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铸造缺陷—机械粘砂 时间:2015-07-21 点击量:
缺陷特征
       表面粗糙度大于砂粒的尺寸。主要出现在过热处或者在铸件厚大位置。
 
缺陷发生条件
      机械粘砂会发生在砂型中被高度加热的位置(内拐角、厚壁处、浇口处),或者型砂紧实较差位置。
 
缺陷形成机理说明
       通常认为机械粘砂发生在型腔表面的凹陷深度大于型砂砂粒尺寸的位置,造型材料和渗入的金属液之间没有发生化学反应。但是,如果发生了反应,会被认为是化学反应造成的机械粘砂。除了因为金属液压力超过临界值造成的机械粘砂,此缺陷还产生于型腔表面爆炸(见“铸件缺陷-爆炸机械粘砂” ),或对于铁碳合金,产生于石墨化膨胀(此原因不在这里讨论)。
       
可能的工艺原因
 
粘土砂
•型砂砂粒过于粗糙
•不足的碳载体
•不足的粉尘含量
•过度的紧实率
 
树脂砂
•型砂砂粒过于粗糙
•砂芯芯砂紧实不够
 
造型车间
•不足的或不均匀的型砂紧实率
 
浇注系统和浇注
•砂型或砂芯过热
 
解决办法
 
粘土砂
•通过加入较细的流入砂处理循环的芯砂,或直接在砂处理循环中加入细砂
•提高碳载体加入量。提高光亮碳生成量可以减小型砂表面的润湿程度
•提高焦炭含量有助于减小砂型孔隙尺寸
•提高粉尘含量。从残余焦炭上分离出来的石英颗粒形成适合的粉尘
•降低型砂的紧实率可以提高型砂的流动性,使型砂有可能更好地紧实
•型砂的流动性可以通过使用含有石墨或膨润土+石墨的碳载体来提高
 
树脂砂
•使用更加细的芯砂,或加入铁的氧化物粉尘
•更均匀和有效地紧实砂芯芯砂;如果必要,使用更低粘度的粘结剂
•在砂芯有风险处涂好涂料,如果必要,提高涂料厚度
 
造型车间
•提高型砂的紧实。增加紧实压力。通过更好的型砂分布得到更加均匀的型砂紧实
•型砂中含有石墨的物质可以提高型砂紧实密度,并且同时提高紧实均匀性
 
 
浇注系统和浇注
•改善浇注系统。避免铸件局部浇口位置过多量的金属液流入,造成局部过热
 •增加各个型腔间的距离。在一定情况下,这样可以减小过热区
•降低浇注速度
 
背景信息
 
       铸造金属液渗入砂型表面空隙的临界金属压力取决于金属液表面张力、砂型空隙直径以及金属液与型砂砂粒间的润湿角。如果金属液压头大于Pcrit,机械粘砂便会发生。
Pcrit = 2σr cosθ  
 
Pcrit :当金属液压头大于此压力时,机械粘砂便会发生 
σ :金属液表面张力
r :砂型空隙直径
θ : 金属液与型砂砂粒间的润湿角
       例如,在铸钢金属液压头固定的情况下(0-40cm金属液高度范围),机械粘砂的金属渗入深度随着砂型空隙直径(0.24-0.63mm)的增加而增加,深度会在0-15mm间变化。
       对于铸铁合金,其金属液表面张力可以通过加入镁、铝和铬得到提高。所以,球铁的机械粘砂趋势要比灰铁小。对于在树脂砂中生产的铸件,其发生机械粘砂的可能性主要取决于型砂的粒度。所以,壳型要用细砂来制备,非热固化砂型要用尽可能粗的型砂。冷芯盒砂芯尤其需要刷表面涂料,以防止机械粘砂。在铸件浇注过程中,如果砂芯表面涂料层因砂芯膨胀而开裂,机械粘砂便会发生。砂芯芯砂需要均匀紧实,以使砂芯孔隙体积尽量小。
 
       如果大比例的芯砂流入湿型粘土砂型砂,芯砂粒度对于湿型粘土砂的粒度分布非常重要。较粗的冷芯盒芯砂流入湿型粘土砂会造成型腔表面孔隙直径增加,使发生机械粘砂的临界金属液压头变小;如果机械粘砂发生,需要加入较细的型砂。加入型砂中提取出来的粉尘也有助于防止此缺陷。光亮碳生成能力对砂型孔隙的影响较小。也许有必要使用或增加高焦碳含量的光亮碳生成物。型腔表面应均匀地紧实。均匀的紧实可以通过使用含石墨的型砂添加物来实现。
       机械粘砂经常发生在浇注系统的浇口附近。金属液的流入量在浇注系统局部过大,造成对应砂型局部位置的造型材料受热严重。当金属液流入量分布均匀后,缺陷便会消失。
 
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