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煤粉在型砂中的作用和應用鑄鐵件濕型砂里常加入一定量的煤粉。故有人稱這種型砂為煤粉砂,加入煤粉主要是為了鑄鐵件的表面,防止鑄件產生粘砂,夾砂等缺陷,其作用原理目前有以下幾種看法:1.煤粉受熱產生大量的還原性氣體,防止鐵液被氧化,或防止金屬氧化物與造型材料發生化學反應。2.煤粉在高溫液態金屬熱作用下產生大量的氣體,使金屬液與鑄型材料之間和囪粒孔隙中的氣體壓力猛增,有效地防止液態金屬的滲入,3.煤粉受熱軟化,結焦變成膠質體,堵塞或砂粒的孔隙,使液態金屬難以滲入。4.煤粉中的揮發分在400℃以上的還原性下裂解成光亮碳,它是一種微晶碳或不定型石墨,不被鐵液及其他氧化物,就會形成熱。鑄件在凝固和冷卻中,由于收縮受阻,各部位冷卻速度不同以及組織轉變引起 體積變化等原因,不可避免的會在鑄件內產生內應力。鑄件內應力會使鑄件在存放、后 序加工及使用中產生裂紋或變形,鑄件的尺寸精度和使用性能,甚至使鑄件報廢。防止:爐料要妥善,表面要清潔;爐缸、前爐、出鐵口、出鐵槽、澆包必須烘干;澆注溫度;不使用鋁量過高的廢鋼;適當型砂的水分、控制煤粉加入量,扎通氣孔等。13.縮松、疏松分散、的縮孔,帶有樹枝關結晶的稱縮松,比縮松更的稱疏松。常出現在熱世部位。產生原因:鐵水中碳、硅含量過低,收縮大;澆注速度太快、澆注溫度過高,使得液態收縮大;澆注、冒口設計不當,無法實現順序凝固;冒口太小,補縮不充分。防止:控制鐵水的化學成分在規定范圍內;澆注速度和澆注溫度;改進澆冒口,利用順序凝固;加大冒口體積,保證充分補縮。14.反白口鑄件斷口內部出現白口組織,邊緣部分出現灰口。產生原因:碳、硅含量較高的鐵。因此,對于有較大鑄造殘留應力的鑄件,尤其是形狀復雜的大型鑄件,應在機械加工 前進行內應力處理。鑄件在焊補時也會產生內應力,因此,焊補后的鑄件也應進行 內應力處理。所以對砂型四周和底部的出氣孔的位置和距離一定要按照規定來制作。底部的出氣孔在烘烤以后要用型砂塞好,它們的作用就是在澆注中讓砂型產生的氣體順利的去,如果這些氣體不暢極易鉆入已經充滿砂型的鋼水之中造成鑄件氣孔,澆注環節也是一個非常重要的節點,現在用的熱風烘烤是一個很好的。熱風一定要從澆口里吹入,這樣會把耐火磚面的潮氣趕走,如果從冒口里吹熱風,橫澆口里濕氣無法趕走鋼水進入時會帶進鑄件里,澆注前30分鐘內才能拿掉熱風,不能時間太長,否則降溫又是一個吸潮的了,控制澆注溫度對氣孔的產生也是很重要的因素之一。溫度對侵入性氣孔和析出性氣孔的的有著非常重要的意義,以前很少做的鑄件探傷檢驗現在成了家常便。
陜西ZG35Cr24Ni7SiN鑄鋼件導灰管常采用的鑄件內應力處理是自然時效和人工時效。自然時效是將鑄件 平穩地放置在空地上,一般放置6-18個月,好經過夏季和冬季。大型鑄鐵件,如床 身,機架等一般采用這種時效它是成形軋制(縱軋)的一種特殊形式,鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,并在壓力下成型和凝固而鑄件的,低壓鑄造在低壓氣體作用下使液態金屬充填鑄型并凝固成鑄件的鑄造,低壓鑄造初主要用于鋁合金鑄件的生產。以后進一步擴展用途,生產熔點高的銅鑄件,鐵鑄件和鋼鑄件,離心鑄造是將金屬注入高速的鑄型內,使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件的技術和,離心鑄造所用的鑄型,根據鑄件形狀,尺寸和生產批量不同。可選用非金屬型(如砂型,殼型或熔模殼型),金屬型或在金屬型內敷以涂料層或樹脂砂層的鑄型,消失模鑄造是把與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇,刷涂耐火涂料并烘干后。。自然時效鑄件尺寸的效果比人工時效好,但周 期長,因此中小鑄件、甚至大鑄件通常都采用人工時效來內應力。人工時效通 常指對鑄件進行內應力回火,即將鑄件加熱到塑性變形溫度范圍保持一段時間,使 鑄件各部位溫度均勻化,從而釋放鑄件內應力,使鑄件尺寸趨于,然后使鑄件在爐內 冷卻到彈性變形溫度范圍后出爐空冷。此外,振動時效作為一種鑄件內應力的 新工藝,由于其能耗和處理成本較低,且在內應力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著,也越來越受到。這個不算什么的要求卻使得產品一下子了一個很大的臺階,本來在鑄鋼件的一些部位存在有少量的氣孔是不會影響到使用效果的。這種情況就好像我們常見的空心結構比實心結構強度不差一樣,但是我們不要想讓市場要求適應我們而是我們去適應市場要求,所以解決鑄鋼件的氣孔問題就成了我們現階段迫切需要的了,鑄鋼件生產是一個多工序共同努力才能完成的工作。影響產品的因素是多方面的,造成氣孔產生的原因也是多方面的,為了能夠讓人更好的理解氣孔的產生原因和,需要我們來從各個方面逐一進行分析和找出解決的辦法以爭取這類問題的產生,冶煉原材料的控制是一個很重要的環節。先說冶煉的原材料,應結合工藝梳理其制造難點和易出現的問。
鑄件的內腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結構有多種,如水平分型、重直分型及復合分型。其中垂直分型便于開設內澆口和取出鑄件;水平分型多用來生產薄壁輪狀鑄件;復合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結而成,下半型為固定不動的水平底板,主要應用于較復雜鑄件的鑄造。金屬型鑄造型的工藝特點:金屬型的導熱速度快和無退讓性,使鑄件易產生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外,金屬型反復經受金屬液的沖刷,會使用壽命,為此應采用以下工藝措施。預熱金屬型:澆注前預熱金屬型,可減緩鑄型的冷卻能力,有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化。生產鑄鐵件,金屬型預熱至250~350℃;生產有色金屬件預熱至100~250。白口鑄鐵件內應力退火合金元素含量高的高合金白口鑄鐵,尤其是高硅鑄鐵和高鉻鑄鐵,由于熱導率低和 線收縮率大,鑄件在凝固冷卻后有較大的殘留應力,如不及時退火予以,極易在放 置、運輸、加工和使用中自行開裂,所以必須進行人工時效。可以幫助驗船師在檢驗中關注產品易出現的問題,更好地把控產品,以32.5萬噸礦砂船的掛舵臂鑄鋼件為例,其生產工序繁多,主要分為鋼水冶煉和鑄造兩大步驟。鋼水冶煉工藝主要有長流程工藝和短流程工藝,其中長流程工藝以鐵礦石,焦炭等為原料,采用燒結爐,高爐和轉爐等設備進行煉鋼,短流程工藝以廢鋼為主要原料,利用電爐設備進行煉鋼,目前,船級社(CCS)認可的國內各大型鑄造企業鋼水冶煉工藝以短流程工藝為主(電弧爐(EAF)+鋼包精煉(LF)處理)。本文所列掛舵臂鑄鋼件的鋼水也采用短流程工藝冶煉,工藝步驟如圖1所示,圖1掛舵臂冶煉工藝流程圖鑄造則為水玻璃砂型鑄造,鋼水溫度高砂型受熱大發氣量會增大,鋼水溫度高吸氣量會增。
鑄件組織致密,力學性能比砂型鑄件高15%左右,能較高尺寸精度和較低表面粗糙度值的鑄件。并且性好,因不用和很少用砂芯,,粉塵和有害氣體,勞動強度,金屬型本身無透氣性,必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體,金屬型無退讓性,鑄件凝固時容易產生裂紋,金屬型制造周期較長。成本較高,因此只有在大量成批生產時,才能顯示出好的經濟效果,應用:金屬型鑄造既適用于大批量生產形狀復雜的鋁合金,鎂合金等非鐵合金鑄件,也適合于生產鋼鐵金屬的鑄件,鑄錠等,(7)真空壓鑄(vacuumcasting)真空鑄造:通過在壓鑄中抽除壓鑄模具型的氣體而或顯著壓鑄件內的氣。高合金白口鑄鐵的人工時效工藝,一般是以20-100℃/h 的加熱速度使鑄件升溫到800-900℃,保溫一段時間后以20-50℃ 的冷卻速度隨爐冷卻到100-150℃以下出爐。形狀復雜和導熱性極差的鑄件,加熱速度和冷卻速度取下限;一般鑄件的加熱 速度和冷卻速度取上限。保溫時間t=δ/25(h),式中δ為鑄件厚度(mm)。
以下是實際生產中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時效規范。市場上的需求,國內制造業產能過剩的情況越發凸顯出來,市場上僅有的一些訂貨除了價格競爭激烈到白刃,對于產品的要求也是更加嚴格,像鑄鋼件的氣孔問題在過去不算什么大的問題,而現在卻經常會造成產品報費的嚴重后果。改革開放三十多年來,上許多先進的技術要求也逐漸的走進了我們身邊,從而壓鑄件力學性能和表面的先進壓鑄工藝,或壓鑄件內部的氣孔,壓鑄件的機械性能和表面,鍍覆性能;型腔的反壓力。可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金,有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;了充填條件,可壓鑄較薄的鑄件;模具密封結構復雜,制造及安裝較困難,因而成本較高;真空壓鑄法如控制不當,效果就不是很顯。
推動金屬液通過鵝頸管進入型腔。金屬液凝固后,壓鑄模具打開,取出鑄件,完成一個壓鑄循環。壓鑄工藝流程圖優點:產品好。鑄件尺寸精度高,一般相當于6~7級,甚至可達4級;表面光潔度好,一般相當于5~8級;強度和硬度較高,強度一般比砂型鑄造25~30%,但延伸率約70%;尺寸,互換性好;可壓鑄薄壁復雜的鑄件;生產效率高。機器生產率高,例如國產JⅢ3型冷空壓鑄機平均八小時可壓鑄600~700次,小型熱室壓鑄機平均每八小時可壓鑄3000~7000次;壓鑄型壽命長,一付壓鑄型,壓鑄鐘合金,壽命可達幾十萬次,甚至上百萬次;易實現機械化和自動化;經濟效果優良。由于壓鑄件尺寸,表泛光潔等優點。一般不再進行機械加工而直接使。高硅鑄鐵件(ω(C)=0.3%-0.8% , ω(Si)=14.5%、ω(Mn)=0.3%-0.8%、ω(S)≤0.07%、ω(P)≤0.1%)。簡單的中、小鑄件以100℃/h 的加熱速度升溫至 850℃-900℃,保溫1-2h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻;形狀較復雜的鑄件,應在凝固后冷卻至700℃左右時即出型送入已預熱到該溫度的退火爐中,然后升溫至780-850℃,保溫2-4h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻。眾所周知,塑料注射成形技術低廉的價格生產各種復雜形狀的制品,但塑料制品強度不高,為了其性能,可以在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以強度較高。耐磨性好的制品,近年來,這一想法已發展演變為限度地固體粒子的含量并且在隨后的燒結中完全除去粘結劑并使成形坯致密,消失模鑄造是一種近無余量,成型的新工藝,該工藝無需取模,無分型面,無砂芯,因而鑄件沒有飛邊。毛刺和拔模斜度,并了由于型芯組合而造成的尺寸誤差,鑄造又稱液態模鍛,是使熔融態金屬或半固態合金,直接注入敞口模具中,隨后閉合模具,以產生充填流動,到達制件外部形狀,接著施以高壓,使已凝固的金屬(外殼)產生塑性變形。未凝固金屬承受等靜壓,同時發生高壓凝。
本次焊補選擇藥芯焊絲E501T-1(THY-51B),直徑φ1.2mm,焊接參數焊接參數應按照批準的WPS進行選擇,本次焊接參數控制為:直流反接,電流220-280A,鑄鋼件一般采用二氧化硅含量大于96%。含泥量小于2%,耐火度度高于1580℃的硅砂,小型鑄鋼件可用天然硅砂,大中型鑄鋼件宜采用石英巖砂或人造硅砂,有時為了解決型砂的高溫性問題,采用鎂砂,鉻鐵礦砂等耐火材料配制面砂,或在普通鑄型型腔表面涂刷鉻鐵礦砂粉。鋯英石粉等快干涂料,以防止鑄件產生粘砂等缺陷,鑄鋼件濕型砂常用膨潤或普通粘土作為粘結劑,其加入量一般為9%--11%,目前很多工廠采用活化膨潤土或天然鈉基膨潤土,以型砂的熱濕拉強度或抗夾。高鉻鑄鐵件(ω(C)=0.5%-1.0% , ω(Si)=0.5%-1.3%、ω(Mn)=0.5%-0.8%、ω(Cr)=26%-30%、ω(S)≤0.08%、ω(P)≤0.1%)或ω(C)=1.5%-2.2% , ω(Si)=1.3%-1.7%、ω(Mn)=0.5%-0.8%、ω(Cr)=32%-36%、ω(S)≤0.1%、ω(P)≤0.1%),將鑄件加熱至820-850℃鑄件溫度在500℃ 以下時加熱速度為20℃/h,鑄件溫度在500℃以上時加熱速度為50℃/h保溫,保溫時間 保溫時間t=δ/25(h),式中δ為鑄件厚度(mm),然后以25-40℃/h的冷卻速度隨爐冷卻至100-150℃出爐空冷。一定要注意其烘烤程度,嚴禁加入,因為水在變成氣體的時候會1000多倍體積。這對于鋼水的除氣是一個非常大的麻煩,如果該環節沒有處理得當鑄造出合格的鑄鋼件很困難,因此在鑄鋼件生產中,應該嚴格按照要求來進行澆注環節各項操作,首先,在澆注前企業應該做足工作,以保證后續的澆注操作能夠順利進行。澆注前工作包括:a,清理澆注場地,保證澆注流程安全順利完成,b,檢查澆包的修理,烘干預況及運輸與傾轉機構的靈活性和可靠牲,c,了解澆注合金的種類,估算待澆注鑄型的數量和所需金屬液的重量,防止澆注中存在金屬液不足。鑄型數量不夠的現象,為了合格的鑄鋼件,嚴格控制澆注溫度,澆注速度,嚴格遵守澆注操作規程很關。
陜西ZG35Cr24Ni7SiN鑄鋼件導灰管 含硫量過高;澆注溫度過高;冒口頸過大、過短,造成局部過熱嚴重,或重口太小,補縮不好;鑄件在清理、運輸中,受沖擊過大。防止:控制鐵水化學成分在規定的范圍內;澆注溫度;合理設計冒口;鑄件在清理、運輸中避免沖擊。12.氣孔氣孔的孔壁光滑明亮,形狀有圓形、梨形和針狀,孔的尺寸有大有小,產生在鑄件表面或內部。鑄件內部的氣孔在敲碎后或機械加工時才能被發現。產生原因:小爐料、銹蝕嚴重或帶有油污,使鐵水含氣量太多、氧化嚴重;出鐵孔、出鐵槽、爐襯、澆包襯未洪干;澆注溫度較低,使氣體來不及上浮和逸出;爐料中含鋁量較高,易造成孔;砂型透氣性不好、型砂水分高、含煤粉或有機物較多,使澆注時產生大量氣體且不易排。球墨鑄鐵件內應力時效處理球墨鑄鐵彈性模量較高且對凝固冷卻速度非常,其鑄件內應力一般比灰鑄鐵件高1-2倍,與白口鑄鐵相近。因此,對形狀復雜、壁厚差較大的球墨鑄鐵件,即使無特殊 的熱處理要求,一般也應進行內應力的低溫時效處理。球墨鑄鐵件的應力傾向 比灰鑄鐵小,且與其基體組織有關,其低溫時效回火的工藝要點是:將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時間后隨爐冷卻到彈性溫度范圍,于200-250℃出爐空冷。但目前 國內鑄造廠家多采用鑄態球墨鑄鐵工藝生產球墨鑄鐵件,對這類球墨鑄鐵件一般不需要 進行內應力的低溫時效回火處理。壓鑄為CT5~7);可以金屬材料的利用率。熔模鑄造能顯著產品的成形表面和配合表面的加工量,節省加工臺時和刃具材料的消耗;能限度地毛坯與零件之間的相似程度,為零件的結構設計帶來很大方便。鑄造形狀復雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復雜的鑄件,也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件,還可以鑄造組合的、整體的鑄件;不受合金材料的。熔模鑄造法可以鑄造碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、銅合金和鋁合金鑄件,還可以鑄造高溫合金、鎂合金、鈦合金以及等材料的鑄件。對于難以鍛造、焊接和切削加工的合金材料,特別適宜于用精鑄鑄造;生產靈活性高、適應性強熔模鑄造既適用于大批量生產,也適用小批量生產甚至單件生。