球墨铸铁件疏松原因及解决办法

- 2018-05-05-

疏松 :疏松又称为显微缩松,是铸件凝固缓慢的区域因微观补缩通道堵塞而在枝晶间及枝晶的晶臂之间形成的细小空洞。疏松的宏观端口形貌与缩松相似,微观形貌为分布在晶界和晶臂间,伴有粗大树枝晶的显微空穴。

(1)定义和特征:疏松又称为显微缩松,是铸件凝固缓慢的区域因微观补缩通道堵塞而在枝晶间及枝晶的晶臂之间形成的细小空洞。疏松的宏观端口形貌与缩松相似,微观形貌为分布在晶界和晶臂间,伴有粗大树枝晶的显微空穴。

(2)形成原因:

①凝固温度间隔宽的合金具有体积凝固(糊状凝固)特性,补缩困难,易形成疏松;

②浇注温度过低易产生疏松;

③合金凝固温度间隔过宽,糊状凝固倾向强,使低熔点成分最后凝固时得不到有效补缩,易形成疏松;

④合金中杂质和溶解的气体过多,在合金凝固过程中杂质和析出的气体被推向结晶前沿,阻塞补缩通道,使疏松加重;

⑤合金中缺少晶粒细化元素,凝固组织晶粒粗大,易阻塞补缩通道,形成疏松;

⑥浇注系统、冒口、冷铁、补贴等设置不当,使铸件在凝固时得不到有效补缩;

⑦铸件结构不合理,壁厚变化突然,孤立的热节得不到补缩;

⑧冒口数量、尺寸、形状、设置部位以及冒口与铸件连接不合理,补缩效果差;

⑨内浇道尺寸或位置不当,使铸件不能顺序凝固或在铸件中形成局部热节;

⑩合金中易形成低熔点相的杂质元素含量过多,使凝固温度间隔增大。例如,铸铁中硫、磷含量过多时会在凝固后期形成低熔点共晶,使铸件产生疏松。

(3)防止办法:

①改进球墨铸铁件工艺设计,合理设置浇冒口系统、冷铁和补贴,保证铸件在凝固过程中获得有效补缩;

②改用补缩效率高的保温冒口、发热冒口、压力冒口和电热冒口;

③改进铸件结构设计,减小铸件壁厚差,使铸件壁厚与薄壁部位平滑过渡,尽量避免形成孤立热节。在铸件的孤立热节等冒口补缩距离达不到的部位,采用内、外冷铁以加快该部位的凝固速度;

④对重要铸件,可在计算机数值模拟基础上进行计算机辅助设计,优化铸件结构和铸造工艺;

⑤加强合金精炼,净化金属液,减少合金中溶解气体和低熔点杂质的含量,以利于凝固补缩;

⑥采用悬浮浇注技术,在浇注过程中往金属液中随流加入晶粒细化剂或微冷铁,加快合金凝固速度并细化晶粒;

⑦提高铸型刚度和强度,防止型壁位移和抬型;

⑧调整合金成分,进行良好的变质或孕育处理,缩小合金的凝固温度间隔,提高其铸造性能,以利于型内金属液向内浇道和冒口方向顺序凝固,提高浇冒口系统的补缩效果;

⑨凝固温度间隔宽的合金铸件,例如球墨铸铁件,宜采用均衡凝固工艺,充分利用凝固时的石墨化膨胀补偿铸铁的液态收缩和凝固收缩;

⑩降低球墨铸铁的硫、磷含量和残留镁量,用稀土镁合金处理时,应适当提高碳、硅含量;降低浇注温度和浇注速度,延长浇注时间;点冒口。在浇注后一段时间内,向明冒口内补注高温金属液,以提高冒口内补缩金属液量,延长冒口内补缩金属液量保持高温的时间,提高冒口的补缩效率;捣冒口。用棒搅动明冒口内的金属液,阻止其表面过早凝壳,以提高明冒口的补缩效率。

(4)补救措施:

①焊补。挖去缺陷区金属,用与基体金属相同或相容的焊条焊补缺陷区,焊后修平进行焊后热处理;

②对承受液体或气体压力的铸件,可进行局部或整体浸渗处理,提高铸件的密封性能;

③重要零件可进行热等静压处理,消除铸件内的疏松;

④疏松超过验收条件无法补救时,或导致铸件在凝固、冷却或热处理过程中开裂时,应予报废。