铸件常见缺陷有缩松、缩孔与渗漏、气孔等,这些都会影响到铸件的质量,因此铸件质量控制,首先要解决这几个方面的问题。
1.解决影响铸件质量缩松、缩孔与渗漏的预防措施 气缸体铸件加工后进行水压试验,在螺栓孑L处时常出现渗漏。解剖后发现渗漏处有不同程度的缩松缺陷。缩松和缩孔都使铸件的实际强度降低。一方面是由于缩松和缩孔减小了铸件受力的有效面积,另一方面是在缩孔附近会产生应力集中现象,使此部位金属强度大为削弱,致使承受介质压力的气缸体铸件达不到耐压指标而渗漏。
(1)原因众所周知,灰铸铁因液一固状态的转变和温度的降低发生收缩,同时因石墨的析出发生体积膨胀,这两个因素叠加的结果决定铸件在凝固时是收缩还是膨胀。因此,缩松和缩孔的形成与液态收缩、凝固收缩、石墨膨胀、合金的性质及铸型的导热性有密切关系。
气缸体的螺栓孔部位一般均处于浇注位置的上方,是铁液最后的充填处,属于既得不到浇道补缩又无冒口补缩的“孤立热节”,易产生缩松、缩孔。从铸铁凝固理论来说,该处的砂型被高温铁液烘烤加热。散热条件差使该处的温度梯度小,凝固速度减慢,加重了糊状凝固特性;热节部位在液态收缩和凝固收缩时得不到浇冒口补缩;由于螺栓孔的结构与邻壁厚度相差悬殊,其冷却收缩不一致;此外,碳当量低、石墨化能力差、铸铁的收缩值大、膨胀量小,不利于铸件的自补缩。通过对气缸体螺栓孔处进行化学分析发现,最后凝固的螺栓孔(热节处)含c量低于邻壁,由于贫c造成自补缩的不利。以上原因促使螺栓处形成缩松缺陷。
(2)解决影响铸件质量气缸体螺栓孔渗漏的措施
1)控制碳当量和强化孕育处理。将训(CE)稳定在3.9%~4.1%,同时对铁液中的含磷量严格控制。磷对缸体的致密性和渗漏废品率的影响较大,当删(P)大于等于O.09%时,其螺栓孔渗漏废品明显上升。另外,必须加强孕育处理,严格控制组织中的共晶团数,使石墨充分析出,以利于自补缩和防止缩松。
2)在热节处安放冷铁。作用是:降低激冷部位的模数,使温度梯度变陡,使糊状凝固转变为逐层凝固方式;增加铸件某一部位的冷却速度,以细化组织;提高铸件表面的强度、硬度和耐磨性。冷铁的这些作用与冷铁的工作面积、厚度及其材质等有关。 一
置放冷铁解决气缸体缩松渗漏的方法在国内外的生产中经常采用。如Winter厂为减少缸筒部位的缩松,在曲轴箱、缸筒芯上安放两块带网眼的薄钢片,用螺钉固定于缸筒芯的圆弧面上;为消除螺孔内的缩松,在水套芯的形成螺孔凸缘的部位放置冷铁。
使用时应注意:内冷铁的表面必须洁净,不能有锈蚀或油污,以免铸件产生气孔缺陷。
3)提高铸型的质量。铸型的刚度大,则抵抗铸件收缩前膨胀的能力强,产生缩孑L、缩松的倾向降低;铸型的导热性能好,在浇注过程中金属的液态收缩大,创造了边浇边补缩的条件,使液态收缩和固态收缩不易向厚断面处集中,减小气缸体铸件缩孔、缩松的倾向。
4)合理的浇注条件和浇冒口设计。合理的浇注温度可提高铸件的补缩和自补缩能力。冒口不应放在热节上,而是应既靠近热节又远离热节。
2.铸件气孔的预防措施 气孔和针孔是气缸体在高压造型、采用高牌号、使用大量砂芯的生产中最常见的缺陷。导致气缸体产生气孔的因素很多,针对其影响因素应采取相应的合理防止措施。
1)合理的排气系统。这是消除气缸体气孔的关键。气缸体的生产中使用大量的砂芯,浇注时必然产生大量的气体。资料报道,1 kg砂芯可释放近15cm。的气体,而缸体砂芯的总重量有几十公斤,如果这些气体不能快速、及时、顺畅地排出型外,极易造成气孔缺陷。
对于粘土砂湿型气缸体的生产方式,其排气系统的排气最小总面积∑A排应大于浇注系统的最小总断面面积∑A滤,并以∑,4滤:∑A排=l:(1_3~1.8)为宜。实践证明,在不影响清理和起模的条件下,增加通气孔、加大局部通气孔、增设假型和在分型面上增加通气槽等加强排气的措施,对缓冲铸型浇注后瞬间产生的气体压力有明显的效果,使铸件气孔废品显著下降。
2)比压选择应合理。为保证铸件的尺寸精度,片面地追求高比压反而使型砂的透气性降低,易促进气孔缺陷的产生。
3)减少粘结剂、采用低氮树脂等措施。涂料和砂芯修补材料的不当使用,将促使铸件气孔的产生。一些厂家为防止粘砂和保证铸件的表面粗糙度,对砂芯上涂料或在铸型中喷射涂料,如果涂料烘烤不良,将促进气孔产生。为减少涂料引起气孔,必须选择发气量低且抗粘砂性能强的涂料。另外,改变芯砂粒度,取消涂料也是降低气孔的一种途径。如第一汽车制造厂生产的cA6102缸体,自从气门室芯及水套芯由热芯改为冷芯后,缸体气孔显著下降。
减少芯砂粘结剂的加入量、采用低氮树脂、热芯都是减少气孔的有效方法。糊精膏、修补砂等强发气材料尽可能不用或少用。特别是这些材料在生产中未干透时,对铸件产生气孔的危害极大。 、
4)合理的型砂水分、温度和煤粉含量。型砂中水分、煤粉或其他有机物含量过多,当金属液与铸型界面发生化学反应时,型腔的气体压力将增加,气体易进入铁液内而导致铸件气孔缺陷。因此合理的型砂水分和煤粉含量是预防气孔的保障之一。
如型砂温度过高,砂型表面水分将很快蒸发,并形成一股较强的热潮气流经浇道和通气孔冲向型外,当此气流遇到冷砂芯时,在其表面凝结了大量水蒸气,从而增加了铸件浇注时型内的气体压力,也将导致气孔缺陷的增加。
5)向热芯砂等制芯材料中加入氧化铁粉。产生皮下气孔和针孔的主要原因之一是树脂砂中的尿素衍生物与Fe接触时,尿素衍生物分解出NH,。在缺乏空气时,NH,分解为N和H;NH。也可燃烧成N和H:O。H:O又能继续分解为H和O。N和H在高温铁液的压力作用下被熔于铁液中,在铸件表皮已凝固时,气体无法外逸,就极易产生气孔缺陷。
在生产中,常在热芯砂等制芯材料中加入氧化铁粉来防止铸件气孔,可产生立竿见影的效果。由于氧化铁粉和砂粒受铁液作用之后,形成低熔点的氧化膜,增大了铁液的界面压力,阻止了热芯中N等气体与铁液的接触,从而防止了气孔的产生。
6)对于铁液中的Mn、Al、rri、s等微量元素应严加控制。Al的存在能提高铁液中N与H的溶解度,促使铁液吸入更多的N和H,使铸件产生气孔;炉料中Mn、s含量高时,铁液中的s以Fes的形态与Mn发生化学反应产生MnS。而当MnS的含量较高时,MnS很容易溶于含有Fe()、MnO的渣中,使渣的熔点降低至铸铁共晶温度以下,而与析出的石墨反应生成CO气体,使铸件产生气孔。
另外,合理的浇注系统设计,使浇注时铁液平稳充型,减少铁液的喷射,降低铁液紊流倾向,防止气体的裹入,也是降低气孑L缺陷的途径之一。
总之,提高气缸体铸件质量,降低铸件废品,必须严格控制铸造生产的每一个环节。只有掌握了铸件生产的规律,提高生产技术水平和利用先进的技术、设备,才能更好地生产出高质量的铸件。