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遠(yuǎn)信機(jī)床鑄件對(duì)鑄造多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
遠(yuǎn)信機(jī)床鑄件對(duì)鑄造多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
機(jī)床鑄件生產(chǎn)要經(jīng)過十分復(fù)雜的工藝過程。只要其中某一道工序或某一個(gè)過程失誤， 均會(huì)造成鑄造缺陷。同一類缺陷由于場(chǎng)合和零件的不同， 往往又有不同的形成原因， 這種錯(cuò)綜復(fù)雜機(jī)床鑄件生產(chǎn)要經(jīng)過十分復(fù)雜的工藝過程。只要其中某一道工序或某一個(gè)過程失誤， 均會(huì)造成鑄造缺陷。同一類缺陷由于場(chǎng)合和零件的不同， 往往又有不同的形成原因， 這種錯(cuò)綜復(fù)雜的情況， 給鑄造缺陷的準(zhǔn)確判斷和分析帶來很大的難度。本章在介紹機(jī)床鑄件缺陷種類和特征的基礎(chǔ)上， 主要講鑄造缺陷的形成機(jī)理、 缺陷分析、 原因查找、 方法應(yīng)用、 質(zhì)量檢驗(yàn)和缺陷修補(bǔ)， 以增加鑄造技師的基礎(chǔ)知識(shí)， 提高分析問題的能力。鑄造缺陷對(duì)鑄造生產(chǎn)和機(jī)床鑄件質(zhì)量有很大的危害。要迅速有效地消除缺陷， 必須作系統(tǒng)地調(diào)查研究， 盡可能準(zhǔn)確地判明缺陷的種類和性質(zhì)， 查明產(chǎn)生的原因， 經(jīng)綜合分析和實(shí)踐驗(yàn)證， 方可采取相應(yīng)的防止措施?，F(xiàn)就幾種常見的影響較大而有時(shí)又難以區(qū)分的鑄造缺陷進(jìn)行分析和介紹。一、 氣孔氣孔是氣體聚集在機(jī)床鑄件表面和內(nèi)部而形成的孔洞。氣孔的形狀、 大小不一， 位置不一， 孔壁光滑、 帶氧化色彩， 是機(jī)床鑄件常見的缺陷之一。氣孔有各種類型， 產(chǎn)生的原因各不相同， 按氣體來源不同， 大致可分為三種： 侵入性氣孔、 析出性氣孔和反應(yīng)性氣孔。（一） 侵入性氣孔由于澆注過程中金屬液對(duì)鑄型激烈的熱作用， 使型砂和砂芯中的發(fā)氣物 （水分、粘結(jié)劑、 附加物等） 氣化、 分解和燃燒， 生成大量氣體， 浸入金屬液內(nèi)部所產(chǎn)生的洞孔，$%特征氣孔數(shù)量少、 尺寸大、 孔壁光滑、 有光澤或輕微氧化色， 呈圓形或扁圓形， 有時(shí)呈梨形。它的小頭所指方向常常就是氣體侵入的方向。機(jī)床鑄件如圖 ! " # " contentamp; 所示氣體， 若被凝固在金屬中， 就是此類氣孔的典型例子。#%侵入性氣孔的形成條件由于澆注時(shí)型砂在金屬液的高溫作用下， 產(chǎn)生大量氣體， 使金屬液和砂型界面上的氣體壓力驟然增加， 氣體可能侵入金屬液， 也可能從砂隙或氣眼中排出型外， 只有在滿足下列條件的情況下， 型砂中的氣體才會(huì)浸入金屬液防止浸入性氣孔的主要方法和工藝措施
載體是耐火粉料的分散介質(zhì)。一般有水基和醇基兩大類，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況和成本考慮進(jìn)行選擇；懸浮劑選用多元復(fù)配效果最好，但一般懸浮劑都是低熔點(diǎn)物質(zhì)，所以在滿足性能的前提下，不宜多用；粘結(jié)劑采用常溫型和高溫型，重點(diǎn)考慮發(fā)氣量；添加劑有活性劑，主要滿足施涂手段和浸潤的要求，此外還有鑄型氣氛調(diào)節(jié)劑、偶聯(lián)劑、消泡劑、防腐劑等；助 熔劑加入到耐火骨料中的主要目的就是使之形成玻璃液相，促進(jìn)燒結(jié)，使耐火骨料的結(jié)構(gòu)致密化，一般有長石、稀土、鋰輝石、滑石等。耐火材料：抗鑄件粘砂仍是涂料的主要功能，而耐火粉料是砂型(芯)涂料的主體，決定著涂料的抗粘砂性能，越來越多的耐火材料被用于砂型涂料，如鋯英粉、鋁釩土、剛玉粉、鎂砂粉、鉻鐵礦粉、石墨、石英粉、地開石粉、葉蠟石粉、尖晶石、藍(lán)晶石、珠光粉等。采用新型的非金屬礦物耐火材料，合理的調(diào)整多元礦物組合、顆粒大小及粒度分布等，以提高耐火填料向鑄型內(nèi)的滲透能力。因此，應(yīng)選擇熱膨脹系數(shù)小、資源豐富、價(jià)格便宜、符合環(huán)保的耐火材料。
大型鑄件由于澆注噸位重、壁厚大、熱量集中、鐵液保持液態(tài)時(shí)間長，鑄件表面極易氧化而產(chǎn)生滲透粘砂，而鑄造廠對(duì)鑄件的質(zhì)量、清砂時(shí)間、清潔度等要求越來越高，發(fā)氣量、成本要求越來越低。正是由于這種情況，對(duì)鑄型和涂料提出了更高的要求。
機(jī)械粘砂：液態(tài)金屬滲入到鑄型和型芯表面的孔隙中，包覆部分砂粒，凝固以后便形成金屬陶瓷狀的粘砂層，而大型、重型鑄件粘砂主要是由于靜壓力大，滲透深度深，處于高溫液態(tài)狀的時(shí)間長，即鑄型及其涂層的過熱時(shí)間長。
化學(xué)粘砂是Fe的氧化作用與鑄型材料和澆注氣氛相互之間物理化學(xué)作用的結(jié)果。造型材料的顆粒在粘砂層中，即能夠同F(xiàn)e的氧化物粘結(jié)，也能夠與易熔的硅酸鹽等粘結(jié)。
粘砂的形成
粘砂的形成分兩個(gè)階段，初始金屬液滲入孔隙中產(chǎn)生機(jī)械粘砂；滲入的金屬液被氧化形成化學(xué)粘砂，因此一般在生產(chǎn)中被觀察到的粘砂都是機(jī)械滲透一化學(xué)反應(yīng)的綜合性粘砂。
使用各種方法， 降低砂型 （芯） 界面的氣體壓力 %氣， 這是最主要的， 也是最有效的手段。如： 選用合適的造型材料， 透氣性好， 發(fā)氣量低； 控制濕型砂的水分及其它發(fā)氣附加物； 應(yīng)用發(fā)氣量低， 發(fā)氣速度慢， 發(fā)氣溫度高的粘結(jié)劑； 砂芯的排氣一定要暢通， 這往往是侵入性氣孔的主要來源， 有時(shí)還是較難解決的問題。（!） 適當(dāng)提高澆注溫度， 使侵入的氣體有充分的時(shí)間從金屬液中上浮和排出。（"） 加快澆注速度， 增加上砂型高度， 使有效壓力頭增加， 提高金屬液的靜壓力。（#） 澆注系統(tǒng)設(shè)置時(shí)， 應(yīng)注意鐵液流平穩(wěn)， 防止氣體卷入。（二） 析出性氣孔溶解在金屬液中的氣體， 在冷卻和凝固過程中， 由于溶解度降低而析出形成的孔洞， 稱為析出性氣孔。$%特征數(shù)量多、 尺寸小， 形狀呈圓形、 橢圓形或針狀。在機(jī)床鑄件斷面呈大面積均勻分布， 同一爐次機(jī)床鑄件大部有氣孔。主要是氫氣孔和氮?dú)饪祝?是鋁合金和鑄鋼中常見的缺陷， 鑄鐵中相對(duì)較少。!& 析出性氣孔的形成機(jī)理金屬具有吸附和溶解氣體的能力 （如氫、 氮、 氧等） 。尤其在液態(tài)時(shí)， 能夠溶解大量氣體。其形成過程分吸附和擴(kuò)散兩個(gè)階段。床身鑄件（$） 吸附。吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。氣體分子與金屬原子由于靠分子間引力吸附到金屬表面的， 叫做物理吸附， 吸附不牢固， 也不能進(jìn)入金屬內(nèi)部， 吸附量不大而且只是在低溫下進(jìn)行。當(dāng)某些氣體分子 （如氫氣、 氧氣等） 碰撞到金屬表面后被離解為原子， 由于化學(xué)鍵的作用被吸附在金屬表面， 叫做化學(xué)吸附。化學(xué)吸附的氣體量隨溫度升高而增加， 是鑄造合金吸收氣體的主要過渡階段。（!） 擴(kuò)散。被化學(xué)吸附在金屬表面的氣體原子， 能繼續(xù)滲入到金屬內(nèi)部， 這個(gè)過程即為擴(kuò)散。大量氣體擴(kuò)散到金屬內(nèi)部并保留其中， 稱為溶解或吸收。氣體的溶解度與壓力、 溫度、 合金和氣體的種類等因素有關(guān)。（"） 氣體的析出及氣孔的形成。溶解在金屬液中的氣體， 在溫度降低和外界氣氛壓力降低時(shí)， 就會(huì)從金屬中析出， 析出的方式有二種： 一種是氣體原子從金屬內(nèi)部擴(kuò)散到金屬表面， 脫離吸附狀態(tài)。另一種是氣體原子在金屬內(nèi)部形成氣體分子和氣泡上浮排出。"%鑄鐵中的氣體及變化（$） 鑄鐵中的氣體有氫氣、 氮?dú)狻?氧氣等。其中氫氣對(duì)析出性氣孔的形成影響較大。（!） 隨著含碳量的增加，微量的鋁能促進(jìn)鐵液大量吸氫。（#） 硅的增加可以減少鐵蔽中氧氣， 并能促進(jìn)氫氣析出。
熱處理過程：
床身鑄件產(chǎn)品作為一種大型鑄件必須要經(jīng)過熱處理才能提高本身的使用性能，改善鑄鐵鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量。
為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。
整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。
熱處理的退火種類：常見的退火工藝有：再結(jié)晶退火，去應(yīng)力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應(yīng)力，提高組織和成分的均勻化，或?yàn)楹蟮罒崽幚碜骱媒M織準(zhǔn)備等。
完全退火和等溫退火
完全退火又稱重結(jié)晶退火，一般簡(jiǎn)稱為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預(yù)先熱處理。
球化退火
球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備。 去應(yīng)力退火
去應(yīng)力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除，將會(huì)引起鋼件在一定時(shí)間以后，或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。
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