鑄造缺陷的分析

任何的鑄件內(nèi)部都是會有缺陷的，這些缺陷的存在給鑄件的內(nèi)在質(zhì)量帶來很大的隱患，在生產(chǎn)過程中為消除這些缺陷進行的焊補也會給生產(chǎn)流程帶來很大的負(fù)擔(dān)。尤其是閥門作為承受壓力、溫度的薄殼鑄件，其內(nèi)部的組織致密性非常重要。因此，鑄件的內(nèi)部缺陷成為影響鑄件質(zhì)量的決定因素。

閥門鑄件的內(nèi)部缺陷主要有氣孔、夾渣、縮松和裂紋等。

（1）氣孔：氣孔由氣體產(chǎn)生，孔洞表面光滑，產(chǎn)生在鑄件內(nèi)部或近表面，形狀多呈圓形或長圓形。

生成氣孔的氣體主要來源有：

     ①金屬中溶解的氮、氫在鑄件凝固的過程中被包容于金屬之中，形成封閉的圓形或橢圓形內(nèi)壁有金屬光澤的氣孔。

     ②造型材料中的水分或揮發(fā)物質(zhì)都會因受熱而變成氣體，形成內(nèi)壁為暗褐色的氣孔。

     ③金屬在澆注過程中，由于流動不穩(wěn)定，將空氣卷入而生成氣孔。

氣孔缺陷的防止方法：

    ①在冶煉方面應(yīng)盡量少用或不用銹蝕的金屬原料，工具和鋼水包要烘烤干燥。

     ②鋼水澆注要高溫出爐、低溫澆注，鋼水要適當(dāng)鎮(zhèn)靜以利于氣體的上浮。

     ③澆冒口的工藝設(shè)計要增大鋼水的壓頭，避免氣體卷入，并設(shè)置人工氣路，合理排氣。

     ④造型材料要控制含水量、發(fā)氣量，增加透氣性，砂型和砂芯要盡量烘烤干燥。

（2）縮孔（松）：它是產(chǎn)生在鑄件內(nèi)部的（尤其是在熱節(jié)部位）呈連貫或不連貫的圓形或不規(guī)則的空洞（腔），內(nèi)表面粗糙，顏色較暗，金屬晶粒粗大，多呈樹枝狀結(jié)晶，聚集在一處或多處，水壓試驗時容易發(fā)生滲漏。

產(chǎn)生縮孔（松）的原因：金屬由液態(tài)凝固為固態(tài)時發(fā)生體積收縮，此時如得不到足夠的鋼水補充，則必然產(chǎn)生縮孔。鑄鋼件的縮孔基本是由于對順序凝固過程控制不當(dāng)而造成的，原因可能有冒口設(shè)置不正確、鋼水澆注溫度過高，金屬收縮量大等。

防止縮孔（松）產(chǎn)生的方法：①科學(xué)的設(shè)計鑄件的澆注系統(tǒng)，使鋼水實現(xiàn)順序凝固，先凝固的部位應(yīng)有鋼水補充。②正確、合理的設(shè)置冒口、補貼、內(nèi)外冷鐵，確保順序凝固。③在鋼水澆注時，最后從冒口處頂注補澆有利于保證鋼水溫度和補縮，減少縮孔的產(chǎn)生。④在澆注速度方面，低速澆注比高速澆注有利于順序凝固。⑸在澆注溫度方面不宜過高，鋼水高溫出爐，經(jīng)鎮(zhèn)靜后澆注，有利于減少縮孔。

（3）夾砂（渣）：夾砂（渣）俗稱砂眼，是在鑄件的內(nèi)部出現(xiàn)不連貫的圓形的或不規(guī)則的孔洞，孔內(nèi)夾雜著型砂或鋼渣，尺寸大小沒有規(guī)律，聚集在一處或多處，往往在上型的部分較多。

     產(chǎn)生夾砂（渣）的原因：夾渣是由于鋼水在冶煉或澆注過程中，離散的鋼渣隨著鋼水進入鑄件形成的。夾砂是由于造型時型腔的緊實度不夠，當(dāng)鋼水澆入型腔時，型砂被鋼水沖起進入鑄件內(nèi)部造成的。另外修型、合箱時操作不當(dāng)，有掉砂現(xiàn)象也是造成夾砂的原因。

     防止夾砂（渣）產(chǎn)生的方法：①鋼水冶煉時要盡量排氣排渣徹底，鋼水出爐后在鋼水包里鎮(zhèn)靜一下，有利于鋼渣的上浮。②鋼水的澆注包盡量不用翻包，而用茶壺包或底注包，以免鋼水上部的渣子順著鋼水進入鑄件型腔。③在鋼水澆注時要采取蓖渣措施，盡量減少鋼渣隨鋼水進入型腔。④為了減少夾砂的可能，在造型時要保證砂型的緊實度，修型時注意不要掉砂，合箱前要將型腔吹干凈。

    （4）裂紋：鑄件的裂紋大多為熱裂紋，其形狀不規(guī)則，有穿透或不穿透、連續(xù)或斷續(xù)，裂紋處的金屬呈暗色或有表面氧化。

      產(chǎn)生裂紋的原因：有兩個方面，即高溫應(yīng)力與液膜變形。

      高溫應(yīng)力是鋼水在高溫下收縮變形受阻而形成的應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力超過了金屬在該溫度下的強度或塑性變形極限時便產(chǎn)生了裂紋。液膜變形是鋼水在凝固結(jié)晶過程中晶粒之間產(chǎn)生液膜，隨著凝固結(jié)晶的進行，液膜發(fā)生變形，變形量和變形速度超過一定極限時，便產(chǎn)生了裂紋。熱裂紋產(chǎn)生的溫度范圍約在1200～1450℃左右。

      產(chǎn)生裂紋的影響因素：

      ①鋼中S、P元素是產(chǎn)生裂紋的有害因素，他們和鐵的共晶物降低了鑄鋼在高溫的強度和塑性，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。

      ②鋼中的夾渣和偏析增加了應(yīng)力集中，因而增加了熱裂傾向。

      ③鋼種的線收縮系數(shù)越大，熱裂的傾向越大。

      ④鋼種的導(dǎo)熱系數(shù)越大，表面張力越大，高溫機械性能好，熱裂的傾向越小。

      ⑤鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性不好，如圓角太小、壁厚懸殊太大、應(yīng)力集中嚴(yán)重，都會產(chǎn)生裂紋。

      ⑥砂型的緊實度太高，型芯的退讓性不良阻礙鑄件收縮會增加裂紋傾向。

      ⑦其它如澆冒口排列不當(dāng)、鑄件冷卻速度太快、切割澆冒口及熱處理造成過大應(yīng)力等也都會影響裂紋的產(chǎn)生。