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球墨铸铁件疏松原因及解决办法

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球墨铸铁件疏松原因及解决办法

发布日期:2019-01-15 作者: 点击:

疏松 :疏松又称为显微缩松,是铸件凝固缓慢的区域因微观补缩通道堵塞而在枝晶间及枝晶的晶臂之间形成的细小空洞。疏松的宏观端口形貌与缩松相似,微观形貌为分布在晶界和晶臂间,伴有粗大树枝晶的显微空穴。


(1)定义和特征:疏松又称为显微缩松,是铸件凝固缓慢的区域因微观补缩通道堵塞而在枝晶间及枝晶的晶臂之间形成的细小空洞。疏松的宏观端口形貌与缩松相似,微观形貌为分布在晶界和晶臂间,伴有粗大树枝晶的显微空穴。


1、问题的提出  根据GB/T1348-2009《球墨铸铁铸件》,并未对球墨铸铁件力学性能试样表面粗糙度提出要求,因此,试样加工中考虑到成本因素,并未对试样Lc区域进行磨制,试样车加工后表面粗糙度一般为Ra1.6~3.2。目前,超新的GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》也未对拉伸试样表面粗糙度提出具体要求;企业内部球铁精密铸造技术规范也规定试样Lc区域粗糙度为Ra3.2。以QT400-18AL材质为例,抗拉强度要求≥360MPa,试样车加工后表面粗糙度Ra3.2,拉伸位移速率10mm/min,虽然试样加工符合标准要求,但复验中发现抗拉强度检测值常处于360~380 MPa,刚好处于临界值。


    2、问题的分析  大量研究表明,机加工试样表面粗糙度与拉伸实验结果有相关性,特别对于塑性较差或脆性材料相关性显著,一般随着粗糙度增加,材料的强度及断后伸长率会有所下降,当粗糙度低于0.8μm时,抗拉强度及断后伸长率趋于稳定。


(2)形成原因:


①凝固温度间隔宽的合金具有体积凝固(糊状凝固)特性,补缩困难,易形成疏松;


②浇注温度过低易产生疏松;


③合金凝固温度间隔过宽,糊状凝固倾向强,使低熔点成分最后凝固时得不到有效补缩,铸造件厂家易形成疏松;


④合金中杂质和溶解的气体过多,在合金凝固过程中杂质和析出的气体被推向结晶前沿,阻塞补缩通道,使疏松加重;


⑤合金中缺少晶粒细化元素,凝固组织晶粒粗大,易阻塞补缩通道,形成疏松;


⑥浇注系统、冒口、冷铁、补贴等设置不当,使铸件在凝固时得不到有效补缩;


⑦铸件结构不合理,壁厚变化突然,孤立的热节得不到补缩;

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防止办法:


①改进球墨铸铁件工艺设计,合理设置浇冒口系统、冷铁和补贴,保证铸件在凝固过程中获得有效补缩;


②改用补缩效率高的保温冒口、发热冒口、压力冒口和电热冒口;


③改进铸件结构设计,减小铸件壁厚差,使铸件壁厚与薄壁部位平滑过渡,尽量避免形成孤立热节。在铸件的孤立热节等冒口补缩距离达不到的部位,采用内、外冷铁以加快该部位的凝固速度;


④对重要铸件,可在计算机数值模拟基础上进行计算机辅助设计,优化铸件结构和铸造工艺;


⑤加强合金精炼,净化金属液,减少合金中溶解气体和低熔点杂质的含量,以利于凝固补缩;


⑥采用悬浮浇注技术,在浇注过程中往金属液中随流加入晶粒细化剂或微冷铁,加快合金凝固速度并细化晶粒;


⑦提高铸型刚度和强度,防止型壁位移和抬型;


⑧调整合金成分,进行良好的变质或孕育处理,缩小合金的凝固温度间隔,提高其铸造性能,以利于型内金属液向内浇道和冒口方向顺序凝固,提高浇冒口系统的补缩效果;


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