防止金属液堵住排气孔。大型复杂铝铸件在浇注时还应在排气系统出口处点火“引气”,以减少排出的压力,有助于气体的排放。砂芯中粘结剂及添加剂的用量应合理。粘结剂的发气量一般很大,在保证砂芯使用性能的前提下应尽量减少加入量。对于桐油砂芯,桐油加入量一般为2% ~3%。为提高砂芯的湿强度和表面硬度,加入糊精的量一般为1%~2% ,糊精的发气量很大,因此加入量要严格控制。此外,砂芯在使用前应长时间烘烤,待冷却后方可放入铸型。
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! B4 H  \3 C0 I9 i0 @    ( 6) 增强冷铁排气。为形成顺序凝固,有些铸件会放置冷铁以提高冷凝速度,而冷铁的排气性较差。为改善冷铁的排气性,可在冷铁上开通气槽并涂上耐火涂料。% T$ K+ C3 ^4 S
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    3. 结语' ~' Z6 Y3 t  ^0 ~9 l
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    砂型铸造中铝合金铸件的气孔缺陷控制是一个复杂的问题,需要从多方面入手,除操作者要严格、精心操作外,工艺措施要得当,并加强管理,强化工艺过程中的质量检查,缺陷是能够消除的。
发表于 2011-2-27 01:07:05 | 显示全部楼层
砂型铸造中铝合金铸件的气孔缺陷控制是一个复杂的问题,需要从多方面入手
发表于 2012-5-18 00:25:25 | 显示全部楼层
很好,学习了,请问有没有能砂铸柴油机机体的厂子?
发表于 2012-5-19 20:07:54 | 显示全部楼层
562151814 发表于 2009-9-15 08:29 9 |7 L, l# Q2 u9 l: W
通过分析砂型铸造铝合金铸件气孔缺陷产生的机理,提出从控制原材料的水分、控制型砂及砂芯的透气性、精心熔 ...

; r, m4 N0 B1 U/ O4 ~) o, e. z1 H不错,总结的很全面,学习了! d7 u5 l9 W+ D
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