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铸钢件气孔缺陷预防研究

作者:完美论文网  来源:www.wmlunwen.com  发布时间:2018/12/17 9:26:34  

摘要:机械化生产中,铸钢件因易于实现流水线生产、精确度高、重复性好等特点得到了广泛的应用。从铸钢件的特点出发,阐述铸钢件在制造过程中极易产生气孔缺陷,对铸钢件的气孔缺陷形成机理进行分析,表明气孔缺陷的形成与二氧化碳吸收,脱氢去氧不彻底有关。从砂芯的透气性、含碳钢液的引出、型芯的选取等方面研究铸钢件气孔缺陷的解决方法,并根据典型的铸钢件缺陷问题从型芯结构、原材料选取以及铁水熔炼过程几个方面研究如何预防铸钢件气孔缺陷的产生。

关键词:铸钢件气孔缺陷;制造;机械化;

消失模铸件广泛应用于机械化生产中,易于实现大规模的流水线生产方式,并且在同一生产线上,对铸钢件的大小、形状和材料均没有限制。消失模铸钢件具有尺寸精确、铸钢件外观及内部结构的重复性好等特点,表面光滑度和平整度优良。无需合箱取模,简化工艺流程,较大程度上减少了铸造缺陷和废品的产生。

1铸钢件气孔缺陷机理分析

铸钢件中存在气孔缺陷比较常见,恰恰是这种缺陷影响了铸钢件的强度、硬度、弹性模量等铸钢件的力学性能。气孔的出现有很多种原因,原材料质量和生产工艺流程都会使铸钢件中形成气孔缺陷,而对于铸钢件气孔缺陷进行机理分析能有效的改善气孔缺陷问题,提高铸钢件质量并增加效益。

侵入型气孔造成顶盖报废比较常见,顶盖是一类箱体结构件,属于封闭型。因此高温的钢液浇注会使顶盖中的石灰石分解出大量的二氧化碳,但由于排气孔小导致分解出的二氧化碳无法及时排除,当二氧化碳分解过程产生的气压大于钢液的表面阻力后,二氧化碳就会渗入钢液,二氧化碳不溶于钢液,由于二氧化碳密度小,会浮到钢液上方从冒口区排除,无法排出的二氧化碳则形成侵入型气孔,滞留在铸钢件的上表面。

反应型气孔造成汽轮机前缸报废,产生气孔的主要原因是由于未对气室腔型芯进行烘干操作,砂芯在高温条件下会产生大量蒸汽,一部分蒸汽可以通过型芯上的孔隙排出,而钢液淹没型芯后,孔隙被堵塞,蒸汽则无法从型芯中排出。同样,当蒸汽压力大于钢液表面阻力时,会产生以下三种情况:

水蒸气进入钢液,使钢液飞溅;

水蒸气与高温钢液反应,形成氧化铁;

水蒸气被高温的钢液分解,释放出氢,氢溶于钢易产生氢脆,严重影响铸钢件质量。

2铸钢件气孔缺陷防治对策

根据上述情况以及对铸钢件气孔缺陷的形成机理分析,表明缺陷的产生有其独特的机理,研究其形成机理有助于探讨铸钢件气孔缺陷的防治对策。

首先,应重视砂型和砂芯的透气性和干燥性,通气效率高会极大程度的减少二氧化碳残留量,减少铸钢件的氧化,降低铸钢件的吸氢能力,这样会减少氢脆,提高铸钢件的质量。

第二,如果第一条方法无法完全解决二氧化碳和增氧吸氢所带来的负面效果,就需要将氧化物和含氢量高的钢液引出铸钢件型腔,这样会在第一种预防方式无法解决问题时进行再一次弥补。

第三,根据以往的经验,石灰石砂并不适用于封闭性的铸钢件型芯制造,因为这种结构排气困难,很容易形成一些侵入型气孔,从而产生大量缺陷。

最后,脱碳去氧的工作环节很关键,在氧化期一定做好脱碳工作,还原期最大程度的去氧,这样可以提高铸钢件的质量。

3典型的铸钢件气孔缺陷预防

侵入型气孔造成顶盖报废的预防方法可以更改腔室采用芯砂方法,可将芯砂改为酸硬化呋喃树脂砂,可以显著改善树脂砂的发气量,加强型芯的排气性能,实践检验得知变芯砂为树脂砂的方法很好的解决了气孔缺陷的问题,生产出的铸钢件未发现气孔缺陷。

反应型气孔造成汽轮机前缸报废的预防方法主要是加强排气,使砂芯内部的出气孔从芯头底部穿过砂箱底部引出,将砂芯下入铸型后一并进行干燥,将水分烘干即可解决此类问题。

钢水熔炼过程易产生气孔缺陷,在钢水的熔化过程中要彻底清渣,次数要大于两次,清渣后要注意迅速覆盖聚渣,覆盖钢水,如果钢水与空气接触,则会在表面形成氧化物。原材料在装炉熔炼前应压紧压实,尽量减少空气进入,以提前做到减少氧化物形成的可能性。死水的形成是由于熔化好的钢水高温等待时间过长而导致质量下降,因此通常等待时间控制在十五分钟以内。

铸钢件的气孔缺陷形成与原材料的选取也有很大关联,钛和铝含量高在铸钢件原料中是禁止使用的材料,高合金钢和不锈钢也禁止使用。锈蚀的材料需要进行打磨,清理干净使用,氧化严重、有油污、泥沙的材料需要进行清理才可进行使用。潮湿的材料要进行干燥处理后方可使用,以防止形成氧化物或导致含氢量较多而影响铸钢件质量。

4结语

气孔缺陷是一种比较常见的铸钢件缺陷,铸钢件的硬度强度以及弹性模量等力学性能都会受到影响,为了避免这种缺陷的产生,我们不仅要从铸钢件结构上入手分析缺陷产生的原因,还要从原材料的选取上找到解决问题的办法,铸钢件熔炼过程中的制造工艺也尤为重要,从这几个角度出发可以解决铸钢件气孔缺陷问题,提高生产质量和生产效率。

参考文献

[1]原一高.熔模铸钢件气孔缺陷的调查与分析[J].特种铸造及有色合金,1997(6):49-51.

[2]张怀嵩.铸钢件气孔缺陷的气体来源分析及预防措施[J].铸造工程,2004,28(1):38.

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