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树脂砂工艺生产铸钢件,最头疼的热裂缺陷,从四个方面出手解决!

作者:超级管理员 时间:2022-05-19 10:04:27 点击:89 次

   用树脂砂生产薄壁、形状复杂的铸钢件时,最容易产生的一种缺陷是热裂。  
 
        造成热裂的主要原因如下:  
1、使用树脂砂流动性好,易紧实;树脂加入量少,砂粒上包覆的粘结剂膜薄,这样砂粒受热膨胀,砂芯、砂型的热膨胀率会比水玻璃砂芯(型)高。  
 
2、树脂砂受热后,在还原性气氛下树脂炭化结焦而形成坚硬的焦炭骨架,能提高砂芯热强度(如1000℃时树脂砂的抗压强度是水玻璃砂的5"10倍),严重阻碍砂芯(型)退让。呋喃树脂中糠醇的含量越高(氮含量越低),铸件的热裂倾向越大,因为糠醇提高了树脂的热分解温度,降低了树脂的热分解速度,从而降低了砂型或砂芯的溃散性,使砂型或砂芯更加阻碍铸件收缩,造成铸件热裂倾向加重。由于铸钢凝固时液一固两相区的区间较宽,因此呋喃树脂砂铸钢时更易产生热裂缺陷,尤其是框架结构件。  
 
3、用呋喃树脂砂时,采用对甲苯磺酸作催化剂会增硫,从而加大热裂倾向性。高温金属凝固时产生的收缩受到砂芯(型)较大的阻力,使铸件产生应力和变形,而合金表面增硫,又降低了抗热裂的能力。当应力或变形超过合金在该温度下的强度极限或变形能力时,就会形成热裂。
  为使树脂砂,尤其呋喃树脂砂避免或减少热裂,可采取以下几个方面的措施:
  ①合金方面
  (1)控制铸件的含硫量,宜在0.03%以下,并且避免铸件中出现Ⅱ型硫化物。(铸钢件中的硫化物呈三种形态,即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布,呈断续状,容易引起铸件热裂。)通过调整锰硫比来改变硫的分布型态。
  (2)对于碳钢件,应使S+P≤0.07%,因为硫与磷的叠加作用,使热裂倾向性增加。
  (3)用A1脱氧时,应将铝的残留量A1残留控制≤0.1%;过高的A1残量,有利于形成A12S3,甚至可能形成A1N,使钢的断口呈现“岩石状”,大大降低铸钢件的抗热裂能力。
  (4)使钢的晶粒能细化。如在钢液中加入稀土和硅钙,既可脱氧、脱硫,又可以细化晶粒。对NiCrMoV钢的测定表明:在相同的条件下,经稀土+硅钙处理的钢液,较之未处理的钢液,其抗裂能力高2倍以上。    
       ②铸造工艺方面  
  (1)在满足铸件的充填性的要求时,尽量降低钢液的浇注温度。对0.19%C的碳钢,在1550℃时浇注比在1600℃时浇注,其抗热裂能力几乎高一倍。
  (2)对于薄壁铸件,宜采用较高的浇注速度。如对某铸钢件,重量为125Kg,壁厚为15mm,浇注时间为14秒时不出现热裂;延长至40秒就观察到裂纹。
  (3)在铸件易发生裂纹处设置防裂筋,是防止铸钢件热裂的有效措施。
  (4)及时松箱,也有助于减少热裂,因为可以减少铸件的收缩应力。  
  ③造型材料方面  
  (1)降低树脂加入量,或对树脂改性,使树脂具有热塑性,让呋喃树脂在高温时不结焦或少结焦,从而保证其有良好的高温容让性。
  (2)在呋喃树脂砂中加入附加物,使树脂砂具有热塑性;或者在收缩受阻最严重处,加入木粉、泡沫珠粒;或者在铸型中相应部位放塑性好的退让块,提高其高温退让性。
  (3)采用磷酸固化剂。因为磺酸类固化剂容易引起铸件表面渗硫,在铸件表面引起微裂纹,成为龟裂源。
  (4)使用热膨胀系数较小的造型材料,如用铬铁矿砂等代替石英砂等。
  (5)减薄砂芯(型)的砂层厚度,如采用中空砂芯。例如:某类阀门铸件,仅仅通过减薄型芯砂层厚度,改变芯骨的连接方法,就消除了铸件的热裂缺陷。
  (6)在易产生裂纹的地方合理使用冷铁或找其它激冷措施。
  (7)采用能有效减少渗硫的涂料。
  ④铸件结构方面铸件的形状与尺寸是由设计者决定的,生产方无法改变。但是,对于园角的大小,壁厚过渡处的处理等,可以与有关设计部门协商,按照铸造生产要求作适当修改。上述几方面的因素对铸钢件热裂都有影响,但对于某一具体铸件,可能只有其中的部分因素是主要的。

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