铸铝件铸造缺陷及其防止

来稿时间 : 2006年 11月 铸铝件铸造缺陷及其防止 魏世强 摘 　要 本文介绍了铸铝件在熔炼浇注与造型合箱两个工序中几种常见铸造缺 陷的主要特征、产生原因及防止方法。 关键词 　铸铝件 铸造缺陷 防止方法 1　引 言 　　铸铝件由于重量轻、外观美、耐腐蚀性 较强 ,能够满足一定的机械性能 ,因此我公 司水轮发电机密封盖、汽轮发电机端盖和 挡油盖等部件 , 较普遍地采用牌号为 ZL102的铸铝件。 但与铸铁相比 ,铸铝的熔炼质量问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 较多 ,熔炼操作工序较难控制 ,凝固规律和 铸造工艺复杂 ,故产生铸件缺陷的可能性 较大、废品率较高 ,生产成本也相应较高。 为了提高铸铝件质量 ,减少废品 ,必须了解 常见和多发缺陷的特征、成因及防止方法。 笔者通过从事铸铝件生产的实际操作 经验并结合专业理论知识 ,把生产中常见 的、造成铸件废品的三种主要缺陷 (针孔、 气孔、缩孔 )的特征、成因及其防止方法分 述于后。 2 针孔缺陷 2. 1 缺陷特征 针孔呈圆形或苍蝇脚形 ,在低倍试片 上 ,呈互不连接的小孔眼 ;在 X光底片上 呈小黑点 ,并有小黑点的重叠现象 ;在断面 上 ,多呈互不连接的乳白小凹点。针孔不 规则地分布于铸件各部分 ,铸件厚大断面 和冷却速度较小的部位更加严重。 2. 2. 产生原因 2. 2. 1 熔炼温度和浇注温度的影响 温度低于 250℃时 ,铝 (A l)和空气中 的水蒸汽接触 ,产生如下反应 : 　　2A l + 6H2 O 　　 2A l(OH) 3 + 3H2 2A l(OH) 3是一种白色粉末 ,没有防氧 化作用 ,随着时间的增长 ,腐蚀层会变厚 , 这种带有 A l(OH ) 3腐蚀层的铝 ,在温度高 于 400℃时将进一步发生如下反应 : 　　2A l(OH) 3 　　 A l2 O3 + 3H2 O 　　2A l + 3H2 O 　　 A l2 O3 + 6 [ H ] 当温度升高至 660℃以上时 , A l2 O3即 成为氧化夹杂物 (熔渣 ) , [ H ]则进入铝液 , 增加铝液中的气体含量而形成针孔。随着 温度的继续增加 ,铝液中的含氢量急剧增 加 ,原因是温度升高会使铝液中氢的溶解度 增加 ,针孔倾向更加严重。 2. 2. 2 固体炉料质量的影响 固体铝炉料放置在潮湿的大气中 ,其 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面即发生 2Al + 6H2 O 　 2Al (OH) 3 + 3H2 的反应 ,形成较厚的 2A l(OH ) 3腐蚀层。受 过潮气腐蚀的炉料 ,即使在预热后加入铝 53《东方电机》2007年第 1期 液 ,含氢量也将大大增加 ,因此炉料应保管 在干燥的环境中。另外 ,回炉料附着大量 水分 ,也会增加含氢量。 2. 2. 3 熔炼、浇注工具的影响 坩埚底部及内壁的氧化夹杂物 ,在第 二次熔炼时和空气中的水蒸汽发生反应 , 增加铝液中的氢含量。搅拌、拔渣工具表 面有铁锈存在时 ,则吸附水显著增多。此 外 ,精炼时变质剂未经充分烘干 ,也会将水 带入铝液 ,增加含氢量。 2. 2. 4 精炼工序操作的影响 精炼的目的是为了去除铝液中的氢 气。其原理是在铝液中通入氯气或用钟罩 压入氯盐 ,产生大量气泡 ,溶入铝液中的氢 不断进入气泡被带入大气中而排除。气泡 表面所吸附的夹杂物随着上浮而排除 ,同 时也除去了原来吸附在夹杂物表面上的小 气泡 ,净化了铝液。 精炼温度和作用时间对形成针孔与否 影响很大。如果精炼温度过低 ,精炼时间 不够 ,铸件断面上就容易形成针孔 ,造成针 孔缺陷。 2. 3 防止措施 　　防止针孔缺陷产生的主要措施是 : (1)在保证充型能力的前提下 ,铝合 金的熔炼时间越短越好 ,且要严格控制熔 炼温度及浇注温度 ,以减小针孔的形成倾 向。 (2)尽量使用干燥无腐蚀的新料 ,回 炉料比例为 15～20%。对于腐蚀严重的 炉料 ,在采取重熔精炼处理后 ,浇锭作为回 炉料使用。一般的回炉料应精选 ,预热烘 干后使用 ,重要铸件则少用或不用回炉料。 (3)做好坩埚清理、搅拌、扒渣等工具 除锈 ,精炼剂、变质剂充分预热烘干 ,浇包 修理后充分烘干等熔炼准备工作。 (4)控制精炼温度及精炼剂作用时 间 ,并充分扒去氧化渣。 3 气孔缺陷 　　这里主要论述由侵入性气体所形成的 空洞。 3. 1 缺陷特征 由侵入性气体所形成的空洞 ,常分布 于铸铝件的表面层。 铸件壁内的气孔 ,一般呈圆形或蛋形。 薄壁处的大气孔一般没有十分规则的形 状 ,皮下气孔多呈梨形 ,其尖端常露出铸壁 外 ,一般是发亮的氧化皮 ,有时呈油黄色。 气孔在 X光底片上呈黑色。 3. 2 产生原因 3. 2. 1 侵入性气孔的形成机理 当金属液体浇入铸型的某一时刻 ,在 砂型表层厚度 h处 (温度达 100℃ )的等温 面上 ,由于水蒸汽或其他气体的积聚 ,形成 了许多高气压中心点。当压力使气流方向 向左时 ,气体向深入铸型里层方向移动 ;当 压力使气流方向向右时 ,则向金属液表面 移动。 若砂型通气不良 ,气压会越来越大。 当达到一定值时 ,就会侵入到金属液中 ,形 成气孔。 气体侵入金属液中形成气孔需具备下 列条件 : 　　P气 > P静 + P阻 + P型 式中 P气 ———砂型腔内某点的气压 P静 ———金属静压力 P阻 ———金属液表面张力所产生的 阻力 P型 ———金属液面上型腔剩余压力 上式表明 ,砂型表层某点的气压 ,超过 某个临界压力值时 ,气体将侵入金属液体 内。 3. 2. 2 气孔产生的原因 　　产生气孔的原因如下 : (1) P气的大小对形成气孔关系最大 , 63 《东方电机 》2007年第 1期 它与砂型的发气性、发气速度和透气性等 密切相关。 (2)浇注速度过慢 ,金属液与砂型接 触时间较长 ,使液体结壳时间延长 ,型砂中 发气物质产生的气体就有可能进入未结壳 的液体中形成气孔。 (3)砂芯的芯砂采用了发气量大的粘 结剂 ,如桐油、合脂等 ,再加上砂芯烘干焙 烧质量不好 ,砂芯通气排气便不顺畅。 (4)浇注过程液流不平稳 ,卷入了气体。 (5)冷铁或其他金属工艺块不干净 , 有油污或铁锈等发气物。 3. 3 防止措施 　　防止气孔产生的主要措施是 : (1)尽量使用以白泥或膨润土为主的 粘结剂 ,尽量采用干型浇注 ,砂型要烘透 , 严格控制型芯砂的含气量 ,以减少发气量。 (2)应提高型芯砂的透气性 ,并保证 其排气气路通畅。如 1Q1001挡油盖类铸 件的桐油砂芯 ,应在制备砂芯时放石腊通 气绳 ,砂芯应高温焙烧 ,将表面的油膜烧 掉 ,然后待砂芯冷却至室温后 ,方能下芯合 箱并迅速浇注 ,以避免油膜与铝液反应。 当油砂芯有气体产生时 ,铝液表面已结壳 , 这样就能防止产生气孔。 (3)采取合理的浇注工艺 ,力求合金 液流平稳充型 ,大中型铝件以底注为主。 (4)冷铁及其他金属工艺块表面应经 除锈 (油 )后方能使用 ,并上涂料和砂型一 起烘干。 4 缩孔与缩松缺陷 缩孔就是铝合金液在凝固收缩过程中 得不到金属液的补充而形成的空洞 ,微观的 缩孔即是缩松 ,它们的形成机理基本一致。 4. 1 缺陷形成机理和特征 铸件凝固次序的一般规律是 :较薄处 及合金液最先停止流动处往往最先凝固 , 较厚处及合金液体流过时间最长及最后充 满处往往最后凝固 ,缩孔与缩松的缺陷最 易集中在铸件最后凝固的部位。 铝合金液的凝固方式为结晶温度范围 比较宽的层状凝固 ,即由表及里逐层凝固。 随着凝固的进行 ,金属的收缩也在不断地 进行 ,结壳厚度不断增加 ,大气压的作用越 来越小 ,最后使铸件内部压力低于大气压 造成内部真空 ,形成缩孔与缩松。 缩松是铸件上合金晶粒粗大、组织不 致密的部位 ,常产生在铸件内浇口附近 ,冒 口根部、厚大部位 ,及壁的厚薄转接处等。 缩松的铸态断口为灰白色或浅黄色 ,严 重的缩松就形成缩孔。外缩孔是铸件上露 出凹陷 ;内缩孔是铸件体内的空穴 ,晶粒粗 大 ,表面粗糙。铸铝件内缩孔多于外缩孔 , 往往要经过粗加工以后才能发现。 4. 2 产生原因 　　缩孔与缩松缺陷产生的原因在于 : (1)铸造工艺不合理 ,不能够建立合 理的凝固顺序。 (2)冒口设置不当 ,补缩效果差。 (3)内浇口处局部过热。 (4)浇注温度过高 ,浇注速度过快 ,冷 却速度太慢。 4. 3 防止措施 针对以上原因 ,结合具体情况可以采 取如下措施 : (1)合理 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 铸造工艺 ,建立顺序凝 固条件 ,使缩孔与缩松排除于冒口中。 ( 2)合理设置冒口 ,保证其最后凝 固 ,并能发挥出足够的补缩效力 ,必要时 , 可采取一定的工艺措施 ,如补浇冒口 ,用 木棒捣冒口 ,使冒口表面最后结壳 ,发挥 大气压的作用 ,实现充分补缩。对于特别 厚大件 ,当冒口补缩能力不够时 ,可采取 铸壁整体加高的办法 ,实现等温补缩 ,提 73《东方电机》2007年第 1期 高铸件成品率。但这种方法工艺出品率 低。 (3)采取分散均布内浇口或内浇口处 放冷铁等工艺措施 ,以减少其附近局部过 热 ,或在内浇口处扩大横浇口 ,使其起补缩 作用以消除内浇口处缩松缺陷。 (4)根据铸件壁厚 ,适当降低浇注温 度和浇注速度。 (5)采取局部激冷 ,如厚大部位安放 冷铁等工艺方法。 (6)改进铸件结构设计 ,尽量避免热节。 5 结 语 铸造缺陷的产生除了技术方面的因 素 ,还有管理方面的因素。针孔缺陷主要 与熔炼有关 ,气孔、缩孔和缩松缺陷主要与 造型工序有关 ,要消除这些缺陷就必须实 行全面质量管理。提高产品质量的有利手 段 ,就是严格工序控制。应严格控制制砂、 造型、烘干、熔炼、浇注等几个主要工序 ,强 调工序间的协调与配合 ,重点放在造型、熔 炼和浇注工序上。 ·信息 · “十一五 ”期间河南将建成全国重要火电基地 　　“十一五 ”期间 ,河南省将在保障经济社会持续快速健康发展的前提下 , 努力建成全国重要火电基地。 ———优化电源布局 ,以 60万 kW、100万 kW 大容量、高参数火电机组为建 设重点 , 5年新增发电装机 2000万 kW 以上 ,建成全国重要的火电基地。电源 布局以现有电厂扩建为主 ,重点围绕豫北、豫南和沿陇海线三大火电集群规划 建设火电项目。 ———加快电力结构调整 ,促进可持续发展。加快关停 5万 kW 及以下不 符合国家产业政策的小火电机组 ,大力发展热电联产集中供热。鼓励发展大 型循环流化床电站和整体煤气化燃气 - 蒸汽联合循环电站等洁净煤发电 ,加 快发展风能、生物质能、太阳能等可再生能源发电。加快建设新乡宝泉等抽水 蓄能电站和郑州、驻马店等燃气电站。积极推进核电项目前期工作 ,争取列入 国家核电发展规划。 83 《东方电机 》2007年第 1期