具有型砂流動(dòng)性好。易緊實(shí),操作簡便,勞動(dòng)強(qiáng)度低,工作條件好,型(芯)尺寸精度高,鑄件好,以及鑄件缺陷少,生產(chǎn)能耗低等優(yōu)點(diǎn),與樹脂砂相比,產(chǎn)生化學(xué)污染較少,具有生產(chǎn)成本低,現(xiàn)場,無味,以及勞動(dòng)條件好等優(yōu)勢,因其具有優(yōu)良的高溫退讓性而能有效地減輕鑄鋼件的裂紋傾向。但其主要缺點(diǎn)為:鑄鋼件尺寸精度低,型芯砂潰散性差,落砂清理困難,舊砂再生回用困難,廢棄排放量大,容易造成污染,使用樹脂砂流動(dòng)性好,易緊實(shí),樹脂加入量少,砂粒上的粘結(jié)劑膜薄,這樣砂粒受熱,砂芯。砂型的熱率會(huì)比水玻璃砂芯(型)高,樹脂砂受熱后,在還原性下樹脂炭化結(jié)焦而形成的焦炭骨架,以確定后續(xù)的修復(fù)措施,焊補(bǔ)前需要進(jìn)行鑄鋼件缺陷修復(fù)工藝認(rèn)。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(zhuǎn)變引起 體積變化等原因,不可避免的會(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。鑄件內(nèi)應(yīng)力會(huì)使鑄件在存放、后 序加工及使用中產(chǎn)生裂紋或變形,鑄件的尺寸精度和使用性能,甚至使鑄件報(bào)廢。熱裂紋多呈不規(guī)則曲線,裂縫內(nèi)表面比較粗糙且呈氧化鐵黑褐色無金屬光澤。產(chǎn)生原因?yàn)殇撍谀讨袃?nèi)部應(yīng)力造成,如開箱過早,鑄件凝固收縮時(shí)受型砂的阻力等,冷裂紋線條細(xì)且直,裂縫內(nèi)表面潔凈且呈金屬光澤或輕微氧化色,能砂芯熱強(qiáng)度(如1000℃時(shí)樹脂砂的抗壓強(qiáng)度是水玻璃砂的5~10倍)。嚴(yán)重阻礙砂芯(型)退讓,呋喃樹脂中糠醇的含量越高(氮含量越低),鑄件的熱裂傾向越大,因?yàn)榭反剂藰渲臒岱纸鉁囟?,了樹脂的熱分解速度,從而了砂型或砂芯的潰散性,使砂型或砂芯更加阻礙鑄件收縮,造成鑄件熱裂傾向加重。由于鑄鋼凝固時(shí)液一固兩相區(qū)的區(qū)間較寬,因此呋喃樹脂砂鑄鋼時(shí)更易產(chǎn)生熱裂缺陷,尤其是框架結(jié)構(gòu)件,用呋喃樹脂砂。因此,對于有較大鑄造殘留應(yīng)力的鑄件,尤其是形狀復(fù)雜的大型鑄件,應(yīng)在機(jī)械加工 前進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力處理。鑄件在焊補(bǔ)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,因此,焊補(bǔ)后的鑄件也應(yīng)進(jìn)行 內(nèi)應(yīng)力處理。起模斜度:為了使模樣便于從鑄型中取出,垂直于分型面的立壁上所加的斜度稱為起模斜度。鑄造圓角:為了防止鑄件在壁的連接和拐角處產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋,防止鑄型的尖角損壞和產(chǎn)生砂眼,在設(shè)計(jì)鑄件時(shí),鑄件壁的連接和拐角部分應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。型芯頭:為了保證型芯在鑄型中的定位、固定和排氣,模樣和型芯都要設(shè)計(jì)出型芯頭。收縮余量:由于鑄件在澆注后的冷卻收縮,制作模樣時(shí)要加上這部分收縮尺寸。優(yōu)點(diǎn):粘土的資源豐富、價(jià)格便宜。使用過的粘土濕砂經(jīng)適當(dāng)?shù)纳疤幚砗?,絕大部分均可回收再用;制造鑄型的周期短、工效高;混好的型砂可使用的時(shí)間長;適應(yīng)性很廣。小件、大件,簡單件、復(fù)雜件,單件、大批量都可采用;缺點(diǎn)及局限性:因?yàn)槊總€(gè)砂質(zhì)鑄型只能澆注一。
江蘇ZG40Cr25Ni20Si2鑄鋼件噴嘴常采用的鑄件內(nèi)應(yīng)力處理是自然時(shí)效和人工時(shí)效。自然時(shí)效是將鑄件 平穩(wěn)地放置在空地上,一般放置6-18個(gè)月,好經(jīng)過夏季和冬季。大型鑄鐵件,如床 身,機(jī)架等一般采用這種時(shí)效鑄件的內(nèi)腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種,如水平分型、重直分型及復(fù)合分型。其中垂直分型便于開設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件;水平分型多用來生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件;復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成,下半型為固定不動(dòng)的水平底板,主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造。金屬型鑄造型的工藝特點(diǎn):金屬型的導(dǎo)熱速度快和無退讓性,使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外,金屬型反復(fù)經(jīng)受金屬液的沖刷,會(huì)使用壽命,為此應(yīng)采用以下工藝措施。預(yù)熱金屬型:澆注前預(yù)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(chǎn)鑄鐵件,金屬型預(yù)熱至250~350℃;生產(chǎn)有色金屬件預(yù)熱至100~250。。自然時(shí)效鑄件尺寸的效果比人工時(shí)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(shí)效來內(nèi)應(yīng)力。人工時(shí)效通 常指對鑄件進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力回火,即將鑄件加熱到塑性變形溫度范圍保持一段時(shí)間,使 鑄件各部位溫度均勻化,從而釋放鑄件內(nèi)應(yīng)力,使鑄件尺寸趨于,然后使鑄件在爐內(nèi) 冷卻到彈性變形溫度范圍后出爐空冷。此外,振動(dòng)時(shí)效作為一種鑄件內(nèi)應(yīng)力的 新工藝,由于其能耗和處理成本較低,且在內(nèi)應(yīng)力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著,也越來越受到。直澆道中鐵水的水平面與鑄件的鐵水水平面相平,邊部略呈圓形。產(chǎn)生原因:澆包中鐵水量不夠;澆道狹小,澆注速度又過快,當(dāng)鐵水從澆口杯外溢時(shí),操作者誤認(rèn)為鑄型已經(jīng)充滿,停澆過早。防止:正確估計(jì)澆包中的鐵水量;對澆道狹小的鑄型,適當(dāng)放慢澆注速度,保證鑄型充滿。3.損傷鑄件損傷斷缺。產(chǎn)生原因:鑄件落砂過于,或在搬運(yùn)中鑄件受到?jīng)_撞而損壞;滾筒清理時(shí),鑄件裝料不當(dāng),鑄件的薄弱部分在翻滾時(shí)被碰斷;冒口、冒口頸截面尺寸過大;冒口頸沒有做出敲斷面(凹槽)?;蚯贸凉裁翱诘牟徽_,使鑄件本體損傷缺肉。防止:鑄件在落砂清理和搬運(yùn)時(shí),注意避免各種形式的沖撞、振擊,避免不合理的丟放;滾筒清理時(shí)嚴(yán)格按工藝規(guī)程和要求進(jìn)行操。
產(chǎn)生原因:緊實(shí)度不夠或不勻;面砂強(qiáng)度不夠、或型砂水分過高;液態(tài)金屬壓頭過大、澆注速度太快。防止:鑄型緊實(shí)度、避免局部過松;混砂工藝、控制水分,型砂強(qiáng)度;液態(tài)金屬的壓頭、澆注速度。7.抬箱鑄件在分型面處有大面積的披縫,使鑄型外形尺寸發(fā)生變化。抬箱過大,造成跑火——鐵水自分型面外溢,嚴(yán)重時(shí)造成澆不足缺陷。產(chǎn)生原因:砂箱未緊固、壓鐵不夠或去除壓鐵過早;澆注過快,沖擊力過大;模板翅曲。防止:壓鐵重量,特鐵水凝固后再去除壓鐵;澆包位置,澆注速度;修正模板。8.掉砂鑄件表面上出現(xiàn)的塊狀金屬突起物,其外形與掉落的砂塊很相似。在鑄件其它部位,則往往出現(xiàn)砂眼或殘缺。產(chǎn)生原因:模樣上有深而小的凹。白口鑄鐵件內(nèi)應(yīng)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(dǎo)率低和 線收縮率大,鑄件在凝固冷卻后有較大的殘留應(yīng)力,如不及時(shí)退火予以,極易在放 置、運(yùn)輸、加工和使用中自行開裂,所以必須進(jìn)行人工時(shí)效。工藝設(shè)計(jì)也是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié),內(nèi)澆口位置的確定對鋼水進(jìn)入型腔是否平穩(wěn)有著很大的影響,設(shè)置不當(dāng)會(huì)造成鋼水紊流容易把氣體卷入造成內(nèi)部的氣孔,使其產(chǎn)生塑性變形以具有一定機(jī)械性能,一定形狀和尺寸鍛件的加工。鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一,通過鍛造能金屬在冶煉中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷,微觀組織結(jié)構(gòu),同時(shí)由于保存了完整的金屬流線,鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件,相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高,工作條件嚴(yán)峻的重要零件。除形狀較簡單的可用軋制的板材,型材或焊接件外,多采用鍛件,軋制又稱壓延,指的是將金屬錠通過一對滾輪來為之賦形的,如果壓延時(shí),金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度,那么這個(gè)被稱為[熱軋。
產(chǎn)生原因:緊實(shí)度不夠或不勻;面砂強(qiáng)度不夠、或型砂水分過高;液態(tài)金屬壓頭過大、澆注速度太快。防止:鑄型緊實(shí)度、避免局部過松;混砂工藝、控制水分,型砂強(qiáng)度;液態(tài)金屬的壓頭、澆注速度。7.抬箱鑄件在分型面處有大面積的披縫,使鑄型外形尺寸發(fā)生變化。抬箱過大,造成跑火——鐵水自分型面外溢,嚴(yán)重時(shí)造成澆不足缺陷。產(chǎn)生原因:砂箱未緊固、壓鐵不夠或去除壓鐵過早;澆注過快,沖擊力過大;模板翅曲。防止:壓鐵重量,特鐵水凝固后再去除壓鐵;澆包位置,澆注速度;修正模板。8.掉砂鑄件表面上出現(xiàn)的塊狀金屬突起物,其外形與掉落的砂塊很相似。在鑄件其它部位,則往往出現(xiàn)砂眼或殘缺。產(chǎn)生原因:模樣上有深而小的凹。高合金白口鑄鐵的人工時(shí)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(shí)間后以20-50℃ 的冷卻速度隨爐冷卻到100-150℃以下出爐。形狀復(fù)雜和導(dǎo)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(shí)間t=δ/25(h),式中δ為鑄件厚度(mm)。
以下是實(shí)際生產(chǎn)中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時(shí)效規(guī)范。鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大,取出采用困難,而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700~950℃,開型時(shí)間為澆注后10~60秒。優(yōu)點(diǎn):與砂型鑄造相比,金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn):復(fù)用性好,可“一型多鑄”,節(jié)省了造型材料和造型工時(shí)。由于金屬型對鑄件的冷卻能力強(qiáng),使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高。鑄件的尺寸精度高,公差等級(jí)為IT12~I(xiàn)T14;表面粗糙度較低,Ra為6.3m。金屬型鑄造不用砂或用砂少,了勞動(dòng)條件。缺點(diǎn)及局限性:金屬型的制造成本高、周期長、工藝要求嚴(yán)格,不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn),主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn),如飛機(jī)、汽車、內(nèi)燃機(jī)、摩托車等用的鋁、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體及銅合金的軸瓦、軸套。
眾所周知,塑料注射成形技術(shù)低廉的價(jià)格生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的制品,但塑料制品強(qiáng)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(qiáng)度較高。耐磨性好的制品,近年來,這一想法已發(fā)展演變?yōu)橄薅鹊毓腆w粒子的含量并且在隨后的燒結(jié)中完全除去粘結(jié)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(tài)模鍛,是使熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金,直接注入敞口模具中,隨后閉合模具,以產(chǎn)生充填流動(dòng),到達(dá)制件外部形狀,接著施以高壓,使已凝固的金屬(外殼)產(chǎn)生塑性變形。未凝固金屬承受等靜壓,同時(shí)發(fā)生高壓凝。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(fù)雜的鑄件,應(yīng)在凝固后冷卻至700℃左右時(shí)即出型送入已預(yù)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。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(guī)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(chǎn)生的氣體順利的去,如果這些氣體不暢極易鉆入已經(jīng)充滿砂型的鋼水之中造成鑄件氣孔,澆注環(huán)節(jié)也是一個(gè)非常重要的節(jié)點(diǎn),現(xiàn)在用的熱風(fēng)烘烤是一個(gè)很好的。熱風(fēng)一定要從澆口里吹入,這樣會(huì)把耐火磚面的潮氣趕走,如果從冒口里吹熱風(fēng),橫澆口里濕氣無法趕走鋼水進(jìn)入時(shí)會(huì)帶進(jìn)鑄件里,澆注前30分鐘內(nèi)才能拿掉熱風(fēng),不能時(shí)間太長,否則降溫又是一個(gè)吸潮的了,控制澆注溫度對氣孔的產(chǎn)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(yàn)現(xiàn)在成了家常便。
產(chǎn)生原因:型砂表面強(qiáng)度不夠;模樣上無圓角或拔模斜度小鉤砂、鑄型損壞后沒修理或沒修理好就合箱;砂型在澆注前放置時(shí)間過長,風(fēng)干后表面強(qiáng)度;鑄型在合箱時(shí)或搬運(yùn)中損壞;合箱時(shí)型內(nèi)浮砂未干凈,合箱后澆口杯沒蓋好,碎砂掉進(jìn)鑄型。防止:型砂中粘士含量、及時(shí)補(bǔ)加新砂,型砂表面強(qiáng)度;模樣光潔度要高,并合理做出拔模斜度和鑄造圓角。損壞的鑄型要修好后再合箱;縮短澆注前砂型的放置時(shí)間;合箱或搬運(yùn)鑄型時(shí)要小心,避免損壞或掉入砂型腔砂粒;合箱前型內(nèi)浮砂,并蓋好澆口。6.披縫和脹砂披縫常出現(xiàn)在鑄件分型面處,是垂直于鑄件表面,且厚薄不均勻的薄片狀金屬突起物。脹砂是鑄件內(nèi)、外表面局部,形成不規(guī)則的瘤狀金屬突起。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(shí)加熱速度為20℃/h,鑄件溫度在500℃以上時(shí)加熱速度為50℃/h保溫,保溫時(shí)間 保溫時(shí)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。(1)就澆注溫度而言,澆注溫度對鑄件影響很大,應(yīng)該根據(jù)合金種類,鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型特點(diǎn)確定合理的澆注溫度范圍。鑒于缺陷較大,而且缺陷位于軸孔關(guān)鍵位置,缺陷前將缺陷部位及附近預(yù)熱到150℃以上,圖14缺陷初步坡口檢查CCS規(guī)范規(guī)定鑄鋼件缺陷剔除后,應(yīng)進(jìn)行無損檢測以證實(shí)缺陷被完全,若屬于需要修補(bǔ)的焊補(bǔ)時(shí)。所有開槽的底部應(yīng)具有3倍槽深的直徑,且剔除缺陷時(shí)應(yīng)使坡口形狀能夠方便后續(xù)的焊接操作,此外,大焊補(bǔ)的坡口形狀還要CCS已經(jīng)批準(zhǔn)的鑄鋼件焊補(bǔ)WPS(NO,JTHP-007)的要求,坡口角度大于15°,本次修復(fù)嚴(yán)格按照WPS和規(guī)范的要求。打磨坡口,坡口的角度應(yīng)大于焊補(bǔ)工藝WPS的坡口角。
江蘇ZG40Cr25Ni20Si2鑄鋼件噴嘴 收得率,簡化了工序,免除造型及其它工序,因而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,所需生產(chǎn)面積也大為,連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng),根據(jù)碳鋼的型號(hào)選擇合理的澆注溫度,一般澆注溫度在1540℃-1580℃(澆包內(nèi)鋼水溫度)之間。(2)就澆注速度而言,在保證型的氣體順暢的條件下,對要求同時(shí)凝固的鑄件可采用較高澆注速度,對要求實(shí)現(xiàn)順序凝固的鑄件,盡可能采用較低的澆注速度,(3)就澆注操作要求而言一般需要按照以下幾點(diǎn)來遵守:a。澆注大,中型鑄鋼件,鋼水要在鋼包內(nèi)靜置1min-2min后進(jìn)行澆注,b,澆注后待鑄件凝固完畢,要及時(shí)卸除壓鐵和箱卡,以鑄件收縮阻力,避免鑄件產(chǎn)生裂紋缺陷,嚴(yán)禁使用單晶直探。球墨鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力時(shí)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(nèi)應(yīng)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(fù)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(yīng)進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時(shí)效處理。球墨鑄鐵件的應(yīng)力傾向 比灰鑄鐵小,且與其基體組織有關(guān),其低溫時(shí)效回火的工藝要點(diǎn)是:將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時(shí)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(nèi)鑄造廠家多采用鑄態(tài)球墨鑄鐵工藝生產(chǎn)球墨鑄鐵件,對這類球墨鑄鐵件一般不需要 進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時(shí)效回火處理。故在生產(chǎn)長管形鑄件時(shí)可大幅度地金屬充型能力,鑄件致密度高,氣孔,夾渣等缺陷少,力學(xué)性能高,便于制造筒,套類復(fù)合金屬鑄件,用于生產(chǎn)異形鑄件時(shí)有一定的局限性,鑄件內(nèi)孔直徑不準(zhǔn)確,內(nèi)孔表面比較粗糙,較差。加工余量大,鑄件易產(chǎn)生比重偏析,應(yīng)用:離心鑄造早用于生產(chǎn)鑄管,在冶金,礦山,交通,排灌機(jī)械,,汽車等行業(yè)中均采用離心鑄造工藝,來生產(chǎn)鋼,鐵及非鐵碳合金鑄件,其中尤以離心鑄鐵管,內(nèi)燃機(jī)缸套和軸套等鑄件的生產(chǎn)為普遍。(6)金屬型鑄造(gritycasting)金屬型鑄造:指液態(tài)金屬在重力作用下充填金屬鑄型并在型中冷卻凝固而鑄件的一種成型,優(yōu)點(diǎn):金屬型的熱導(dǎo)率和熱容量大,冷卻速。