濕型砂鑄造壓蓋的缺陷分析與防止措施

孫志娟，孫志敏，陳 煒

（內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，呼和浩特 010070）

濕型砂鑄造壓蓋的缺陷分析與防止措施

孫志娟，孫志敏，陳 煒

（內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，呼和浩特 010070）

利用掃描電鏡及能譜分析儀，對濕型砂鑄造壓蓋鑄件的常見鑄造缺陷進(jìn)行形貌觀察和成分分析，通過與鑄件夾渣的理論特征進(jìn)行對比，確認(rèn)該缺陷為夾渣。針對缺陷的成因，提出防止措施。

濕型砂鑄造；夾渣缺陷

某鑄造公司采用濕型粘土砂工藝生產(chǎn)灰鑄鐵壓蓋。濕型鑄造的優(yōu)點是所用的原材料價格便宜，來源豐富，鑄型輪廓清晰，造型方便，無需烘干，生產(chǎn)周期短，落砂容易等[1]。其缺點是型砂強(qiáng)度較低，含有水分，鑄件容易產(chǎn)生氣孔，夾渣等缺陷。壓蓋鑄件要求加工后不變形，且不能存在明顯的裂紋、縮松、縮孔、砂眼、夾渣和氣孔等鑄造缺陷。但在生產(chǎn)過程中，一種鑄造缺陷反復(fù)出現(xiàn)，致使產(chǎn)品批量不合格。本文通過研究缺陷的形貌及特征，探討了缺陷的種類、成因，提出了防止辦法。

1 壓蓋缺陷的形貌及特征

1.1 缺陷的形貌分析

該鑄造缺陷位于壓蓋鑄件底面，是鑄件最后凝固部位，經(jīng)機(jī)加工后方被發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)中多次出現(xiàn)這種情況。肉眼觀察，缺陷呈現(xiàn)為形狀極不規(guī)則的孔穴，顏色灰暗，尺寸較小，密集分布，形似“蒼蠅足”，未發(fā)現(xiàn)孔穴內(nèi)存在夾渣或夾砂。

為進(jìn)一步認(rèn)定缺陷類型，在壓蓋底面典型缺陷位置，制取10mm×10mm×10mm試樣3個。利用日立S-3400N型掃描電鏡和EMAX-7021-H型能譜儀對其進(jìn)行形貌觀察和成分分析。

圖1、圖2為缺陷的SEM照片。觀察發(fā)現(xiàn)，在高倍下缺陷呈現(xiàn)長條狀、不規(guī)則圓形、不規(guī)則多邊形、孔洞等多種形態(tài)；缺陷之間存在交聯(lián)情況；缺陷內(nèi)壁粗糙、疏松，出現(xiàn)顆粒狀和塊狀物質(zhì)聚集，且有明顯的物質(zhì)脫落痕跡。

圖3、圖4為背散射成像圖片。觀察可見基體呈現(xiàn)亮白色，缺陷呈現(xiàn)深灰色，基體與缺陷相連的過渡區(qū)域呈現(xiàn)淺灰色。此種結(jié)果表明，從過渡區(qū)域開始出現(xiàn)新相。

1.2 缺陷的成分分析

為了進(jìn)一步確認(rèn)缺陷的類型，選取典型缺陷位置，分別對基體、過渡區(qū)、缺陷內(nèi)部進(jìn)行能譜分析。結(jié)果如圖5所示。

分析發(fā)現(xiàn)：①從基體上任意選點進(jìn)行能譜測試，發(fā)現(xiàn) Fe、C、Si、Mn等元素，且各元素含量基本合格，C、Si等元素存在局部偏析?；w上未發(fā)現(xiàn)O元素；②在過渡區(qū)域任選點進(jìn)行能譜測試顯示，該區(qū)域開始出現(xiàn)O元素，且含量約為25%左右，其它為Mn、Fe，此結(jié)果表明開始出現(xiàn)氧化物；③在缺陷嚴(yán)重區(qū)域任選點，能譜顯示O元素含量為35%左右，其余主要為Fe。

另外如圖6所示，在高倍下，在塊狀物質(zhì)上取點進(jìn)行能譜測試，顯示O元素含量為 35.36%，F(xiàn)e元素含量為64.64%。

綜合分析顯示，鐵的含量在過渡區(qū)和缺陷嚴(yán)重區(qū)明顯減少，而在這兩個區(qū)域氧的含量明顯增加。碳、硅、錳含量在三個區(qū)域變化不大。從過渡區(qū)開始出現(xiàn)鐵的氧化物，到缺陷嚴(yán)重區(qū)域其含量達(dá)到最大。

2 缺陷的類別探討

夾渣是鑄件內(nèi)部或表面有外來的非金屬夾雜物。這些非金屬夾雜物統(tǒng)稱為“渣滓”，故稱這種缺陷為夾渣。當(dāng)鑄件內(nèi)部或表面出現(xiàn)夾渣缺陷時，目視特征為形狀極不規(guī)則的孔穴內(nèi)包容著渣滓的缺陷[2]。但鑄件表面的夾渣，落砂清理時，渣滓脫落而只留下容渣的孔穴。本文探討的壓蓋缺陷就屬于這種情況。

按渣滓形成時間先后，有一次渣滓和二次渣滓之區(qū)別。一次渣滓形成于先，它是指合金冶煉或熔煉時的冶金熔渣或熔劑所形成的渣滓；或金屬液同爐襯、包襯相互作用產(chǎn)生的渣滓；或金屬液爐前處理，例如孕育處理或變質(zhì)處理后形成的渣滓。二次渣滓形成于后，是指金屬液在澆包內(nèi)擋住或去除一次渣滓后，進(jìn)行澆注直至充型過程中，由于金屬液的二次氧化或其他各種原因而形成的渣滓。

經(jīng)上述成分分析判定，缺陷區(qū)域為FeO、MnO、SiO2等組成的復(fù)合氧化物，其中以鐵的氧化物為主。再結(jié)合缺陷的目視及高倍形貌，對比夾渣的理論特征，判定濕型鑄造壓蓋出現(xiàn)的鑄造缺陷為夾渣。

3 防止措施

針對夾渣的成因，為防止其出現(xiàn)，建議從以下幾個方面改進(jìn)。①控制金屬爐料，盡量少帶入夾雜物；②鐵液高溫出爐，適宜的鎮(zhèn)靜，以利于非金屬夾雜物上浮，聚集；③轉(zhuǎn)包、澆注的鐵液應(yīng)有效扒渣，液面上應(yīng)放覆蓋劑以免二次氧化；④澆注系統(tǒng)要設(shè)計合理，具有擋渣功能，使金屬液平穩(wěn)、快速的充滿型腔。

[1]徐錄，王戰(zhàn).濕型鑄造小件產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生的原因與防止措施[J].鑄造設(shè)備與工藝.2009，1：35～36.

[2]陳國楨，肖柯則，姜不居.鑄件缺陷和對策手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社。1996：291～292.

Analysis and Prevention Measures to Inclusions in Green Sand Mold Casting Gland

Sun ZhiJuan，Sun ZhiMin，Chen Wei
（Inner Mongolia Professional Mechanics and Electrics Technology College,Hohhot 010070,Inner Mongolia China）

The surface morphology and composition of casting defect appeared in green sand mold casting gland have been analyzed by SEM and spectrum analyzer.The defect has been confirmed the included slag through comparison with the theoretical characteristics of included slag.The slag is composed of several oxides—FeO、MnO、SiO2 and so on.In the light of the reason of included sldg,the prevention measures have been gived.

Green Sand Mold Casting；Included slag

TG221+.2;

B；

1006－9658（2012）01－2

2011－11－10

2011－156

孫志娟（1981-），女，助教，主要從事材料成型方面的教學(xué)和科研工作