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      行業新聞
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      圖文解析,鑄鋼件熱裂的產生原因及有效防止措施
      作者: 發布于:2020-5-4 10:42:23 點擊量:

       根據上述分析可見,影響鑄件形成熱裂的因素是多方面的。因此,當考慮防止熱裂的措施時,不能從單方面的影響因素著手解決,需結合具體情況進行綜合分析,從而采取相應辦法方可。

      1、鑄件結構
      鑄件結構設計不合理,往往是熱裂產生的原因之一。所以,在設計鑄件時應注意以下幾點:
      a、兩截而相交處不要設計成直角拐彎,須設有圓角。圓角的形狀、大小視鑄件的交接情況確定。圖7舉例說明同一用途的兩種鑄鋼件結構。圖7(a)所示結構由于兩截面交接成一直角拐彎,形成了熱節,造成收縮應力易于此處集中和熱裂的形成。若改為圖7 (b)所示圓弧形結構后,熱裂即被消除。
       

       

                   
      b、盡量減小并分散熱節點,避免采用十字交叉的截面,在條件允許的情況下,應將交叉的截面錯開。圖8、9、10是各種連接形式的合理與不合理結構的對比實例。

       

       

      c、必須在鋼件上采用不等厚度的截面時,應使鑄件各部分收縮時彼此不發生阻礙。例如手輪、齒輪等輪類鑄件除在轉角處做出圓角外,必要時可將輪輻做成彎曲狀見圖11。 


      2、鑄造工藝設計
      a.液體金屬經過內澆口進入型腔后,靠近內澆口的鑄件冷卻較慢,形成鑄件上的薄弱區,因而較易產生熱裂。有時,鑄件收縮可能受到澆口阻礙而產生熱裂。尤其是為了使金屬液均勻澆入,應用復雜而且相連的澆口時,危險就更大。
      如何比較合理地設置內澆口,可參照圖12、13、14所示的改進方式進行設置。
       

       

       

       


      b、在壁厚不均勻的截面交接處,常常產生熱裂,為消防這類缺陷,經用戶同意可以在這些部位設置工藝筋(見圖15)。


      防裂工藝筋不僅可以提高鑄件熱裂部位的強度,更主要是能起散熱作用,從而減緩“熱點”集中程度,緩解熱裂的產生。工藝筋設置時,要注意不宜太厚,一般為相應部位壁厚的1/3左右,否則也會導致熱裂的產生(見圖16)。
       


      同時,還應處理好工藝筋的形狀,必要時再在此筋中增設工藝孔(見圖17)。

      3、制殼工藝方面
      提高型殼的退讓性,以減少收縮阻礙,有利于減少熱裂傾向,而影響退讓性的因素有:粘結劑的類型和性能、耐火材料、硬化劑種類和制殼工藝等。因此,在滿足強度的情況下,應盡量減少型殼的層數,對個別情況特殊的鑄件,可將加固層的水玻璃密度適當調低至1.32,并采用氯化氨硬化工藝。

      4、合金成分、熔煉工藝的調整與精煉
      a、在不影響鑄件使用性能的前提下,可適當調整合金的化學成分,縮小凝固溫度范圍,減少凝固期間的收縮量或選擇抗裂性較好的接近共晶成份。例如:在鑄造牌號為ZG45#的扳手體鑄件時,由于這一類鑄件易產生熱裂,調整其化學成分有利于對熱裂的防止。調整方法為在牌號規定范圍內,將碳取下限值0.42-0.44%,硅取上限值0.45%,適當提高至0.8-0.9%,硫、磷控制在0.04%以下。

      b、對碳鋼及合金鋼進行微合金化和變質處理,可以明顯提高鑄鋼件的抗裂強度。加入稀土元素、或其他元素即能達到此目的,加入量一般均在0.3%以下。元素可以單獨加入,也可以幾種元素同時加入,常用的元素有釩、鈰、鈣、鈦、鈮等。這種方法能使鑄鋼晶粒細化與減少夾雜物,從而改變了鋼的一次結晶過程,增強了鑄鋼件的抗裂性能和機械性能。如在ZG25#碳鋼中加入0.5-0.2%的稀釋成0.2%的釩可使晶粒細化,消除粗大的魏氏組織;向鉻、鎳、銅鋼中加入0.05-0.1%的鈰可以消防柱狀晶組織;向ZG2Cr13和ZG1Cr18N19鑄鋼中加入0.15%鈰能消防晶界夾雜,促使硫化物夾雜分布均勻;因而提高了鑄鋼的抗裂性。

      c、改進鑄鋼的脫氧工藝,能提高鑄鋼的抗裂性能。鑄鋼件晶界的氧化夾雜物是熱裂形成的主要原因之一。提高脫氧效果,減少氧化夾雜物并改變其分布狀態可以減少鑄鋼熱裂傾向。實驗證明,采用綜合脫氧比單獨進行脫氧的效果地好得多。這是因為脫氧產物的尺寸要比單獨脫氧時大得多,因而有利于鋼液將脫氧產物排除。
      綜合脫氧方法:碳鋼和低合金鋼先加錳與硅預脫氧,以鋁終脫氧。不銹鋼鋼用硅鈣粒子與石灰進行擴散脫氧,然后再用塊狀硅鈣作沉淀終脫氧,最理想的辦法是采用多元復合脫氧劑。

      d、控制鑄鋼的結晶過程,使初晶組織細化,減少熱裂傾向。采用懸浮澆注法,即在鋼水澆注的同時通過澆口或其他通道加入細顆粒金屬粉末使初晶組織細化。例如ZG35#碳鋼澆注時加入2%的錳鐵粉:澆注鉻鉬合金鋼時加入粒度0.1毫米的鉬粉,均有細化晶粒,提高機械性能減少鑄件產生熱裂缺陷的作用。

      5、澆注條件方面
      澆注方面防止熱裂的主要措施是采用高溫出爐、低溫澆注,澆注速度先快后慢的原則。但考慮到降低澆注溫度,對于薄壁件易產生冷隔、澆不足等缺陷,所以根據鑄件結構特點,應分別按以下方法生產為好。

      a、在澆注薄壁與桿狀(扳手、連接桿、鉗子)鑄件時,鋼水的澆注溫度控制在1540℃左右,型殼的溫度大于650℃,即要求紅殼澆注。

      b、對于壁厚大于20毫米的鑄件,鋼水的澆注溫度選擇在1530℃左右,型殼的溫度在400℃以下,甚至可冷殼澆注。這樣有利于鑄件在熱裂危險期的結殼強度提高。

      c、當遇到壁厚不均勻的鑄件,鋼水的澆注溫度取1540℃ .型殼的溫度在400-500℃左右,但必須嚴格執行先快后慢的澆注方法。鑄件澆注后待鋼液凝固后,應將壁厚部分的型殼先清除,讓這部分先冷卻,以達到鑄件收縮均勻之目的。以上是針對容易產生熱裂的碳鋼鑄件采取的措施,不銹鋼鑄件可參照進行,但澆注溫度需適當提高30-60℃左右。 

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