鑄件夾渣缺陷的防治

■ 崔希文

澆注時，熔渣隨液體金屬進入型腔，形成了鑄件的夾渣缺陷。在鑄造生產中，有很多鑄件（見圖1）都是因為出現夾渣而報廢的，尤其是在一些要求較高的機床液壓件的生產上，夾渣成了鑄件致廢的一個主要原因。鑄件出現夾渣的原因很多，有熔煉、澆注操作、造型工藝方面的原因，也有澆注系統設置方面的因素等。

1. 熔煉過程中除渣措施

鑄鐵在熔煉過程會有許多渣子產生，人們總希望在鐵液進入澆包之前能徹底地實現渣、鐵分離。一方面，渣子進入澆包也就增加了被充入型腔的危險，另一方面在澆包中進行扒渣操作會降低鐵液的溫度，因此鑄鐵熔煉中的放渣操作就顯得特別重要。

在沖天爐內，由焦炭的灰分、砂粒及爐襯剝落耐火材料等熔成黏度很大的熔渣，不易排出。在熔煉時加入適量的石灰石造渣劑，在爐內遇熱分解為CaO后，與爐渣反應生成低熔點的鹽類物質即熔渣，這些熔渣會隨著鐵液一起流到前爐中，由于密度不同，會發生分層，熔渣漂在上部，熔煉一段時間后應及時打開前爐的出渣孔進行放渣，實現渣、鐵分離。如果造渣劑不足，渣子會變得黏稠，不易流出。

熔煉時，應適當提高鐵液溫度。鐵液溫度低，渣子黏稠不易放出；鐵液溫度太低，金屬液中的渣子要浮至金屬液的上部所遇到的阻力較大，也難去除掉。

2. 澆注過程中的除渣措施

鐵液由前爐流入澆包，部分渣子難免會隨之而入。那么澆注前，必須把澆包中的熔渣全部除盡，以免熔渣進入鑄型造成夾渣缺陷。具體地說就是在澆包中進行“扒渣”作業。

進行扒渣操作時，比較有效的辦法是首先要在澆包金屬液的表面撒集渣劑，使渣子與半熔的集渣劑黏在一起，然后即可用鐵棍挑出或扒出。常用的集渣劑主要是珍珠巖或火山灰。珍珠巖是較理想的集渣劑，我國南方一些工廠習慣用稻草灰作集渣劑。稻草灰對金屬液有保溫作用，但對爐渣的集渣效果較差（對爐渣有輕微的激冷作用）。北方的某些小廠習慣在澆包內金屬液表面撒干砂。干砂雖然對漂浮的熔渣有一定的激冷作用，使渣子開始凝結，但干砂完全不熔，對爐渣的集渣作用甚小。

進行澆注操作時，要有專人拿著擋渣棒將渣子挑出或擋住，以免熔渣充入型腔形成夾渣缺陷。澆注時要避免斷流現象，否則會使直澆道不能保持充滿狀態，就會破壞澆注系統的撇渣作用，使那些本該滯留在澆口杯中的熔渣進入直澆道，從而進入型腔，使鑄件產生夾渣缺陷。

圖1 產生夾渣缺陷的鑄件實物

3. 造型操作中的除渣措施

比較明顯的渣子，可通過人工擋渣避免其進入鑄型型腔，而有些渣子比較細小，很難察覺，澆注時稍有不慎，就會充入型腔，致使鑄件產生夾渣缺陷。對于這些渣子，就只有利用澆注系統的除渣功能進行撇除了。

（1）某些澆注系統本身就有可能產生夾雜物，或促使鑄件出現夾渣缺陷。如：澆口中的擋渣壩若擋不住熔渣或浮渣，就會使其流入直澆道。設計澆口杯時，應避免金屬液在澆口杯中產生旋渦，必須使渣子留在澆口中。

（2）澆口開設時要控制好內澆道、橫澆道的截面形狀。擋渣是橫澆道的主要作用，其截面多為高梯形或圓頂梯形，金屬液在橫澆道中水平方向流動時，熔渣較容易上浮而留在橫澆道上部，純凈的金屬液由下部進入型腔；內澆道截面形狀一般為扁平梯形，其造成的吸動區域小，有助于橫澆道發揮擋渣作用。

（3）第一排內澆道至直澆道的距離即橫澆道的長度要控制好，不得太短，要讓金屬液中渣子有時間浮至橫澆道的上方。

4. 采用特殊形式的澆注系統

采用一般的澆注系統其除渣性能有限，而在生產一些對夾渣缺陷限制較為嚴格的鑄件時，就必須選用一些具有顯著除渣功效的特殊形式的澆注系統。如采用緩流式橫澆道、阻流式澆注系統，或在橫澆道加設集渣包等，以提高澆注系統的除渣效果。

（1）在比較重要而復雜的中小型鑄件的成批或大量生產中，常采用緩流式橫澆道來提高除渣效果。在大批量生產且擋渣要求較高的鑄件時，也可采用阻流式橫澆道。

（2）在重要的大中型鑄件生產中常采用帶有離心式集渣包的澆注系統，即在橫澆道和內澆道之間加設一離心式集渣包，金屬液沿集渣包切向引入時，在集渣包內形成旋轉運動，借助于離心力、上浮力的作用使渣子聚集在集渣包的上部中心處，這種澆注系統除渣效果很好。

（3）在高要求厚壁小件生產中可將離心式集渣包與冒口的設計結合起來，起到補縮、除渣雙重效果，提高鑄件出品率。

集渣包內儲有較多的高溫金屬液，只要在具體參數設計時，滿足冒口補縮的條件，即可同時使其具有冒口的作用，對鑄件進行補縮，避免產生收縮缺陷。

圖2為臺鉆導向套零件的鑄造工藝，要求材質為HT200。工藝設計時采用一型4件、對角分布，4個零件中間設置一集渣包。金屬液通過直澆道、橫澆道、集渣包、內澆道進入型腔。集渣包兼有除渣、補縮雙重功效，既避免了導向套鑄件產生收縮缺陷，又根治了其夾渣缺陷的產生。

（4）對于厚壁鑄件需要加設冒口進行補縮時，盡量采用澆口、冒口配合的辦法來排除型腔中的渣子。澆口用來引導金屬液平穩、連續地充滿型腔，并去除一部分渣子，型腔充滿后漂浮在金屬液上表面的未被撇出的一些渣子隨著液流進入溢流冒口中，從而保證型腔內金屬液的純凈。冒口溢流技術有耳冒口溢流或飛邊冒口溢流兩種。

圖3為剪板機軸套零件的工藝示意，金屬液從圖示澆注系統引入，平穩地充滿型腔，漂浮在金屬液面上的渣子隨著液流進入溢流耳冒口內，避免了軸套鑄件夾渣缺陷的產生。由于耳冒口冒口頸寬度大，排渣去氣的效果顯著。

圖2 導向套工藝

圖3 軸套工藝示意

5. 結語

熔煉操作時要及時“放渣”，澆注操作前要做好“扒渣”，澆注過程中要進行“擋渣”，同時，要根據零件的具體情況設置合理的澆冒口系統等，每一環節都要嚴格把關，才能防止熔渣充入型腔，避免鑄件夾渣缺陷的產生。