鑄造缺陷分析及工藝優化措施

郝明閃

摘要：現階段，我國的鑄件質量工藝有了很大進展，本文針對目前鑄件質量的現狀，對一年來的鑄件廢品情況進行統計，分析鑄件缺陷及其產生的主要原因。對照工藝規程要求，找出影響鑄件質量的關鍵環節及主要因素。提出工藝優化、設置質量控制點、控制澆注溫度及速度、保證原材料質量等具體具體改進措施及方法，從而減少鑄件缺陷的產生，降低鑄件廢品率，提高鑄件產品質量。

關鍵詞：鑄造缺陷;工藝過程;關鍵環節;主要因素;工藝優化

引言

鋼鑄件可以通過焊接來修復鑄造缺陷，但對于鑄鐵件，由于其材質組織粗糙，可焊性差，焊接后焊材與鑄件母材很難融合。機床是先進制造技術的載體和裝備工業的基本生產手段，是裝備制造業的基礎設備。機床的結構件和許多主要部件都是以鑄件為坯料的，因此鑄件是確保機床內外部質量達到要求的基礎件，它不僅影響機床外觀，更直接影響機床精度的穩定性及機床的使用性能和壽命。筆者希望通過對鑄件缺陷及其產生的原因進行分析，找出影響鑄件缺陷的主要因素，通過加強原材料把關、優化鑄造工藝、強化關鍵工序質量控制等一系列措施，提高鑄件產品質量，提升機床精度穩定性和使用性能。

1常見鑄件缺陷及產生原因

1.1冷隔及其控制方法

冷隔是鑄件上產生的縫隙，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產生熔合不良所導致。冷隔一般出現在薄壁處、遠離澆道的寬大表面、激冷部位、金屬流匯聚位置。冷隔產生的原因主要有：①澆注速度過慢或者是澆注時金屬液的溫過低；②鑄造所采用的模具透氣性差，排氣困難，出氣冒口設計的尺寸過小且數量太少；③鑄造所采用的合金本身粘度大，流動性變差；④鑄件結構設計不合理，鑄件的中的薄壁太薄導致鑄件的鑄造性變差；⑤鑄造工藝設計不合理，鑄件中的大而薄的部位距離內交道太遠或者設置在鑄件的頂部；⑥澆道設計不合理，澆道截面積太小或者是內澆道的位置設置不當或數量偏少，以及直澆道的高度太低從而導致金屬液的靜壓頭太小。在大型薄壁鑄件的生產過程中產生的冷隔缺陷，通過提高澆注時金屬液體的溫度，使金屬液在較高的溫度下仍能保持順暢的流動性，從而使得金屬液在到達缺陷位置時不會因溫度降低過快而發生凝固產生冷隔。也可以通過對熔煉過程中合金的配比進行調整來改善金屬液的流動性。同時，在鑄件容易產生冷隔的部位添加出氣棒，可促進鑄型的排氣，防止在該部位產生較多的氣體無法快速逸出而阻礙金屬液的合流。最后，合理的澆注系統設計，可以促進金屬液連續、平穩地充型，在最短的時間內充滿型腔，可有效避免冷隔等缺陷的產生。

1.2光堵修復鑄造缺陷方式

根據實際情況選用適當的配合過盈量，冷裝、熱裝、或者擠壓，正反面或者單面騎縫螺栓鎖緊。這種修補方法適宜于修復較小范圍缺陷。（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，擴脹加工部位，然后裝配。（3）擠壓：即常溫下通過強力擠壓的方式裝配。對于較大范圍缺陷修補，對應做堵較大，為了保證鑲堵與鑄件本體長久配合穩定性，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，這樣做的優點是便于安裝沉頭堵。選用光堵修補鑄件缺陷，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

氣孔是鑄件生產中另一種常見的缺陷。常產生在鑄件的表面、近表面或者內部，呈長形、大小不一致的圓形或者其他不規則形狀。氣孔有的單個存在，有的聚集成片存在，且孔壁光滑呈白色，有時還會帶一層氧化后的渣皮。根據產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生，提高鋁鑄件的性能，改善鋁鑄件產品的合格率，經過實踐，可以通過以下方式來預防鋁或鋁合金鑄件中產生氣孔。（1）準備步驟。熔煉前需認真去除附著在爐料表面的污物，并且爐料在使用前需要進行預熱，預熱溫度一般在300℃~500℃，預熱時間一般在2h以上，該過程能有效揮發水分和油污等。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℃進行預熱，預熱后在表面涂防護涂料。對于新熔煉坩堝或有殘留物的舊坩堝前，也需對表面進行清理，通常預熱溫度為600℃~750℃，保溫時間為1h~4h。（2）鑄造過程中，縮短鋁液在高溫下的持續時間，可明顯降低經過低溫澆鑄的鑄件出現氣孔情況。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，防止鋁液發生吸氣反應。對于采用砂型鑄造工藝進行加工鋁鑄件，從原料熔化到最后澆鑄時間應不超過3小時；而使用金屬型鑄造的鋁鑄件澆鑄時間不超過5小時。（3）嚴格控制鋁鑄件熔煉過程中的濕度。鋁鑄件在鑄造過程中應該采取有效的防濕、防潮措施，并嚴格對熔煉坩堝、工裝、模具等進行預熱處理。（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，促進溶解在鋁液中的H2向氣泡擴散，當氣泡上浮至鋁液表面時，氫氣進入大氣之中，達到除氫的目的。（5）提高H2在鋁熔體中的溶解度。采用高壓狀態下進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，達到降低鑄錠中氣孔產生的目的。

2鑄件缺陷改進措施

（1）保證鑄造工藝設計的合理性和規范性。鑄造工藝設計是鑄件生產的依據，也是影響鑄件質量的關鍵因素，工藝設計不合理會造成砂孔、縮孔、縮松、夾渣等鑄件缺陷。因此鑄造工藝設計人員在設計工藝時，多向機械設計人員請教，盡可能多的了解機床的結構、精度、性能等方面的知識，知道每個鑄件的重要部位、高精度部位、高強度部位在那里，設計鑄造工藝時將這些綜合因素考慮進去，合理選擇分型面和澆注位置，科學設計澆注系統和冒口位置，盡量做到工藝的合理性和規范性。（2）控制好澆注溫度和速度。澆注溫度過低會產生氣孔、縮松、疏松、冷隔、澆不足等;澆注溫度過高會產生縮孔、粘砂等;澆注速度太慢會產生澆不足、冷隔等;澆注速度過快易產生沖砂、氣孔等。澆注時要根據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，澆口杯應保持常滿，正常情況下不得中斷，不得引鐵水飛濺或產生漩渦。鑄型將滿時要慢澆。澆注速度還要根據鑄件的大小、形狀和壁厚區別對待。

結語

綜上所述，本文介紹了幾種常用的機械加工方式修復鑄造缺陷的方法，鑄件鑄造缺陷機械修復要根據機械專業知識和工作經驗，不斷創新。鑄件難免出現鑄造缺陷，通過修復缺陷，使鑄件達到使用要求，滿足客戶需求，同時也會給公司降低損失。

參考文獻

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