往復(fù)式壓縮機用鑄件的常見缺陷及修補措施

黃強

【摘 要】本文通過分析往復(fù)式壓縮機用鑄件的常見缺陷及常用修復(fù)措施，以幫助提高鑄件合格率，達到經(jīng)濟實用的目的。

【關(guān)鍵詞】往復(fù)式壓縮機;鑄件常見缺陷;修補措施

中圖分類號： TH45 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）22-0044-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.018

金屬鑄件因適用性廣、原材料來源廣、可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件、形狀尺寸與零件接近、減少切削的特點，在往復(fù)式壓縮機的設(shè)計及制造過程中，得到廣泛使用。如機身、隔距件、氣缸、缸蓋、缸座、活塞、十字頭等部件。通常使用的材質(zhì)有灰鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵、鑄鋁合金等。由于鑄造工藝的限制，鑄件往往會產(chǎn)生鑄造缺陷。隨著原材料成本的持續(xù)上漲，采用科學(xué)的方法，對鑄件的裂紋、氣孔、砂眼、縮松等缺陷進行合格的修復(fù)，以提高鑄件合格率，從而有效減少廢品回爐損失顯得尤為重要。不僅能提高企業(yè)效益，還能達到節(jié)能減排目的。

1 鑄件缺陷

常見的鑄件缺陷有：熱裂、冷裂、冷隔、砂眼、氣孔、縮孔和縮松等。其主要特征、產(chǎn)生原因及影響如下。

1.1 熱裂

主要特征：熱裂紋呈連續(xù)直線或半連續(xù)狀，其表面被嚴重氧化，無金屬光澤，裂紋頭粗尾細。

產(chǎn)生原因及影響：鑄件冷卻過程中，在固相線附近的液固共存區(qū)金屬強度大幅度降低，而此時收縮不很大，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過此溫度下金屬強度時就會產(chǎn)生熱裂紋。熱裂紋會破壞鑄件的連續(xù)性，使強度下降。容易擴展成熱處理裂紋。

1.2 冷裂

主要特征：冷裂紋一般發(fā)生在鑄件應(yīng)力集中處，裂紋氧化輕或無氧化。

產(chǎn)生原因及影響：冷裂發(fā)生在固相線溫度以下，是鑄件冷卻的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力之和超過金屬強度而產(chǎn)生的開裂。該裂紋使鑄件的使用性能降低，容易在鑄件清理、搬運中產(chǎn)生或擴展，并在淬火時成為淬火裂紋。

1.3 冷隔

主要特征：鑄件內(nèi)金屬不連續(xù)，或斷開成狹小、細長、不規(guī)則的線狀缺陷。一般粗細不均勻，兩端沒有尖尾。

產(chǎn)生原因及影響：鑄件澆注時金屬流不能熔合成一體而形成冷隔。它使鑄件性能降低，熱處理時容易擴展成裂紋。

1.4 砂眼

主要特征：鑄件表面或內(nèi)部形成相對規(guī)則的孔洞。

產(chǎn)生原因及影響：砂眼的形成原因是由于砂芯表面掉下的砂粒被銅液包裹存在與鑄件表面而形成孔洞。砂芯表面之所以會掉落砂粒，是因為砂芯表面強度不好，燒焦或沒有完全固化;砂芯的尺寸與外模不符，合模時造成擠壓，砂芯壓碎掉落;澆包與澆道處的砂芯相互摩擦掉下的砂隨銅水沖進型腔。使鑄件產(chǎn)成多肉或缺肉。

1.5 氣孔

主要特征：氣孔是鑄件內(nèi)存在的光滑孔穴，孔內(nèi)光滑，無氧化，夾雜等。

產(chǎn)生原因及影響：氣孔的形成原因包括模具預(yù)熱溫度太低，液體金屬經(jīng)過澆注系統(tǒng)時冷卻太快;模具排氣設(shè)計不良，氣體不能通暢排出;涂料質(zhì)量不達標(biāo)，揮發(fā)或分解出氣體;模具型腔表面有孔洞或凹坑，導(dǎo)致液體金屬注入后在該處的氣體迅速膨脹壓縮液體金屬，形成氣孔;模具型腔表面銹蝕，沒有清理干凈;原材料存放不當(dāng)，使用前沒有經(jīng)過必要的預(yù)熱;使用的脫氧劑質(zhì)量不好、用量不夠或者操作方法不當(dāng);金屬熔煉時有一定量的氣體在凝固時析出，但沒有擴散出金屬基體而形成氣孔。它會降低鑄件性能，容易形成熱處理裂紋。

1.6 縮孔和縮松

主要特征：縮孔鑄件表面或內(nèi)部存在的內(nèi)壁粗糙、形狀不規(guī)則的孔，當(dāng)鑄件斷面上有分散而細小的縮孔時，稱為縮松。

產(chǎn)生原因及影響：縮孔和縮松時鑄件凝固過程中由于補縮不良而產(chǎn)生的缺陷。通常是鑄件最后凝固的熱節(jié)處，因金屬液液態(tài)和凝固時收縮補不能得到液體金屬及時補償，從而產(chǎn)生縮孔。鑄件凝固后期，在其最后凝固部分的殘余金屬液中，溫度梯度小，使其按同時凝固原則凝固，即在金屬液中出現(xiàn)許多細小的晶粒，在晶粒長大互相連接后，將剩余的金屬液分割成互不相通的小熔池，這些小熔池在進一步冷卻和凝固時得不到液體的補縮，會產(chǎn)生許多細小的孔洞，即縮松?？s孔和縮松會減小鑄件的受力面積，在縮孔和縮松的尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，使鑄件的力學(xué)性能顯著降低。

2 缺陷處理的依據(jù)

往復(fù)式壓縮機鑄件的修復(fù)通常需要考慮到工件的剛性、工件的材質(zhì)、裝配要求、運行環(huán)境、以及承受的動載荷情況等因素。

1）首先，要按照API618標(biāo)準6.15.6章節(jié)，鑄件缺陷的修補要求：

（1）對承壓零件的重要修復(fù)、對承受交變負荷運動部件的所有修復(fù)，沒有采購方書面授權(quán)，應(yīng)不能進行。重要修復(fù)是指等于或超過以下任何準則的任何缺陷：

a.承壓零件準備焊補的開挖深度超過部件壁厚的50%，和/或在任何方向長度超過150mm的任何修復(fù)。

b.零件修復(fù)的總面積超過零件表面積的10%的情況。

c.水壓試驗后對承壓件進行的任何修復(fù)。

（2）承壓鑄件不應(yīng)用敲擊、燒熔或灌注來修復(fù)。除了按第（3）條規(guī)定，承壓鑄件不應(yīng)用焊接、電鍍或堵塞來修復(fù)。

（3）可焊接的鋼鑄件可用已證實的焊接程序以焊接來修復(fù);灰鑄鐵或球墨鑄鐵可以在適用的材料標(biāo)準如ASTM A278或A395規(guī)定的限制內(nèi)，用堵塞來修補，但不應(yīng)用焊接來修復(fù)。

2）其次，參照國內(nèi)相關(guān)的材料標(biāo)準，如壓縮機灰鑄鐵件按JB/T6431規(guī)定，壓縮機球墨鑄鐵件按JB/T9104規(guī)定，壓縮機鑄鋼碳鋼件按GB/T11352規(guī)定，壓縮機鋁合金鑄件按GB/T9438規(guī)定，壓縮機銅合金鑄件按GB/T13819規(guī)定，壓縮機不銹鋼鑄件按GB/T6967規(guī)定，仔細核對缺陷位置、大小、數(shù)量是否在相應(yīng)的標(biāo)準允許范圍內(nèi)，可以修復(fù)時，還要考慮其所限制的修補方式，以及修復(fù)后的檢驗措施。