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低劣的熔炼质量导致铸铁砝码缺陷该如何弥补
时间:2021/2/22 12:09:58 点击次数:132

低劣的熔炼质量导致铸铁砝码缺陷该如何弥补 说明:

摘要:铸铁砝码缺陷,诸如氧化夹杂物、气孔、缩孔及宏观缩孔,通常都是由低劣的熔炼质量引起的。在熔炼中,有9种常见的错误应当避免,否则,成品部件的缺陷将不可避免,甚至在浇注之前就已存在。概述铸铝厂在熔炼和浇注时出现的偏差,就会降低熔融金属和铸铁砝码的质量。从“热的方面”来说,错误的根源在于:熔化过于缓慢、加入冷金属、薄壁回炉料接触火焰、熔化温度高、不适宜的炉体涂层、炉体维修质量差、坩埚的反应、对熔液的错误处理以及浇注时形成紊流。

1不希望出现的固溶体破坏了铸态结构

坯料和回炉料熔化缓慢,使得炉中长时间处于胶着状态。铝及合金元素的氧化物无法从液态金属中完全析出,而留在熔液中,最终形成蚕茧状的氧化皮(见图1)。熔融金属损失较大,同时形成偏析。因此,应该避免出现膏状相。膏状相会长时间滞留在超过自身熔化能力的装料过多的炉内,发生这种情况是因将电阻熔化炉仅作保温炉使用。在合金“偏析因素”的作用下,板状铁素体晶体会长大,从而割裂了均匀的组织(见图2),同时严重地破坏了铸态结构中力的流向。力线集中在板状物的边缘,形成应力峰,这大大降低了延伸率,导致铸铁砝码受到动载荷作用时出现早期宏观裂纹。这种铁素体固溶体板状体阻碍了铸铁砝码内部的补缩。加人冷坯料和回炉料使熔液局部降温,阻断了坯料和回炉料从熔液中正常析出的氧化“管路”。如果存在锰的话,甚至会发生偏析,这将促使析出硬晶体,从而形成10lOOp,m大小的A1FeMnSi晶体。它将以碎片状或致密的六方晶体状(见图3)存在于铸态组织中,其显微硬度为200750HV,而致密六方晶体的最高硬度值达到1000HV

2合理改变熔化过程

小鱼鳞片状的回炉料接触到熔化火焰时,会产生剧烈的氧化反应,由此生成的氧化皮依次形成如图4所示的簇状物。这种封闭结构的氧化皮将滞留于熔液中。盐基溶剂可能有助于避免熔融金属产生氧化皮。在这种情况下,即:无法用合适的炉子来熔化切屑或碎炉料时,该工作就应外包给熔炼厂。铝熔液在温度超过8O0℃时将遭到破坏。随着温度的升高,尤其是当熔炼炉或浇包外的湿度较大时,会加剧氢的吸收和氧化物的形成。在熔液由液态向固态的凝固过程中,溶解氢的间隙处会形成气孔。这些气孔正好在氧化物的周围形成,而氧化物充当晶核的作用(见图5)。与熔液直接接触的浇包和工具应当单独预热,预热有可能达到熔炼时的温度。在熔液处理和浇注时,应避免拖延。如果在浇注中使用的是涂覆工具和保温材料,就不必预热到那么高的温度。

3避免产生不必要的反应

不合适的炼铝耐火炉衬会与熔融金属发生反应,反应物会污染熔液,金属还会渗入炉衬。如果采用耐火材料,则应考虑铝的酸碱性。业已证明:含85%以上A1O的材料为合适的材料。此外,尤其应选择大密度、高熔点的耐火材料作为A1MgSi熔液的炉衬材料,因为它可防止渗漏。不洁净的炉体会促使氧化物产生结晶(见图6),形成氧化物晶体,如:氧化铝(A10)、氧化镁(MgO)、尖晶石(MgA1O)、氧化水合物(OA1OH)、氧化锆(ZrO)或氧化硅(SiO)。对具有正常进风口的熔炼炉而言,炉内熔化温度在700℃、25h后,或在800~C7h后,会生成氧化物晶核。为了避免在熔液内产生硬质夹杂物,清理的间隙时间应更短些。为了防止熔炼炉或保温炉与铝熔液发生反应,坩埚应在使用前数小时,即温度约800~C时进行退火。该工艺同样适用于粘土石墨炉和碳化硅炉。炉体材料或熔液的反应物在铸态结构中生成夹杂物,特别是铸铁砝码的内补缩被破坏,产生缩松,甚至宏观缩孔(见图7)。熔液中的反应物也会使铸态组织生成夹杂物,因其呈黑色,故称为黑色夹杂物。

铸铁砝码

4低压密度试样揭示熔液质量

用喷枪或低速旋转的叶轮对熔液进行除气处理,会使熔池液面产生剧烈的动荡。除气所产生的上升气泡不得将液面搅成熔融金属。不充分的变质处理和晶粒细化也会破坏熔液。通过低压密度试验,便可监测到处理中熔液的质量变化情况。图8是质量密度为260gcmA1Si7Mg03的处理曲线,这是由250ppm的锶在780℃下精炼而成的。该质量密度最后下降到约234gcm。处理好熔炼问题便改进了其质量:熔液质量密度再次上升并达到所需的255gcm。这种叶轮除气技术(氮气或氩气)已被广泛使用,它可在短时间内提高熔液的质量。这是一种唯一能在高压密封环境下生产优质无缺陷铸铁砝码的方法。

用钠变质处理熔液应当更加谨慎,要保证钠的快速扩散,同时避免铸铁砝码表面产生针孔(见图9)。过分变质处理,哪怕是部分浸没钟式炉的变化都会在晶界富集铁并生成固溶体沉淀,因此应当加以限制。铝熔液在浇注时,液流应呈平滑的层流状,必须避免紊流浇注。采用适当的导流装置,可以避免熔液自由流淌。紊乱的融流不但会带入空气,而且还会连续地形成融流管状氧化物。对此,铸造厂在生产大型铸铁砝码和可焊压力模具铸铁砝码时,应当特别给予关注。低压密度试样再次证明:熔液不恰当的浇注是如何影响熔液质量的。例如,质量密度为265gcm的熔液,从熔炼炉中以自由倾泻式倒入浇包(落点高度为21n1),熔液以这种紊流方式倒人浇包后,其质量密度只有243gcm。采用经计算的导流装置将熔液倒入浇包时,浇包中的熔融金属的质量密度值为255gcm

5采取预防措施提高生产率

铸铝厂在熔炼和浇注时应避免上述错误,以便从一开始就为制造高质量的铸铁砝码打下稳固的基础,从而降低废品率,提高生产率。与此同时,重要的是要意识到现有条件的局限性,不是所有事情都要在本企业完成。如:熔炼小尺寸的回炉料时,可利用重熔厂的专用设备进行重熔,不然的话,就要进行自我的设备投资。特别对铸造厂而言,检查并优化清理与维修间隔时间,非常重要。

以上是低劣的熔炼质量导致铸铁砝码缺陷该如何弥补的详细介绍!

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