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樹(shù)脂砂鑄鋼件產(chǎn)生熱裂缺陷的原因及其防止措施
作者:bthhjx1 發(fā)布時(shí)間:2015-12-28
內容摘要:用樹(shù)脂砂生產(chǎn)薄壁、形狀復雜的鑄鋼件時(shí), 容易產(chǎn)生的一種缺陷是熱裂。 其原因有三: 1、使用樹(shù)脂砂流動(dòng)性好,易緊實(shí);樹(shù)脂加入量少,砂粒上包覆的粘結劑膜薄,這樣砂粒受熱膨
用樹(shù)脂砂生產(chǎn)薄壁、形狀復雜的鑄鋼件時(shí), 容易產(chǎn)生的一種缺陷是熱裂。
其原因有三:
1、使用樹(shù)脂砂流動(dòng)性好,易緊實(shí);樹(shù)脂加入量少,砂粒上包覆的粘結劑膜薄,這樣砂粒受熱膨脹,砂芯、砂型的熱膨脹率會(huì )比水玻璃砂芯(型)高。
2、樹(shù)脂砂受熱后,在還原性氣氛下樹(shù)脂炭化結焦而形成堅硬的焦炭骨架,能提高砂芯熱強度(如1000℃時(shí)樹(shù)脂砂的抗壓強度是水玻璃砂的5"10倍),嚴重阻礙砂芯(型)退讓。呋喃樹(shù)脂中糠醇的含量越高(氮含量越低),鑄件的熱裂傾向越大,因為糠醇提高了樹(shù)脂的熱分解溫度,降低了樹(shù)脂的熱分解速度,從而降低了砂型或砂芯的潰散性,使砂型或砂芯 加阻礙鑄件收縮,造成鑄件熱裂傾向加重。由于鑄鋼凝固時(shí)液一固兩相區的區間較寬,因此呋喃樹(shù)脂砂鑄鋼時(shí) 易產(chǎn)生熱裂缺陷,尤其是框架結構件。
3、用呋喃樹(shù)脂砂時(shí),采用對甲苯磺酸作催化劑會(huì )增硫,從而加大熱裂傾向性。
高溫金屬凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮受到砂芯(型)較大的阻力,使鑄件產(chǎn)生應力和變形,而合金表面增硫,又降低了抗熱裂的能力。當應力或變形超過(guò)合金在該溫度下的強度 或變形能力時(shí),就會(huì )形成熱裂。為使樹(shù)脂砂,尤其呋喃樹(shù)脂砂避免或減少熱裂,可采取以下幾個(gè)方面的措施:
1、合金方面
(1)控制鑄件的含硫量,宜在0.03%以下,并且避免鑄件中出現Ⅱ型硫化物。(鑄鋼件中的硫化物呈三種形態(tài),即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布,呈斷續狀,容易引起鑄件熱裂。)通過(guò)調整錳硫比來(lái)改變硫的分布型態(tài)。(2)對于碳鋼件,應使S+P≤0.07%,因為硫與磷的疊加作用,使熱裂傾向性增加。(3)用A1脫氧時(shí),應將鋁的殘留量A1殘留控制≤0.1%;過(guò)高的A1殘量,有利于形成A12S3,甚至可能形成A1N,使鋼的斷口呈現“巖石狀”,降低鑄鋼件的抗熱裂能力。(4)使鋼的晶粒能細化。如在鋼液中加入稀土和硅鈣,既可脫氧、脫硫,又可以細化晶粒。對NiCrMoV鋼的測定表明:在相同的條件下,經(jīng)稀土+硅鈣處理的鋼液,較之未處理的鋼液,其抗裂能力高2倍以上。
2、鑄造工藝方面
(1)在滿(mǎn)足鑄件的充填性的要求時(shí),盡量降低鋼液的澆注溫度。對0.19%C的碳鋼,在1550℃時(shí)澆注比在1600℃時(shí)澆注,其抗熱裂能力幾乎高一倍。(2)對于薄壁鑄件,宜采用較高的澆注速度。如對某鑄鋼件,重量為125Kg,壁厚為15mm,澆注時(shí)間為14秒時(shí)不出現熱裂;延長(cháng)至40秒就觀(guān)察到裂紋。(3)在鑄件易發(fā)生裂紋處設置防裂筋,是防止鑄鋼件熱裂的措施。(4)及時(shí)松箱,也有助于減少熱裂,因為可以減少鑄件的收縮應力。
3、造型材料方面
(1)降低樹(shù)脂加入量,或對樹(shù)脂改性,使樹(shù)脂具有熱塑性,讓呋喃樹(shù)脂在高溫時(shí)不結焦或少結焦,從而其有良好的高溫容讓性。(2)在呋喃樹(shù)脂砂中加入附加物,使樹(shù)脂砂具有熱塑性;或者在收縮受阻 嚴重處,加入木粉、泡沫珠粒;或者在鑄型中相應部位放塑性好的退讓塊,提高其高溫退讓性。(3)采用磷酸固化劑。因為磺酸類(lèi)固化劑容易引起鑄件表面滲硫,在鑄件表面引起微裂紋,成為龜裂源。(4)使用熱膨脹系數較小的造型材料,如用鉻鐵礦砂等代替石英砂等。(5)減薄砂芯(型)的砂層厚度,如采用中空砂芯。例如:某類(lèi)閥門(mén)鑄件,僅僅通過(guò)減薄型芯砂層厚度,改變芯骨的連接方法,就了鑄件的熱裂缺陷。(6)在易產(chǎn)生裂紋的地方合理使用冷鐵或找其它激冷措施。(7)采用能減少滲硫的涂料。4、鑄件結構方面鑄件的形狀與尺寸,是由設計者決定的,生產(chǎn)方無(wú)法改變。但是,對于園角的大小,壁厚過(guò)渡處的處理等,可以與有關(guān)設計部門(mén)協(xié)商,按照鑄造生產(chǎn)要求作適當修改。上述幾方面的因素對鑄鋼件熱裂都有影響,但對于某一具體鑄件,可能只有其中的部分因素是主要的。