用樹脂砂(shā)生産薄壁、形狀複雜的鑄鋼件時,zui容易産生的一種缺(quē)陷是熱裂。
造成熱(rè)裂的主要原因如下:
1、使(shǐ)用樹脂砂流動性好,易緊實;樹脂加入量少,砂粒上包(bāo)覆的粘結劑膜薄,這樣砂粒(lì)受熱膨(péng)脹,砂芯、砂型的熱膨脹率會比水(shuǐ)玻璃砂芯(型)高。
2、樹脂砂受熱後,在還原性氣氛下樹(shù)脂炭化結焦而(ér)形成堅硬的焦(jiāo)炭骨架,能提高(gāo)砂芯熱強度(如1000℃時樹脂砂(shā)的抗壓強度是(shì)水玻璃砂的5"10倍),嚴重阻礙砂芯(型)退讓。呋喃樹(shù)脂中糠醇的含量越(yuè)高(氮含量越低),鑄件的熱裂傾(qīng)向越大,因為糠醇提高了樹脂(zhī)的熱分解溫度,降低了樹(shù)脂的熱分解速(sù)度,從而降(jiàng)低了砂型(xíng)或砂芯的潰散性,使(shǐ)砂型或砂(shā)芯更加(jiā)阻礙鑄(zhù)件收縮,造成鑄件熱裂傾向加重。由于鑄鋼凝(níng)固時液一固兩相區的區間較寬,因(yīn)此呋喃樹脂砂(shā)鑄鋼時更(gèng)易産生熱裂缺陷,尤其是框架(jià)結構件。
3、用(yòng)呋喃樹脂砂時,采(cǎi)用對甲苯磺(huáng)酸作(zuò)催化(huà)劑會增硫,從而加大熱(rè)裂傾向性。高溫金屬凝(níng)固時産生的收縮受到砂芯(型)較大的阻力,使(shǐ)鑄件(jiàn)産生(shēng)應力和變形,而合金(jīn)表面增硫,又降低了抗熱裂的能力。當應力或變形(xíng)超過合金在該溫度下的強度極限或變形能力時,就會形成熱裂。
為使樹脂砂,尤其呋喃樹脂砂避免或(huò)減少熱裂,可采取(qǔ)以下幾個方面的(de)措施:
①合金方面(miàn)
(1)控制鑄件的(de)含硫量,宜在(zài)0.03%以下,并且避(bì)免鑄件中出現Ⅱ型硫(liú)化物。(鑄鋼件中的硫化物呈三種形态,即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布(bù),呈斷續狀,容易引起鑄件熱裂。)通過(guò)調整錳硫比來(lái)改變(biàn)硫的分布型态。
(2)對于碳鋼件,應(yīng)使S+P≤0.07%,因(yīn)為硫與磷的疊加作用,使熱裂(liè)傾向性增加。
(3)用(yòng)A1脫氧時,應将鋁(lǚ)的殘留量A1殘留控制≤0.1%;過高的A1殘量,有利于形成A12S3,甚至可能形成A1N,使鋼的斷口呈現(xiàn)“岩石狀”,大大降低鑄鋼件的抗熱(rè)裂能力。
(4)使鋼(gāng)的晶粒能細化。如(rú)在鋼液中加入稀土和矽鈣,既可脫(tuō)氧、脫硫,又可以細(xì)化晶粒。對NiCrMoV鋼的測(cè)定表明:在相同的條件下,經稀土+矽鈣處理的鋼液,較之未處理的鋼液,其抗裂能(néng)力高2倍以上。
②鑄造工藝方面
(1)在滿足鑄件的充填性的(de)要求時,盡量降低鋼液的澆注溫度。對(duì)0.19%C的碳鋼,在1550℃時澆注(zhù)比(bǐ)在1600℃時澆注,其抗熱裂能力幾乎高一倍。
(2)對于(yú)薄壁鑄件(jiàn),宜采用(yòng)較高的澆注速度。如(rú)對某(mǒu)鑄鋼件,重量(liàng)為125Kg,壁厚為15mm,澆注時間為14秒時不出現熱裂;延(yán)長至40秒就(jiù)觀察到裂(liè)紋。
(3)在(zài)鑄件易發生裂紋處設置防裂筋,是防止鑄鋼件熱裂的有效措施。
(4)及時松箱,也有助于(yú)減少熱裂(liè),因為可以(yǐ)減少鑄件的收縮應力。
③造型材(cái)料方面
(1)降低樹脂加入量,或對(duì)樹脂改性,使樹脂具有熱塑性,讓呋喃(nán)樹脂在高溫時不(bú)結焦(jiāo)或少結焦,從(cóng)而保證其有良(liáng)好(hǎo)的高溫容(róng)讓性。
(2)在呋喃樹脂砂中加入附加物,使樹脂砂具有熱塑性;或者在收縮受阻zui嚴重處,加入木(mù)粉、泡沫珠粒;或者在鑄型中相應部位(wèi)放塑性好的退讓(ràng)塊,提高其高溫退(tuì)讓性。
(3)采用磷酸(suān)固化劑。因為(wéi)磺酸類固化劑容易(yì)引起鑄件表面滲硫,在鑄件表面引起微(wēi)裂紋,成為龜裂(liè)源。
(4)使用熱膨脹系數較小(xiǎo)的造型材料,如用鉻鐵礦砂等代替石英(yīng)砂等(děng)。
(5)減薄砂芯(型)的砂層厚度,如采(cǎi)用中(zhōng)空砂芯。例如:某類閥門鑄件,僅(jǐn)僅通過減薄型芯砂(shā)層厚度,改變芯骨的連接(jiē)方法,就(jiù)消除了(le)鑄件的熱裂缺陷。
(6)在易産(chǎn)生裂紋的地方合理使用冷鐵或找其它激冷措施。
(7)采用能有效減(jiǎn)少滲硫的塗料。
④鑄(zhù)件結構方面鑄件(jiàn)的形狀與尺寸是由設計者決定的,生産方無法改變。但(dàn)是,對于園角的大小(xiǎo),壁厚過渡(dù)處的處理等,可以與(yǔ)有關設計部門協商,按照鑄造生産要求作适當修改。上述幾方面的因素對鑄鋼件熱裂都有影(yǐng)響,但對于(yú)某一具體鑄件(jiàn),可能隻有其中的部分因素是主要的。
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