热坛学习】树脂砂铸件气孔及防止措施铸造微课堂 热加工行业论坛
1周前
【热坛学习】树脂砂铸件气孔及防止措施
气孔在铸件内部、表面或近于表面处有大小不等的光滑孔眼，形状有圆的、长的及不规则形，有单个的，也有聚集成片状，颜色为白色或带一层暗色，有时覆有一层氧化皮。目前，使用呋喃树脂砂铸造灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、碳钢及低合金钢，从铸件的气孔来看，主要有侵入性气孔、卷裹入气孔、析出性气孔、反应性气孔（内生式和外生式）等。
一、侵入性气孔及防止
气孔的来源：呋喃树脂、固化剂分解，浇注系统型腔内气体（空气、水汽等），涂料、铸型中发气物、有机物受高温而气化等。
树脂因其含氮量和水分及有机物量多少及固化剂种类、用量不同,其发气量的多少也不同,在1050℃左右发气进出,短时间内产生N2,H2,O2,CmHn等,此时,砂型、砂芯中气体压力增大而侵入金属液,形成侵入性气孔,针对这一情况,一方面要设法阻止气体侵入金属液,另一方面设法让已侵入的气体排出、逸出。
侵入性气孔防止措施如下：
①减少树脂和固化剂加入量,选用发气量小的树脂,控制其他强化剂(如硅烷)等加入量。
②控制涂料的含水量,醇基涂料酒精的含水量。砂型、泥芯充分干燥后,再刷涂料,最好合箱前用喷灯(枪)烘烤去潮气。
③旧砂再生去除型砂中的尘埃、微粉,以免阻碍通气,注意铸型及泥芯的出气孔和出气通道设置,保证使浇注时产生的气体顺利排气,砂箱四壁要有出气孔。
④浇注系统和浇注工艺有利于排气或抑制外来气体侵入。
a.加快铸型内金属液面上升速度,使型腔中的气体压力增大,有助于抑制界面外气体的侵入;同时也会因型腔内的气体来不及逸出,导致铸件顶部产生浇不足的缺陷。
一般树脂砂浇注系统内浇道总面积要比黏土砂造型的大20%~30%,才能抑
制或排除树脂发气量较大,不致使铸件出现侵入性气孔。
b.便于排气。浇注系统加大和浇注时间的控制,除考虑金属液的特性、浇注系统对型腔内的金属液流动,必须便于气体逸出,在最高处设置集渣包或气冒口或冒 口。比如,长条状机床床身、圆桶体等应采用反雨淋式自下向上便于金属液型腔上面气体向上顶面逸出或排除,平板类应平做斜浇。
c.使已经侵入型腔内金属液的气体尽快形成气泡,从金属液中排出。
d.设置型腔内铸件前端、顶端的溢流冒口或集渣包,使其能容纳混有气泡、夹杂物、渣滓的冷金属液,将其汇集纳入溢流冒口,其主要作用是排除它的气泡、夹杂物、冷金属液于铸件之外。
二、卷裹入气孔及防止
浇注时,浇注系统中的金属液流卷携带气泡,气泡随流股进入型腔,或液流冲刷型腔内金属液流动产生湍流、条流、涡流,将气泡卷带人金属流股中,当气泡不能从型腔金属液中排除时,就会使铸件产生气孔,称卷入裹携气孔。
卷裹入气孔防止措施如下：
①流股从上而下过高,金属液流将卷入空气,起泡并四处飞溅,就会引发卷入性气孔或铁豆与气孔并存,改为底注或阶梯浇注,使液流进入型腔平稳有序。
②浇口杯形状不当,浇注时也会卷入气孔,以扁椭圆形浇口杯,不致金属液产生环流而卷进气孔,使流股平稳流动进入直浇道。
③内浇道的截面大小、分布、数量,不应使流股在型腔内急转弯,以免阻力放大而流速降低,前面碰到型壁换头反流,后面流股又至,引发紊流、涡流而卷入气泡,同时,流股在型腔内容易产生“死角”或“涡流”的部位应设内浇道或过道,使金属液面在型腔中平稳上升或流动。
④浇注方式:流股慢一快一慢,细一粗一细,切忌流股中断或时细时粗或时快时慢波浪式浇注,而卷入气体。
三、析出性气孔及防止
以原子态溶解于金属液中的氢、氮、氧等气体元素,金属液在冷却凝固时气体的溶解度下降而析出气体形成气孔。
析出性气孔的特性如下：
①比较小圆球形,在铸件断面上呈大面积分布或均布。
②同一炉浇注的铸件大部分都有气孔
③冒口下面有气孔,尤其冒口颈偏小,凝固早更易出现气泡。
④铸型浇满后,金属液上涨、鼓泡。
⑤易成皮下蜂窝气孔,或皮下针孔。
析出性气孔形成过程:金属液中溶解气体析出,浇入铸型后,氢、氮、氧等气
体的溶解度随着温度下降而减少,当其由液态转变成固态时,在铸件内很易产生析出性气孔。
防止和消除析岀性气孔的措施：
控制金属液中的含气量,熔炼金属时,要尽量减少气体元素溶入金属液中,主要取决于所用的原材料,合理熔炼操作和合适的熔炼设备。
①要求炉料干燥、干净。金属液中溶解的氢气主要来自水汽,携入炉中的水分变成水汽,在1000℃或高温下活泼金属的作用离解出氢原子而使金属液含氢量增加。
②各种油脂都是碳氢化合物,铁锈是不同水化程度的氧化铁的混合物,在高温金属液作用下释放出氢,铁锈分解出水汽。
③铸铁、铸钢及其他合金的熔炼设备,其熔炼操作在大气条件下进行,炉气的含气量深受大气环境的影响,如下雨天、雨雪天、梅雨天,湿度大、潮气足,金属液溶入的气体量增大,要减少熔炼时吸气。
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