鑄造缺陷分析及工藝優(yōu)化措施

郝明閃

摘要：現(xiàn)階段，我國的鑄件質(zhì)量工藝有了很大進(jìn)展，本文針對(duì)目前鑄件質(zhì)量的現(xiàn)狀，對(duì)一年來的鑄件廢品情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析鑄件缺陷及其產(chǎn)生的主要原因。對(duì)照工藝規(guī)程要求，找出影響鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及主要因素。提出工藝優(yōu)化、設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)、控制澆注溫度及速度、保證原材料質(zhì)量等具體具體改進(jìn)措施及方法，從而減少鑄件缺陷的產(chǎn)生，降低鑄件廢品率，提高鑄件產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鑄造缺陷;工藝過程;關(guān)鍵環(huán)節(jié);主要因素;工藝優(yōu)化

引言

鋼鑄件可以通過焊接來修復(fù)鑄造缺陷，但對(duì)于鑄鐵件，由于其材質(zhì)組織粗糙，可焊性差，焊接后焊材與鑄件母材很難融合。機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)的載體和裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。機(jī)床的結(jié)構(gòu)件和許多主要部件都是以鑄件為坯料的，因此鑄件是確保機(jī)床內(nèi)外部質(zhì)量達(dá)到要求的基礎(chǔ)件，它不僅影響機(jī)床外觀，更直接影響機(jī)床精度的穩(wěn)定性及機(jī)床的使用性能和壽命。筆者希望通過對(duì)鑄件缺陷及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，找出影響鑄件缺陷的主要因素，通過加強(qiáng)原材料把關(guān)、優(yōu)化鑄造工藝、強(qiáng)化關(guān)鍵工序質(zhì)量控制等一系列措施，提高鑄件產(chǎn)品質(zhì)量，提升機(jī)床精度穩(wěn)定性和使用性能。

1常見鑄件缺陷及產(chǎn)生原因

1.1冷隔及其控制方法

冷隔是鑄件上產(chǎn)生的縫隙，有的穿透鑄件有的則不穿透鑄件，其邊緣呈圓角狀，是金屬流充型過程中股匯合時(shí)產(chǎn)生熔合不良所導(dǎo)致。冷隔一般出現(xiàn)在薄壁處、遠(yuǎn)離澆道的寬大表面、激冷部位、金屬流匯聚位置。冷隔產(chǎn)生的原因主要有：①澆注速度過慢或者是澆注時(shí)金屬液的溫過低；②鑄造所采用的模具透氣性差，排氣困難，出氣冒口設(shè)計(jì)的尺寸過小且數(shù)量太少；③鑄造所采用的合金本身粘度大，流動(dòng)性變差；④鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，鑄件的中的薄壁太薄導(dǎo)致鑄件的鑄造性變差；⑤鑄造工藝設(shè)計(jì)不合理，鑄件中的大而薄的部位距離內(nèi)交道太遠(yuǎn)或者設(shè)置在鑄件的頂部；⑥澆道設(shè)計(jì)不合理，澆道截面積太小或者是內(nèi)澆道的位置設(shè)置不當(dāng)或數(shù)量偏少，以及直澆道的高度太低從而導(dǎo)致金屬液的靜壓頭太小。在大型薄壁鑄件的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的冷隔缺陷，通過提高澆注時(shí)金屬液體的溫度，使金屬液在較高的溫度下仍能保持順暢的流動(dòng)性，從而使得金屬液在到達(dá)缺陷位置時(shí)不會(huì)因溫度降低過快而發(fā)生凝固產(chǎn)生冷隔。也可以通過對(duì)熔煉過程中合金的配比進(jìn)行調(diào)整來改善金屬液的流動(dòng)性。同時(shí)，在鑄件容易產(chǎn)生冷隔的部位添加出氣棒，可促進(jìn)鑄型的排氣，防止在該部位產(chǎn)生較多的氣體無法快速逸出而阻礙金屬液的合流。最后，合理的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以促進(jìn)金屬液連續(xù)、平穩(wěn)地充型，在最短的時(shí)間內(nèi)充滿型腔，可有效避免冷隔等缺陷的產(chǎn)生。

1.2光堵修復(fù)鑄造缺陷方式

根據(jù)實(shí)際情況選用適當(dāng)?shù)呐浜线^盈量，冷裝、熱裝、或者擠壓，正反面或者單面騎縫螺栓鎖緊。這種修補(bǔ)方法適宜于修復(fù)較小范圍缺陷。（1）冷裝：即鑲堵制成后液氮冷卻至零下190度，收縮過盈量，然后裝配。（2）熱裝：即鑄件缺陷處加熱到180到200度，擴(kuò)脹加工部位，然后裝配。（3）擠壓：即常溫下通過強(qiáng)力擠壓的方式裝配。對(duì)于較大范圍缺陷修補(bǔ)，對(duì)應(yīng)做堵較大，為了保證鑲堵與鑄件本體長久配合穩(wěn)定性，堵一般做成沉頭形狀，沉頭部分做較大螺栓鎖緊鑲堵。堵的小頭部分與鑄件過盈配合，大頭部分與鑄件過渡配合或者間隙配合，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是便于安裝沉頭堵。選用光堵修補(bǔ)鑄件缺陷，堵與鑄件加工孔的表面粗糙度要求較高，一般在1.8~3.2之間。

1.3氣孔及其控制方法

氣孔是鑄件生產(chǎn)中另一種常見的缺陷。常產(chǎn)生在鑄件的表面、近表面或者內(nèi)部，呈長形、大小不一致的圓形或者其他不規(guī)則形狀。氣孔有的單個(gè)存在，有的聚集成片存在，且孔壁光滑呈白色，有時(shí)還會(huì)帶一層氧化后的渣皮。根據(jù)產(chǎn)生的形狀和生成原因的不同，可以分為氣孔、針孔、氣疏松，或者氣縮孔、氣泡。為減少鋁鑄件中的氣孔產(chǎn)生，提高鋁鑄件的性能，改善鋁鑄件產(chǎn)品的合格率，經(jīng)過實(shí)踐，可以通過以下方式來預(yù)防鋁或鋁合金鑄件中產(chǎn)生氣孔。（1）準(zhǔn)備步驟。熔煉前需認(rèn)真去除附著在爐料表面的污物，并且爐料在使用前需要進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般在300℃~500℃，預(yù)熱時(shí)間一般在2h以上，該過程能有效揮發(fā)水分和油污等。在正式開始熔煉前需要清理模具、工裝以及熔煉用表面油污等，一般采用在100℃~300℃進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后在表面涂防護(hù)涂料。對(duì)于新熔煉坩堝或有殘留物的舊坩堝前，也需對(duì)表面進(jìn)行清理，通常預(yù)熱溫度為600℃~750℃，保溫時(shí)間為1h~4h。（2）鑄造過程中，縮短鋁液在高溫下的持續(xù)時(shí)間，可明顯降低經(jīng)過低溫澆鑄的鑄件出現(xiàn)氣孔情況。若不可避免鋁液必須保存在較高溫度下，需要在鋁液的表面覆蓋一層熔劑，防止鋁液發(fā)生吸氣反應(yīng)。對(duì)于采用砂型鑄造工藝進(jìn)行加工鋁鑄件，從原料熔化到最后澆鑄時(shí)間應(yīng)不超過3小時(shí)；而使用金屬型鑄造的鋁鑄件澆鑄時(shí)間不超過5小時(shí)。（3）嚴(yán)格控制鋁鑄件熔煉過程中的濕度。鋁鑄件在鑄造過程中應(yīng)該采取有效的防濕、防潮措施，并嚴(yán)格對(duì)熔煉坩堝、工裝、模具等進(jìn)行預(yù)熱處理。（4）鋁合金熔體精煉除氣過程中，可以在熔體中加入除氣劑來制造大量的氣體，并通過改變分壓，促進(jìn)溶解在鋁液中的H2向氣泡擴(kuò)散，當(dāng)氣泡上浮至鋁液表面時(shí)，氫氣進(jìn)入大氣之中，達(dá)到除氫的目的。（5）提高H2在鋁熔體中的溶解度。采用高壓狀態(tài)下進(jìn)行凝固或快速凝固方法來增加H2在鋁熔體中的溶解度，鋁合金熔體析出過程中H2氣體受到阻礙，達(dá)到降低鑄錠中氣孔產(chǎn)生的目的。

2鑄件缺陷改進(jìn)措施

（1）保證鑄造工藝設(shè)計(jì)的合理性和規(guī)范性。鑄造工藝設(shè)計(jì)是鑄件生產(chǎn)的依據(jù)，也是影響鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵因素，工藝設(shè)計(jì)不合理會(huì)造成砂孔、縮孔、縮松、夾渣等鑄件缺陷。因此鑄造工藝設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工藝時(shí)，多向機(jī)械設(shè)計(jì)人員請(qǐng)教，盡可能多的了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)、精度、性能等方面的知識(shí)，知道每個(gè)鑄件的重要部位、高精度部位、高強(qiáng)度部位在那里，設(shè)計(jì)鑄造工藝時(shí)將這些綜合因素考慮進(jìn)去，合理選擇分型面和澆注位置，科學(xué)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冒口位置，盡量做到工藝的合理性和規(guī)范性。（2）控制好澆注溫度和速度。澆注溫度過低會(huì)產(chǎn)生氣孔、縮松、疏松、冷隔、澆不足等;澆注溫度過高會(huì)產(chǎn)生縮孔、粘砂等;澆注速度太慢會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔等;澆注速度過快易產(chǎn)生沖砂、氣孔等。澆注時(shí)要根據(jù)不同的鑄件要求選擇合適的澆注溫度，并做好測量和記錄。澆筑后鐵水包中的剩余鐵水，必須澆到回鐵水的鐵型中去，不準(zhǔn)并包。澆注要貫徹慢、快、慢的原則。要注意檔渣，包嘴要盡可能靠近澆口杯，澆口杯應(yīng)保持常滿，正常情況下不得中斷，不得引鐵水飛濺或產(chǎn)生漩渦。鑄型將滿時(shí)要慢澆。澆注速度還要根據(jù)鑄件的大小、形狀和壁厚區(qū)別對(duì)待。

結(jié)語

綜上所述，本文介紹了幾種常用的機(jī)械加工方式修復(fù)鑄造缺陷的方法，鑄件鑄造缺陷機(jī)械修復(fù)要根據(jù)機(jī)械專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新。鑄件難免出現(xiàn)鑄造缺陷，通過修復(fù)缺陷，使鑄件達(dá)到使用要求，滿足客戶需求，同時(shí)也會(huì)給公司降低損失。

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