用樹脂砂生産薄壁、形(xíng)狀複雜的鑄鋼件時,zui容易産生的一種缺陷是熱裂(liè)。
造成(chéng)熱裂的主要原因如下:
1、使用樹脂砂流動性好(hǎo),易緊實;樹脂加入量少,砂粒上包覆的粘結(jié)劑膜薄(báo),這樣砂粒(lì)受熱(rè)膨脹,砂芯、砂(shā)型的熱膨脹率會(huì)比水玻璃砂芯(型)高。
2、樹脂砂受熱後,在還原性氣氛下樹脂炭化結(jié)焦(jiāo)而形(xíng)成堅硬的(de)焦(jiāo)炭骨架,能提高砂芯熱強度(如1000℃時樹脂砂(shā)的抗壓(yā)強度是(shì)水玻璃砂的5"10倍(bèi)),嚴重阻(zǔ)礙砂芯(型)退讓。呋喃樹脂中糠醇的(de)含量越高(氮(dàn)含量越低),鑄件的熱裂傾向越大,因為糠醇提高了樹脂的熱分解(jiě)溫度,降低了樹脂的熱分解速(sù)度,從而降低了砂型或砂芯的潰散性,使砂型或砂芯更(gèng)加阻(zǔ)礙鑄件收縮,造成鑄(zhù)件熱裂(liè)傾(qīng)向加重。由(yóu)于鑄(zhù)鋼凝固時液一(yī)固兩相區的區間較寬,因此呋喃樹脂砂鑄鋼時(shí)更易産(chǎn)生熱裂缺(quē)陷,尤(yóu)其是框架結構件。
3、用(yòng)呋喃樹脂砂時,采用對甲苯磺(huáng)酸作催化(huà)劑會增硫,從而加大熱裂傾向性。高溫金屬凝固時産生的收縮受到砂芯(型)較大的阻力,使(shǐ)鑄件産生應力(lì)和變(biàn)形,而合金表面增(zēng)硫,又降低了抗熱裂的能力。當應力或變形超過合金在該溫度下的強(qiáng)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減少熱裂,可采取以下幾(jǐ)個方(fāng)面的措施:
①合金方面
(1)控制鑄件的含硫量,宜在0.03%以(yǐ)下,并且(qiě)避免鑄件中出現Ⅱ型硫化物。(鑄鋼(gāng)件中的硫化物呈三(sān)種形态,即Ⅰ型、Ⅱ型(xíng)和Ⅲ型,其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布,呈斷續狀,容易引起鑄件熱裂。)通過調整(zhěng)錳硫比來改(gǎi)變硫的分布型态(tài)。
(2)對于碳鋼件,應使S+P≤0.07%,因為硫與磷的疊加作(zuò)用,使(shǐ)熱裂傾向性增(zēng)加。
(3)用A1脫氧時,應将鋁的殘留量(liàng)A1殘留控(kòng)制≤0.1%;過高的A1殘量,有利于(yú)形成A12S3,甚至可能形成A1N,使鋼(gāng)的斷(duàn)口呈現(xiàn)“岩石狀”,大大降低鑄鋼件的抗熱裂能力。
(4)使鋼的晶粒能細化(huà)。如在鋼液中加入稀土和矽(xī)鈣,既可脫氧、脫硫,又可以細化晶粒(lì)。對(duì)NiCrMoV鋼的測定表明:在相同的條件下,經稀(xī)土+矽鈣處理(lǐ)的鋼液,較之未處理的鋼液,其抗裂(liè)能力高2倍以上。
②鑄造工藝方面
(1)在滿足鑄件的充填性(xìng)的要求時,盡量降低鋼液的澆注溫度。對0.19%C的碳鋼,在1550℃時(shí)澆注比在1600℃時澆注,其抗熱裂(liè)能力幾(jǐ)乎(hū)高一倍。
(2)對于薄壁鑄件,宜采用(yòng)較高的澆注速度。如(rú)對某鑄鋼件,重量(liàng)為125Kg,壁厚為15mm,澆注時間為(wéi)14秒時不出現熱裂;延長至40秒就(jiù)觀察到裂紋。
(3)在鑄件易發生裂紋處設置防裂筋,是防止鑄鋼件熱裂的(de)有效措施。
(4)及時松箱(xiāng),也有助于減少(shǎo)熱裂,因為可以減少鑄件的收縮應力。
③造型材料方面
(1)降低樹脂加入(rù)量(liàng),或對樹脂改性,使樹脂具有熱塑性,讓呋(fū)喃樹脂在高溫時不結焦或少(shǎo)結焦,從而保證其(qí)有良好(hǎo)的高溫容讓性。
(2)在呋喃(nán)樹脂砂中加入附加物(wù),使樹脂砂具有熱塑性;或者在收縮(suō)受阻zui嚴重處,加入(rù)木粉、泡沫珠粒(lì);或者在鑄型中相應部位放塑性好的(de)退讓塊,提高其高溫退讓性。
(3)采用磷酸固化劑。因為磺(huáng)酸類固化劑容易(yì)引起鑄件表面滲硫,在鑄件(jiàn)表面引起微(wēi)裂紋,成為(wéi)龜裂源。
(4)使用熱膨脹系數較(jiào)小的造型材料,如用鉻鐵礦(kuàng)砂等代替石英(yīng)砂等(děng)。
(5)減薄砂芯(型)的(de)砂層厚度,如采用中空砂芯。例如:某類閥門鑄件,僅僅通過減薄(báo)型芯砂層厚度,改變芯骨的連接方法,就消除了鑄件的熱(rè)裂缺陷。
(6)在易産(chǎn)生裂紋的地方合理使用冷鐵或找其它(tā)激冷(lěng)措施(shī)。
(7)采用能有效減少滲硫的塗料。
④鑄件結構方面鑄件的形(xíng)狀與尺寸是由設計者決定的,生産方無法改變。但是,對于園(yuán)角的大小,壁厚過渡處的處理等,可以與有關設計部門協商(shāng),按照鑄造生産要(yào)求作适當修改。上述幾方面(miàn)的因素對鑄鋼件熱裂都有影響,但對于某一具體鑄件(jiàn),可能隻有其中的部分因素是(shì)主要的。