球鐵是近40年來我國發(fā)展起來的重要鑄造金屬材料。由于球狀石墨造成的應力集中小,對基體的割裂作用也較小,故球鐵的抗拉強度,塑性和韌性均高于其他鑄鐵。與相應組織的鋼相比,塑性低于鋼,疲勞強度接近一般中碳鋼,屈強比可達0.7~0.8,幾乎是一般碳鋼的2倍,而成本比鋼低,因此其應用日趨廣泛。
當然,球鐵也不是十全十美的,它除了會產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外,還會產(chǎn)生一些特有的缺陷,如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能,使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生,有必要對其進行分析并且精密鑄造,總結(jié)出各種影響因素,提出防止措施,才能有效降低缺陷的產(chǎn)生,提高鑄件的力學性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見缺陷:縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。
1. 縮孔縮松
1.1 影響因素
(1) 碳當量:提高碳量,增大了石墨化膨脹,可減少縮孔縮松。此外,提高碳當量還可提高球鐵的流動性,有利于補縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗公式為C%+1/7Si%>3 9%。但提高碳當量時,不應使鑄件產(chǎn)生石墨漂浮等其他缺陷。
(2) 磷:鐵液中含磷量偏高,使凝固范圍擴大,同時低熔點磷共晶在最后凝固時得不到補給,以及使鑄件外殼變?nèi)?,因此有增大縮孔、縮松產(chǎn)生的傾向。一般工廠控制含磷量小于0 08%。
(3) 稀土和鎂:稀土殘余量過高會惡化石墨形狀,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個強烈穩(wěn)定碳化物的元素,阻礙石墨化。由此可見,殘余鎂量及殘余稀土量會增加球鐵的白口傾向,使石墨膨脹減小,故當它們的含量較高時,亦會增加縮孔、縮松傾向。
(4) 壁厚:當鑄件表面形成硬殼以后,內(nèi)部的金屬液溫度越高,液態(tài)收縮就越大,則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加,其相對值也增加。另外,若壁厚變化太突然,孤立的厚斷面得不到補縮,使產(chǎn)生縮孔縮松傾向增大。
(5) 溫度:澆注溫度高,有利于補縮,但太高會增加液態(tài)收縮量,對消除縮孔、縮松不利,所以應根據(jù)具體情況合理選擇澆注溫度,一般以1300~1350℃為宜。
(6) 砂型的緊實度:若砂型的緊實度太低或不均勻,以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下,產(chǎn)生型腔擴大的現(xiàn)象,致使原來的金屬不夠補縮而導致鑄件產(chǎn)生縮孔縮松。
(7) 澆冒口及冷鐵:若澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵設置不當,不能保證金屬液順序凝固;另外,冒口的數(shù)量、大小以及與鑄件的連接當否,將影響冒口的補縮效果。
1.2?防止措施
(1) 控制鐵液成分:保持較高的碳當量(>3 9%);盡量降低磷含量(<0 08%);降低殘留鎂量(<0 07%);采用稀土鎂合金來處理,稀土氧化物殘余量控制在0 02%~0 04%。
(2) 工藝設計要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液,冒口的尺寸和數(shù)量要適當,力求做到順序凝固。
(3) 必要時采用冷鐵與補貼來改變鑄件的溫度分布,以利于順序凝固。
(4) 澆注溫度應在1300~1350℃,一包鐵液的澆注時間不應超過25min,以免產(chǎn)生球化衰退。
(5) 提高砂型的緊實度,一般不低于90;撞砂均勻,含水率不宜過高,保證鑄型有足夠的剛度。
2. 夾渣
2 .1 影響因素
(1) 硅:硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分,因此盡可能降低含硅量。
(2) 硫:鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。硫化物的熔點比鐵液熔點低,在鐵液凝固過程中,硫化物將從鐵液中析出,增大了鐵液的粘度,使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。因而鐵液中硫含量太高時,鑄件易產(chǎn)生夾渣。球墨鑄鐵原鐵液含硫量應控制在0 06%以下,當它在0 09%~0 135%時,鑄鐵夾渣缺陷會急劇增加。
(3) 稀土和鎂:近年來研究認為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致,因此殘余鎂和稀土不應太高。
(4) 澆注溫度:澆注溫度太低時,金屬液內(nèi)的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高,不易上浮至表面而殘留在金屬液內(nèi);溫度太高時,金屬液表面的熔渣變得太稀薄,不易自液體表面去除,往往隨金屬液流入型內(nèi)。而實際生產(chǎn)中,澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外,澆注溫度的選取還應考慮碳、硅含量的關系。
(5) 澆注系統(tǒng):澆注系統(tǒng)設計應合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩(wěn)地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。
(6)型砂:若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料,它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣,導致夾渣產(chǎn)生;砂型的緊實度不均勻,緊實度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點的化合物,導致鑄件產(chǎn)生夾渣。
2.2 防止措施
(1) 控制鐵液成分:盡量降低鐵液中的含硫量(<0 06%),適量加入稀土合金(0 1%~0 2%)以凈化鐵液,盡可能降低含硅量和殘鎂量。
(2) 熔煉工藝:要盡量提高金屬液的出爐溫度,適宜的鎮(zhèn)靜,以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。扒干凈鐵液表面的渣子,鐵液表面應放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰等),防止鐵液氧化。選擇合適的澆注溫度,最好不低于1350℃。
(3) 澆注系統(tǒng)要使鐵液流動平穩(wěn),應設有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網(wǎng)等),避免直澆道沖砂。
(4) 鑄型緊實度應均勻,強度足夠;合箱時應吹凈鑄型中的砂子。
3. 石墨漂浮
3. 1 影響因素
(1) 碳當量:碳當量過高,以致鐵液在高溫時就析出大量石墨。由于石墨的密度比鐵液小,在鎂蒸汽的帶動下,使石墨漂浮到鑄件上部。碳當量越高,石墨漂浮現(xiàn)象越嚴重。應當指出,碳當量太高是產(chǎn)生石墨漂浮的主要原因,但不是唯一原因,鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。
(2) 硅:在碳當量不變的條件下,適當降低含硅量,有助于降低產(chǎn)生石墨漂浮的傾向。
(3) 稀土:稀土含量過少時,碳在鐵液中的溶解度會降低,鐵液將析出大量石墨,加重石墨漂浮。
(4) 球化溫度與孕育溫度:為了提高鎂及稀土元素的吸收率,國內(nèi)試驗研究表明,球化處理時最適當?shù)蔫F液溫度是1380~1450℃。在此溫度區(qū)間,隨著溫度升高,鎂和稀土的吸收率增加。
(5) 澆注溫度:一般情況下,澆注溫度越高,出現(xiàn)石墨漂浮的傾向越大,這是因為鑄件長時間處于液態(tài)有利于石墨的析出。A.P.Druschitz與W.W.Chaput研究發(fā)現(xiàn),若縮短凝固時間,隨著澆注溫度升高,石墨漂浮傾向降低。
(6) 滯留時間:孕育處理后至澆注完畢之間的停留時間太長,為石墨的析出提供了條件,一般這段時間應控制在10min以內(nèi)。
公司簡介
諸城市開源鑄造有限公司坐落于風箏之都--山東濰坊 ,是一家專業(yè)生產(chǎn)中高端碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵等材質(zhì)鑄件的民營企業(yè),屬當?shù)卣猩桃Y項目。公司占地面積11000m2,現(xiàn)有員工100余人,其中技術研發(fā)人員5人,高級工程師2人,質(zhì)檢人員3人,年產(chǎn)能可達3000噸。
開源鑄造致力于OEM鑄造,產(chǎn)品廣泛應用于機械五金、建筑、電力金具、鐵路、汽車、農(nóng)機等領域。公司擁有穩(wěn)定的客戶群體,產(chǎn)品主要銷往歐盟、美國、加拿大、中東等國家和地區(qū)。
在生產(chǎn)過程中開源鑄造主要采用先進的覆膜砂殼型鑄造生產(chǎn)工藝,常規(guī)可生產(chǎn) 0.1kg~50kg的鑄件,該生產(chǎn)工藝具有制殼、制芯速度快等特點,可批量生產(chǎn),從而提高了生產(chǎn)效率, 且鑄件尺寸穩(wěn)定,鑄件表面光潔。
我司擁有全套環(huán)評資質(zhì),且已通過SGS ISO 9001:2015 質(zhì)量體系認證。生產(chǎn)車間配有中頻環(huán)保電爐、自動模具生產(chǎn)線、熱處理爐等設備,同時應用三維模擬澆鑄軟件和包括爐前分析儀、光譜儀、金相顯微鏡、拉伸試驗機、壓力試驗機、硬度試驗機等在內(nèi)的先進檢測設備,嚴格控制生產(chǎn)流程,確保產(chǎn)品質(zhì)量。
我們的使命是通過完整的模具設計制作、卓越的生產(chǎn)工藝和完善的供應鏈管理為客戶提供最為優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務。公司本著雄厚的科技力量,先進的檢測手段,豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗,高度的敬業(yè)精神,嚴謹?shù)目茖W管理,周到的售后服務,贏得了國內(nèi)外客戶的廣泛好評。我們將以卓越品質(zhì),優(yōu)質(zhì)服務成為您最值得信賴的合作伙伴。
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