重力鑄造就是澆注溫度過(guò)高會(huì)引起砂型漲大,特別是具有復(fù)雜砂芯的灰鑄鐵件,當(dāng)澆注溫度≥1420℃時(shí)廢品增多,澆注溫度為1460℃時(shí)廢品達(dá)50%。在生產(chǎn)中,使用感應(yīng)電爐熔煉能較好地控制鐵液溫度。
2、澆注溫度過(guò)低時(shí)或許構(gòu)成的缺點(diǎn)
(1)硫化錳氣孔
此種氣孔位于灰鑄鐵件表皮以下且多在上面,常在加工后顯露出來(lái),氣孔直徑約2~6mm。有時(shí)孔中含有少量熔渣,金相研討標(biāo)明,此缺點(diǎn)是由MnS偏析與熔渣混合而成,原因是澆注溫度低,一起鐵液中含Mn和S量高。
這樣的含S量和適合的含Mn量(0.5%~0.65%),可以顯著改進(jìn)鐵液純度,然后有用地避免這類缺點(diǎn)。
(2)砂芯氣體引起的氣孔
氣孔和多空性氣孔常因砂芯排氣不良而引起。因?yàn)樵煨緯r(shí)砂芯多在芯盒中硬化,這就常使砂芯排氣孔數(shù)量不夠。為了構(gòu)成排氣孔,可在型芯硬化后補(bǔ)充鉆孔。
(3)液體夾渣
加工后灰鑄鐵件表皮之下會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)個(gè)單體的小孔,孔的直徑一般為1~3mm。個(gè)別情況下只有1~2個(gè)小孔。金相研討標(biāo)明,這些小孔與少量的液體夾渣一起呈現(xiàn),但該處未發(fā)現(xiàn)S的偏析。研討標(biāo)明,這種缺點(diǎn)與澆注溫度有關(guān),澆注溫度高于1380℃時(shí),鑄件中未發(fā)現(xiàn)這種缺點(diǎn),故澆注溫度應(yīng)控制在1380—1420℃。值得一提的是改動(dòng)澆注體系規(guī)劃,未能消除此缺點(diǎn),故此種缺點(diǎn)可以認(rèn)為是因?yàn)闈沧囟鹊鸵约拌F液在微量復(fù)原氣氛下澆注時(shí)構(gòu)成的。
1.重力鑄造應(yīng)力
鑄造應(yīng)力按發(fā)生的原因不同,主要可分為熱應(yīng)力、縮短應(yīng)力兩種。
(1)熱應(yīng)力
鑄件在凝結(jié)和冷卻過(guò)程中,不同部位因?yàn)椴痪獾目s短而引起的應(yīng)力,稱熱應(yīng)力。熱應(yīng)力使冷卻較慢的厚壁處受拉伸,冷卻較快的薄壁處或外表受緊縮,鑄件的壁厚差別愈大合金的線縮短率或彈性模量愈大,熱應(yīng)力愈大。定向凝結(jié)時(shí),因?yàn)殍T件各部分冷卻速度不一致,發(fā)生的熱應(yīng)力較大,鑄件易呈現(xiàn)變形和裂紋。
(2)縮短應(yīng)力
鑄件在固態(tài)縮短時(shí),因受鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而發(fā)生的應(yīng)力稱縮短應(yīng)力。、一般鑄件冷卻到彈性狀況后,縮短受阻都會(huì)發(fā)生縮短應(yīng)力??s短應(yīng)力常表現(xiàn)為拉應(yīng)力。構(gòu)成原因一經(jīng)消除(如鑄件落砂或去除澆口后)縮短應(yīng)力也隨之消之,因此縮短應(yīng)力是一種臨時(shí)應(yīng)力。但在落砂前,如果鑄件的縮短應(yīng)力和熱應(yīng)力一起效果其瞬間應(yīng)力大于鑄件的抗拉強(qiáng)度時(shí),鑄件會(huì)發(fā)生裂紋。
2.減小和消除鑄造應(yīng)力的辦法
(1)合理地規(guī)劃鑄件的結(jié)構(gòu)
鑄件的形狀愈復(fù)雜,各部分壁厚相差愈大,冷卻時(shí)溫度愈不均勻,鑄造應(yīng)力愈大。因此,在規(guī)劃鑄件時(shí)應(yīng)盡量使鑄件形狀簡(jiǎn)略、對(duì)稱、壁厚均勻。
(2)選用一起凝結(jié)的工藝
所謂一起凝結(jié)是指采取一些工藝辦法,使鑄件各部分溫差很小,簡(jiǎn)直一起進(jìn)行凝結(jié)。因各部分溫差小,不易發(fā)生熱應(yīng)力和熱裂,鑄件變形小。設(shè)法改進(jìn)鑄型、型芯的讓步性,合理設(shè)置澆冒口等。一起凝結(jié)的示意圖,該工藝是在工件厚壁處加冷鐵,冒口設(shè)薄壁處。
(3)時(shí)效處理是消除鑄造應(yīng)力的有用辦法。
時(shí)效分天然時(shí)效、熱時(shí)效和共振時(shí)效等。所謂天然時(shí)效,是將鑄件置于露天場(chǎng)所半年以上,讓其內(nèi)應(yīng)力消除。熱時(shí)效(人工時(shí)效)又稱去應(yīng)力退火,是將鑄件加熱到550-650℃,保溫2-4h,隨爐冷卻至150-200T,然后出爐。共振法是將鑄件在其共振頻率下震動(dòng)10-60ndn,以消除鑄件中的殘留應(yīng)力。
3.鑄件的變形與避免
如前所述,在熱應(yīng)力的效果下,鑄件薄的部分受壓應(yīng)力,厚的部分受拉應(yīng)力,但鑄件總是力求經(jīng)過(guò)變形來(lái)減緩其內(nèi)應(yīng)力。因此,鑄件常發(fā)生不同程度的變形。鑄件的變形往往使鑄件精度下降,嚴(yán)峻時(shí)可以使鑄件報(bào)廢,應(yīng)予避免。因鑄件變形是由鑄造應(yīng)力引起,減小和避免鑄造應(yīng)力的辦法,是避免鑄件變形的有用辦法。
3.鑄件的裂紋與避免
當(dāng)鑄造內(nèi)應(yīng)力超過(guò)金屬的強(qiáng)度極限時(shí),鑄件便發(fā)生裂紋。裂紋是嚴(yán)峻的鑄造缺點(diǎn),必須設(shè)法避免。裂紋按構(gòu)成的溫度范圍分為熱裂和冷裂兩種。
(1)熱裂
①熱裂的發(fā)生
一般是在凝結(jié)晚期,金屬處于固相線鄰近的高溫時(shí)構(gòu)成的。其形狀特征是裂縫短,縫隙寬,形狀曲折,縫內(nèi)呈氧化顏色。鑄件結(jié)構(gòu)不合理,合金縮短大,型(芯)砂讓步性差以及鑄造工藝不合理等均可引發(fā)熱裂。鋼和鐵中的硫、磷下降了鋼和鐵的耐性,使熱裂傾向增大。
②熱裂的避免
合理地調(diào)整合金成分(嚴(yán)格控制鋼和鐵中的硫、磷含量),合理地規(guī)劃鑄件結(jié)構(gòu),選用一起凝結(jié)的原則和改進(jìn)型(芯)砂的讓步性,都是避免熱裂的有用辦法。
(2)冷裂
①冷裂的發(fā)生
冷裂是鑄件冷卻到低溫處于彈性狀況時(shí)所發(fā)生的熱應(yīng)力和縮短應(yīng)力的總和,如果大于該溫度下合金的強(qiáng)度,則發(fā)生冷裂。冷裂是在較低溫度下構(gòu)成的,其裂縫細(xì)小,呈連續(xù)直線狀,縫內(nèi)潔凈,有時(shí)呈細(xì)微氧化色。壁厚差別大、形狀復(fù)雜的鑄件,尤其是大而薄的鑄件易于發(fā)生冷裂。
②冷裂的避免
但凡減小鑄造內(nèi)應(yīng)力或下降合金脆性的辦法,都能避免冷裂的構(gòu)成。例如:鋼和鑄鐵中的磷能顯著下降合金的沖擊耐性,增加脆性,容易發(fā)生冷裂傾向,因此在金屬熔煉中必須嚴(yán)格加以約束。
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