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消失模鑄造對鐵液的一些要求

更新時間:2021-01-20 13:59:19點擊次數:236次
鐵水質量對消失模鑄鐵件的影響較大,從澆注溫度不當對消失模鑄鐵件缺陷產生的影響,以及不同材質鑄鐵件對鐵水質量的要求,分析了防止出現鑄造缺陷的措施和調整方法。

       鐵水質量對消失模鑄鐵件的影響較大,從澆注溫度不當對消失模鑄鐵件缺陷產生的影響,以及不同材質鑄鐵件對鐵水質量的要求,分析了防止出現鑄造缺陷的措施和調整方法。

       消失模鑄造由于泡塑模(白模)氣化要消耗鐵液熱量,要求提高鐵液澆注溫度,為此必須對鐵液熔煉進行適當調整,以便得到與砂型澆注一樣或更優的鑄件組織。

       1、提高澆注溫度

       鐵液澆入型腔后,首先要使帶有澆注系統的鑄件白模(EPS,STMMA)氣化、分解、裂解掉,為此澆注溫度一般比砂型鑄造提高30~50℃,對簿壁球鐵件甚至提高至80℃。球鐵澆注溫度范圍為:1380~1480℃,灰鑄鐵為1360~1420℃,合金鑄鐵(鉻系白口鐵)為1380~1450℃。提高澆注溫度增加的熱量應恰好消耗于燒掉白模,之后鐵液溫度應降低到砂型鑄件的澆注溫度,才得保證獲得合格鑄件,因此在實際生產過程中必須依據本單位工藝,工藝設備等條件找出適合的澆注溫度。

       1.1 澆注溫度過高容易引起的缺陷
       1.1.1 粘砂
       過高的鐵液溫度易引發化學粘砂和機械粘砂。
       化學粘砂:砂型中干砂含有細小砂粒、灰塵、尤其是石英砂,極易與鐵液起物化礦化反應而產生化學粘砂,極難清理;
       機械粘砂:過高的鐵液溫度造成白模涂料層脫落、開裂、軟化破裂,鐵液通過破裂、隙縫裂紋,加上澆注速度又快,鐵液滲入的溫度高,粘砂程度也愈嚴重。最易發生部位是鑄件底部或側面及熱節區,型砂不易緊實地方,特別是轉角處,組串鑄件澆注系統連接處,容易形成鐵液與型砂機械混合的機械粘砂。
       1.1.2 反噴
       氣化模EPS(或STMMA)模樣澆注時在過高的澆注溫度鐵液的作用下產生激烈的熱解相應反應。
       (1)75~164℃:熱變形,高彈態軟化狀,白模開始變軟玻璃狀并膨脹變形,泡孔內的空氣和發泡劑開始逸散,體積收縮,泡孔消失產生粘流狀聚苯乙稀液體;
       (2)164~316℃:熔融,粘流態其分子量不變;
       (3)316~576℃:解聚,氣化狀態,在重量開始變化的同時長鏈狀高分子聚合物斷裂成短鏈狀低分子聚合物,氣化反應開始,產生聚乙稀單體和它的小分子量衍生物組成蒸汽狀產物;
       (4)567~700℃:裂解,氣化燃燒,析出氣體顯著增加,低分子聚合物裂解成少量氫(0.6%),CO2,CO的小分子量的飽和、不飽和的碳氫化合物;
       (5)700~1350℃:極度裂解,氣化燃燒,低分子聚合物裂解逐步完全,在生產大量小分子碳氫化合物的同時,開始分解出氫和固態的碳;在1350℃析出氫的含量達32%;在有氧的條件下伴隨著燃燒有游離碳和火焰的出現;
       (6)1350~1550℃:急劇裂解,燃燒氣化,低分子聚合物迅速裂解,析出氫達到48%;同時燃燒過程更加劇烈,并析出大量的游離碳和由揮發性氣體產生的火焰。
       澆注鐵液與EPS白模接觸時產生熱解產物,400℃以上的溫度下聚苯乙烯C8CH將裂解為丙烯C3H6、乙烯C2H4,乙烷C2H6,甲烷CH4,碳C和氫H2,隨著鐵液溫度提高,熱量增加,白模裂解深度進度加劇,氣體的產物體積增大,析出C也更多,在完成裂解成C和H2的情況下,1個體積(104g)的笨乙烯,產生8g(4個體積)的H2和96g的C,占苯乙烯總量(104g)的92%。(這句話難理解:104g是一個體積,為何8g卻是4個體積?)白模熱分解時析出氣體CCnH2n,H2,CH4等)800℃,165~175cm3/g;1000℃,500~518cm3/g;1200℃,738~689cm3/g,隨著白模受熱溫度升高,發氣量增加,焦態殘留物增加,而液態減少,鑄鐵澆注溫度為1300℃時,發氣量為300cm3/g,如澆注溫度過高,分解裂解急速,氣體量劇增,如果真空泵來不及吸排,氣體來不及逸出,會引起反噴,可能噴濺傷人,造成事故。
       1.1.3 氣孔
       從上可知,白模受鐵液熱量后分解,裂解,產生大量氣體,澆注溫度過高并發劇急地產生氣體,其氣體分散擴展進入型腔,砂型,不能及時排出就會進入鐵液產生氣孔,此種氣孔大而多(叢生)且伴有炭黑。過高的澆注溫度,過多熱量灼烤砂型使型腔,砂型產生較多氣體,又不能及時地從鑄型和鐵液上排出,就要產生氣孔。
       澆注球墨鑄鐵,采用白模STMMA(EPMMA)其發氣量比EPS更大,更多,更集中一般時局區段甚劇裂,更要注意,其氣孔的急劇產生和及時排氣(調整真空泵吸氣量速度,控制鐵液流股和速度)。
       此外,白模分解產生的氣體量多,劇急,迅速,鑄型排氣速度來不及,真空泵吸氣量,速度又不足,氣體沖擊鑄型,導致鑄型潰散,塌坍鑄件不能成合格品。還能引發消失模鑄造其它缺陷:節瘤、縮孔、縮松、熱節處氣渣洞孔等。

       1.2 澆注溫度過低引起的缺陷

       1.2.1 皺皮(積碳)

       最主要的影響,澆注溫度太低熱量不足,不能完成分解、裂解、氣孔,白模熱解不徹底,氣相產物減少,液相,固相產物增多更利于皺皮積炭的出現,產生量增多,鐵液的澆注溫度低于1420~1480℃為甚,對薄壁球鐵鑄件更容易產生皺皮、積炭、炭黑。

       1.2.2 冷隔(對火)、重皮、澆不到

       白模被加熱分解,要吸收大量熱量,過低的澆注溫度提供的熱量不足以分解白模,故要從鐵液中吸收熱量,使鐵液降溫過甚(往往出現在鑄件壁厚,距離又長處);

       產出的氣體又增大阻止鐵液充型,從而又降低了鐵液的流動性,故引起冷隔,重皮,澆不到。當鐵液流股分二股充滿鑄造型頂部會合時,鐵液的溫度已降到較低不能融合,鑄件起簿,澆注溫度更低時,極易出現冷隔。澆注溫度較低時,靠近鑄造型表面先形成薄的鐵殼(膜),而后續鐵液充型后,又沒有足夠熱量熔化此膜(殼)就出現了重皮缺陷。
       此外,澆注溫度太低,型腔中鐵液沒有足夠的熱度,使鐵液中的雜質、渣、垃圾;氣體不能及時上升到頂面排掉,因此,形成夾雜夾渣夾氣等缺陷。
       2、調整鐵液
       盡管不同種類的干砂熱容量(比熱)有差異,但鑄型的冷卻速度均比砂型鑄造要慢,對灰鑄造鐵而言,出現白口傾向較少;對球墨鑄造鐵而言,干砂鑄型剛度不及金屬型(或覆砂金屬型);澆注鉻系白口鑄鐵時鑄件表面不及金屬型澆注所形成的鑄件硬殼來得耐磨,因此要調整鐵液或相應措施。
       消失模鑄造因要提高澆注溫度,一般均采用感應電爐或沖天爐-感應電爐雙聯熔煉。
       2.1 灰鑄鐵
       (1)以韌性要求為主的鑄鐵件,鐵液加孕育處理75%Si-Fe,或加微量鈮、鎳、銅進行微合金化。
       (2)以剛度、強度力學性能要求為主時,降低含碳量,增加球光體量;Cr、Mo微合化等,促進球光體量增加。

       2.2 球墨鑄鐵

       用感應電爐熔煉,提高了鐵液溫度,必須采用適合感應電爐熔煉的球鐵和孕育球化劑。

       2.3 鉻系抗磨鑄鐵

       由于消失模鑄造冷卻速度慢,宜用重稀土釔對鉻系白口鐵的組織及性能進行變質細化;加銅,鉻鎳,釩鈦微合金化改善基體組織性能;如果耐磨性不足則調整基體碳化物的大小,形狀,分布來改變(通過加鉻、釩、鈦、鎢等)。各類不同鑄鐵的鑄件因消失模鑄造冷卻速度慢而影響其性能,可用上述相應措施進行調整。
(編輯:劉朝華)
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