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铸件缺陷-夹渣 时间:2015-07-21 点击量:
缺陷特征
       不规则形状的非金属异物,通常出现在铸件上表面,有时伴有气孔生成。
 
缺陷发生条件
       夹渣不但会在金相晶粒边界处发生,也会出现在铸件表面。夹渣通常会伴随气孔出现。
       高粘度的熔渣经常在铸件金相中出现。低粘度的熔渣会更快地上浮到铸件表面。但是,在剧烈的紊流和较短的凝固时间的情况下,低粘度的熔渣也会被包含在铸件中。当铸造铁碳合金铸件时,氧化物和高氧化电势的熔渣(即含有较高的锰氧化物和铁氧化物)会与石墨发生反应,形成CO气孔。其它的从金属液析出的气体也会迁移进入CO气孔中。
缺陷形成机理说明
       当金属液与氧接触时,熔渣和氧化物便会生成。熔渣和氧化物通常会与炉衬或包衬发生反应。当用冲天炉熔化灰铸铁时,生成的氧化物也会与来自焦炭的残留灰分发生反应。在大多数情况下,反应会生成硅酸盐熔渣。金属液流入型腔也会形成氧化物,其会与型砂和型砂组分发生反应。类似地,高氧化能力的添加物(合金金属,孕育剂也会形成氧化物和熔渣。
 
可能的工艺原因
 
熔炼
•加入的原材料含氧化物过高
•加入的原材料中的高纯度的氧化物和氢氧化物
•孕育剂熔化过慢或不完全熔化
•过高反应性的包衬
•金属液除渣操作不好
 
浇注系统和浇注
•浇注温度过低或浇注速度过慢
•浇注过程中,过多的金属液紊流和熔渣分离困难
 
粘土砂
•惰性粉尘含量过高
•膨润土含量过低,膨润土活化不良或粘结能力不好
•型腔中的氧气含量过高
•金属液中低熔点组分过高
 
解决办法
 
熔炼
•保持尽可能低的强烈和氧发生反应的元素成分,即铝、镁和锰;使用无杂质的原料。
•优化孕育剂的使用,避免熔渣的生成;如果孕育剂不完全熔化,减小孕育剂的粒度。
•浇包使用前充分干燥;金属液在浇包中停留尽可能短的时间;避免在浇包中进行合金化处理;小心执行浇包扒渣;使用聚渣剂;如果必要,使用茶壶包。
 
浇注系统和浇注
•提高浇注温度,缩短浇注时间
•改进浇注系统,保持浇口盆充满,使用集渣包;浇注过程中避免紊流;使用过滤器砂芯
 
粘土砂
•减少惰性粉尘的含量;如果必要,加入新砂以减少砂处理循环中粉尘含量
•使用高粘结能力和高岭土含量高的膨润土-如果必要,提高膨润土含量;改善膨润土活性
•提高型砂光亮碳生成能力,或者使用高光亮碳生成能力的碳载体
 
背景信息
 
       在熔炼和浇注过程中,许多金属会与大气中的氧发生反应,同时金属液中的合金元素会加快或者抑制反应过程。如果没有完整的保护氧化膜生成,氧化物的生成量会随时间线性增加。这些反应是早期研究的题目,主要关于有色金属。对于铁碳合金,反应过程会因一氧化碳的生成发生改变。固态氧化物只有在所谓的硅等温线以下生成;然后这些生成物形成熔渣,因为其它合金元素,比如铁和锰,也会与氧发生反应。
 
       SiO2solid+2C→Si+2COgaseous
 
       硅酸锰熔渣,其熔点被硫化锰降低,在通过碳氧化而生成的CO-熔渣针孔中起到重要作用(见“铸件缺陷-针孔”)。
 
       熔渣的形成基本可以归因于金属和大气中氧发生反应。当浇包中的金属液温度较低时,熔渣会大量产生。类似地,如果金属液含有大量如铝和镁这样的易氧化元素,氧化反应会较早发生。金属液氧化时间越长,氧化物熔渣生成量越大。
 
       因为熔渣在任何金属液中都可以在低温下连续、增量地生成,有必要分离出反应生成物,当使用浇口盆和熔渣分离装置时,分离便可以发生。熔渣也可以通过熔渣过滤器分离。
 
       随着温度降低和具备氧化性气氛,氧化反应也会在型腔内发生,主要是通过水蒸气来进行。可以通过增加光亮碳生成能力来抵消水蒸气的作用。并且,粉尘会从砂型上脱落而和含有铁或锰的氧化物发生反应,所以,粉尘含量应尽可能低。
 
       当使用孕育剂量时,熔渣也会产生。应选用合适的孕育方法。金属液应以层流形式流入型腔。当紊流发生时,大面积的金属液会与空气/水蒸气的混合物发生反应并生成氧化物,进而形成熔渣。金属液充型可以通过计算机模拟得到优化。
 
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