铸钢件裂纹缺陷及预防措施
分析铸造热裂缺陷形成的原因及改进对策
分析铸造热裂缺陷形成的原因及改进对策铸造热裂缺陷是铸造过程中常见的一种缺陷形态,会对铸件的性能和质量造成重大影响。
为了解决这一问题,需要深入分析其成因,并制定改进对策。
本文将从铸造热裂缺陷的原因以及改进措施两个方面展开讨论,旨在为铸造工艺提升提供思路和指导。
一、铸造热裂缺陷的形成原因铸造热裂缺陷通常在铸件冷却过程中产生,以下是其形成的主要原因:1. 温度梯度引起的应力集中铸件冷却过程中,由于各部分温度变化不一致,会导致内部产生温度梯度,从而引起局部局部应力集中。
当材料的强度无法承受这种应力时,就会发生热裂缺陷。
2. 晶粒的收缩行为铸件在凝固过程中,晶粒会出现收缩。
若凝固过程中晶粒收缩不一致,就会引起内部应力的不平衡,从而产生热裂。
3. 液态膨胀引起的应力铸造过程中,液态金属体积较大,当其冷却凝固时,体积会缩小,引起内部应力。
若应力超过材料的承载能力,就会发生热裂缺陷。
二、改进对策为了解决铸造热裂缺陷问题,可以采取以下改进对策:1. 优化铸造工艺参数通过调整铸造温度、冷却速度以及铸件尺寸等参数,使得整个铸造过程中的温度分布更加均匀,减小温度梯度和晶粒收缩不一致性,从而减轻应力集中的程度,降低热裂的风险。
2. 控制液态膨胀行为合理控制铸造合金的成分,通过合金设计等方法来调整材料的液态膨胀行为。
降低材料在冷却凝固过程中产生的应力,减少热裂的概率。
3. 采用合适的铸型材料选择合适的铸型材料也是防止铸造热裂缺陷的关键。
材料的导热性能和热传导能力会影响铸件冷却的速度,因此在选择铸型材料时要充分考虑其导热性和热传导性能。
4. 进行合理的余热处理通过对已铸造完成的铸件进行合理的余热处理,使其内部温度均衡分布,减少应力集中和热裂的风险。
此外,适当的余热处理还能改善铸件的织构和力学性能。
5. 严格控制冷却速度合理控制冷却速度是防止铸造热裂缺陷的重要措施之一。
通过对冷却介质的选择以及冷却方式的优化,可以实现对冷却速度的有效控制,降低热裂的风险。
铸造裂纹产生的原因和避免的措施
在所有的铸造缺陷中,对产品质量影响最大的是铸造裂纹,按照其特征可将其分为热裂纹和冷裂纹,它们是不允许存在的缺陷。
(1)热裂纹热裂纹是铸件在凝固末期或凝固结束后不久,铸件尚处于强度和塑性都很低的高温阶段,形成温度在1250~1450°C,因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。
热裂纹的主要特征有:•在晶界萌生并沿晶界扩展,形状粗细不均匀、曲折不规则;∙通常呈龟裂的网状;•裂纹的表面呈氧化色,无金属光泽,铸钢件裂纹表面呈近似黑色;•裂纹末端圆钝,两侧有明显的氧化和脱碳,有时有明显的疏松、夹杂、孔洞等缺陷。
按照热裂纹在铸件中的形成位置,又可将其分为外裂纹和内裂纹。
•在铸件表面可以看到的热裂纹为外裂纹,外裂纹常产生在铸件的拐角或局部凝固缓慢、容易产生应力集中的位置,其特征是:表面宽,心部窄,呈撕裂状,有时断口会贯穿整个铸件断面。
•内裂纹一般发生在铸件内部最后凝固的部位,其特征是:形状不规则,裂纹面常伴有树枝晶。
通常情况下,内裂纹不会延伸到铸件表面,内裂纹的一个典型例子是冒口切除后根部所显露的裂纹。
热裂纹的形成原因可归纳为:1.浇铸冷却过程中收缩应力过大;2.铸件在铸型中收缩受阻;3.铸件冷却不均匀;4.铸件结构设计不合理,存在几何尺寸突变;5.有害杂质在晶界富集;6.铸件表面与涂料之间产生了相互作用。
(2)冷裂纹冷裂纹是铸件凝固结束后继续冷却到室温的过程中,因铸件局部受到的拉应力大于铸件本体的破断强度而引起的开裂。
冷裂纹的主要特征有:L总是发生在承受拉应力的部位,特别是铸件形状、尺寸发生变化的应力集中部位;2.裂纹宽度均匀、细长,呈直线或折线状,穿晶扩展;3.裂纹面比较洁净、平整、细腻,有金属光泽或呈轻度氧化色;4.裂纹末端尖锐,裂纹两侧基本无氧化和脱碳,显微组织与基体的基本相同。
冷裂纹产生的原因,可归纳为:1.铸件结构系统设计不合理,铸件壁厚不均匀会导致铸造应力,有时会产生冷裂纹,刚性结构的铸件,由于其结构的阻碍,温度降低导致的收缩应力容易使铸件产生冷裂纹,薄壁大芯、壁薄均匀的铸件非常容易产生冷裂纹;2.浇冒口系统设计不合理,对于壁厚不均匀的铸件,如果内浇口设置在铸件的厚壁部分时,将使铸件厚壁部分的冷却速度更加缓慢,导致或加剧铸件各部分冷却速度的差别,增大了铸造热应力,容易使铸件产生冷裂纹,浇冒口位置设计不当时,也会直接阻碍铸件收缩,使铸件容易产生冷裂纹;3.型砂或型芯的强度太高,高温退让性差,或舂砂过紧,使铸件收缩受到阻碍,产生很大的拉应力,导致铸件产生冷裂纹;4.钢的化学成分不合格,有害元素磷含量过高,使钢的冷脆性增加,容易产生冷裂纹5.铸件开箱过早,落砂温度过高,或者在清砂时受到碰撞、挤压等都会引起铸件的开裂。
铸件裂纹和六种铸件常见缺陷的产生原因及防止方法
铸件裂纹和六种铸件常见缺陷的产生原因及防止方法铸件裂痕主要分为两类,热裂和冷裂!热裂热裂是裂纹外形弯弯曲曲,断口很不规则呈藕断丝连状,而且表面较宽,越到里面越窄,属热裂其机理是:钢水注入型腔后开始冷凝,当结晶骨架已经形成并开始线收缩后,由于此时内部钢水并未完成凝固成固态使收缩受阻,铸件中就会产生应力或塑性变形,当它们超过在此高温下的材质强度极限时,铸件就会开裂。
热裂纹的形貌和特征热裂纹是铸件在凝固末期或凝固后不久尚处于强度和塑性很低状态下,因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。
热裂纹是铸钢件、可锻铸铁件和某些轻合金铸件生产中常见的铸造缺陷之一。
热裂纹在晶界萌生并沿晶界扩展,其形状粗细不均,曲折而不规则。
裂纹的表面呈氧化色,无金属光泽。
铸钢件裂纹表面近似黑色,而铝合金则呈暗灰色。
外裂纹肉眼可见,可根据外形和断口特征与冷裂区分。
热裂纹又可分为外裂纹和内裂纹。
在铸件表面可以看到的热裂纹称为外裂纹。
外裂纹常产生在铸件的拐角处、截面厚度急剧变化处或局部疑固缓慢处、容易产生应力集中的地方。
其特征是表面宽内部窄,呈撕裂状。
有时断口会贯穿整个铸件断面。
热裂纹的另一特征是裂纹沿晶粒边界分布。
内裂纹一般发生在铸件内部最后凝固的部位裂纹形状很不规则,断面常伴有树枝晶,通常情况下,内裂纹不会延伸到铸件表面。
热裂纹形成的原因形成热裂纹的理论原因和实际原因很多,但根本原因是铸件的凝固方式和凝固时期铸件的热应力和收缩应力。
液体金属浇入到铸型后,热量散失主要是通过型壁,所以,凝固总是从铸件表面开始。
当凝固后期出现大量的枝晶并搭接成完整的骨架时,固态收缩开始产生。
但此时枝晶之间还存在一层尚未凝固舶液体金属薄膜(液膜),如果铸件收缩不受任何阻碍,那么枝晶骨架可以自由收缩,不受力的作用。
当枝晶骨架的收缩受到砂型或砂芯等的阻碍时,不能自由收缩就会产生拉应力。
当拉应力超过其材料强度极限时,枝晶之间就会产生开裂。
如果枝晶骨架被拉开的速度很慢,而且被拉开部分周围有足够的金属液及时流入拉裂处并补充,那么铸件不会产生热裂纹。
铸件缺陷与防治措施
缩孔
特征 在铸件厚断面内部、两交界面的内部 及厚断面和薄断面交接处的内部或表面, 形状不规则,孔内粗糙不平,晶粒粗大。
防止措施 壁厚小且均匀的铸件要采用同 时凝固,壁厚大且不均匀的铸件采用由薄 向厚的顺序凝固,合理放置冒口和冷铁。
缩松
特征 缩松在铸件内部微小而不连贯的缩孔, 聚集在一处或多处,晶粒粗大,各晶粒间 存在很小的孔眼,水压试验时渗水。
防止措施 壁间连接处尽量减小热节,尽量 降低浇注温度和浇注速度。
渣孔
特征 渣气孔在铸件内部或表面形状不规则 的孔眼。孔眼不光滑,里面全部或部分充 塞着熔渣。 防止措施 提高铁液温度。降低熔渣粘性。 提高浇注系统的挡渣能力。增大铸件内圆 角。
砂眼
特征 在铸件内部或表面有充塞着型砂的孔 眼。 防止措施 严格控制型砂性能 和造型操作, 注意砂芯和砂型的强度,合型前注意型腔 吹干净。
气孔
在铸件内部或表面有大小不 等的光滑孔洞
砂眼
缩孔、缩松
渣眼
冷隔
气孔
有反应性气孔、侵入性气孔、析出性气孔 特征 在铸件内部、表面或近于表面处,有大小不 等的光滑孔眼,形状有圆的、长的及不规则的, 有单个的,也有聚集成片的。颜色有白色的或带 一层暗色,有时覆有一层氧化皮。 防止措施 降低熔炼时金属的吸气量。减少砂型在浇 注过程中的发气量,改进铸件结构,提高砂型和 型芯的透气性,使型内气体能顺利排出。
பைடு நூலகம்隔
特征 在铸件上有一种未完全融合的缝隙 或洼坑,其交界边缘是圆滑的。 防止措施 提高浇注温度和浇注速度。改 善浇注系统。浇注时不断流。
浇不到
特征 由于金属液未完全充满型腔而产生的 铸件缺肉。 防止措施 提高浇注温度和浇注速度。不要 断流和防止跑火。
灰铸铁件损伤、冷裂、温裂、变形、金相不合格、过硬六大缺陷的防止方法
灰铸铁件损伤、冷裂、温裂、变形、金相不合格、过硬六大缺陷的防止方法灰铸铁件由于落砂清理、热处理时造成的主要缺陷及其原因分析与防止方法(1)损伤特征及发现方法:损坏了铸件的完整性用外观检查可以发现原因分析:1.在开箱、搬运或清理时不注意2.打浇、冒口的方向不对或冒口颈过大,造成带肉缺陷防止方法:1.认真按照工艺规程和要求操作2.正确掌握打浇、冒口的方向(2)冷裂特征及发现方法:1.薄壳零件落砂时被振裂,并违反操作规程2.采用水爆清砂时,热应力较大,当应力超过铸件某部分的抗拉强度时,应生冷裂防止方法:1.对易裂的薄壳零件,清理时应挑出,另行清理,并认真执行合理的操作规程2.根据铸件结构和性能特点,选用合理的清理方式和清理工其3.严格执行水爆工艺4.在运输和清理过程中,尽量减轻碰撞(3)温裂特征及发现方法:开裂处金属表皮氧化用外观检查,透光法,磁力探伤,打压试验,煤油渗透等方法发现原因分析:由于气割、焊接或热处理不当,温度应力大所引起防止方法:正确制订并认真执行合理的焊接、热处理规范和操作规程(4)变形特征及发现方法:长的或扁平类铸件在靠近壁厚的一方凹入成弯曲形用外观检查,划线等方法发现原因分析:在铸件冷却过程中,产生的铸造应力超过该材质的屈服极限时,则产生塑性变形和挠曲为减少和消除铸件的残留应力,可采用人工时效(即退火热处理),若热处理规范不正确,仍会产生变形和挠曲防止方法:1.改变热处理规范,使其合理,并认真执行2.延长开箱时间或把刚落砂的铸件送入保温炉中保温,并随炉缓慢冷却(5)金相不合格特征及发现方法:铸件断面的粗视组织和显微组织不符合标准或技术条件用断面观察,金相检验可以发现原因分析:1.开箱时间不当2.热处理规范不正确防止方法:1.按技术要求,合理控制铸件的开箱时间2.改变热处理规范,使其合理,并认真执行(6)过硬特征及发现方法:在铸件边缘和薄璧处出现白口铁组织断面观察,硬度试验,机械加工可以发现原因分析:开箱时间过早防止方法:适当延长开箱时间或在退火炉中缓慢降温。
铸造裂纹产生的原因和避免的措施
铸造裂纹产生的原因和避免的措施铸造是一种重要的金属成型工艺,广泛应用于汽车、航空、航天、军工等领域。
然而,铸造件在生产中常常会出现裂纹缺陷,导致产品质量下降,甚至造成安全事故。
本文将就铸造裂纹的产生原因和避免措施进行简要介绍。
铸造裂纹产生的原因铸造裂纹主要有以下几个原因。
1. 材料缺陷铸造材料在生产过程中,常常会出现缺陷,如气孔、夹杂、杂质等,这些缺陷会在铸造冷却过程中形成应力集中区域,导致裂纹的产生。
2. 铸造工艺不合理铸造工艺不合理也是造成铸造件裂纹的重要原因。
如浇口不当、冷却不均、浇注速度过快等,都会导致铸造件的应力不均匀,从而形成裂纹。
3. 设计不合理铸造件的设计也会影响裂纹的产生。
当设计不合理时,会使铸造件应力分布不均匀,从而形成裂纹。
4. 环境因素环境因素也可能导致铸造件裂纹的产生。
如温度过高或过低、环境湿度过高、风力过大等,都会影响铸造件的冷却速度,从而形成裂纹。
避免铸造裂纹的措施为了避免铸造裂纹的产生,我们可以采取以下措施。
1. 优化材料在生产过程中,对铸造材料进行优化,去除缺陷,可以有效减少铸造裂纹的产生。
2. 检查工艺在生产过程中,对铸造工艺进行检查,保证浇口、浇注速度等符合要求,可以有效减少铸造件裂纹的产生。
3. 合理设计设计时要考虑到铸造件内部的应力分布,合理设计无疑可以减少铸造裂纹的产生。
4. 控制环境在铸造过程中,要控制环境温度、湿度和风力等因素,使铸造件冷却均匀,从而减少裂纹的产生。
结语本文介绍了铸造裂纹的产生原因和避免措施。
铸造件裂纹的产生很大程度影响了铸造件的质量和使用寿命,因此,为了提高产品质量,我们必须采取措施避免铸造裂纹的产生。
灰铸铁裂纹缺陷
灰铸铁裂纹缺陷
灰铸铁裂纹缺陷的形成原因比较复杂,以下是一些常见的原因:
1.热应力和收缩应力:在铸造过程中,由于铸件各部分的冷却速度不同,会产生
热应力和收缩应力。
如果铸件设计不合理,如存在大的厚差或结构突变,就会产生应力集中区域,这些区域可能成为裂纹的起始点。
2.砂芯的强度和刚度不足:砂芯的强度和刚度不够时,容易在铸件中产生裂纹。
这通常是由于砂芯材料的质量问题或砂芯制造过程中的问题。
3.铸件结构设计不合理:铸件结构设计不合理会导致应力集中,从而增加裂纹的
风险。
例如,铸件中存在大的厚差、锐利的边缘或突兀的形状等。
4.浇注系统和冒口设计不当:浇注系统和冒口设计不当会导致铸件产生过大的热
应力和收缩应力,从而引发裂纹。
例如,浇注系统位置不当、冒口太小或太少等。
5.铸造工艺不当:铸造工艺不当也可能导致裂纹的产生。
例如,冷却速度控制不
当、浇注温度过高或过低等。
6.合金元素和杂质的影响:某些合金元素和杂质在灰铸铁中可能增加裂纹的风险。
例如,磷、硫等元素可能导致铸件脆性增加,从而增加裂纹的可能性。
为了减少灰铸铁裂纹缺陷的产生,可以采取以下措施:
1.优化铸件结构设计,避免大的厚差和突兀的形状,尽可能减少应力集中的区域。
2.选择优质砂芯材料,并确保砂芯制造过程中的质量。
3.合理设计浇注系统和冒口,以减少热应力和收缩应力。
4.控制铸造工艺参数,如浇注温度、冷却速度等,以减小应力的产生。
5.优化合金元素和杂质含量,以降低裂纹的风险。
耐蚀铸铁件产生缺陷的原因及分析与防范
耐蚀铸铁件产生缺陷的原因及分析与防范在耐蚀铸铁件生产中,常见的铸件缺陷除有灰铸铁件的一般缺陷外,还有加工时边角脱落式开裂、皮下气孔、夹渣、缩陷〔裂)、冷隔、浸入式气孔等。
通常,产生这些缺陷的原因不单是自身的合金成分问题,有时还有造型制芯、熔炼浇注、配砂质量、落砂清理等许多生产工序的问题,因此必须具体分析,以便采取相应的合理措施加以解决。
属于耐热铸铁件特有的一些缺陷极其原因分析防止办法如下:高硅耐酸铸铁一、裂纹常发生于壁厚悬殊大的铸件产生原因分析:1.合金脆性大2.线收缩率大3.800℃以下冷速过高防止方法:1.控制ωc<0.9%2.添加少量硅铁3.750℃以上开箱缓冷4.加少量铜二、加工时边角脱落式开裂产生原因分析:1.铸铁残留应力过大2.硬度偏高防止方法:1.消除应力热处理2.硅量取中下限3.加ωCu3%~8%三、皮下气孔产生原因分析:氮含量超过固溶度防止方法:1.熔池充分烘干2.预热炉料(>110℃)3.控制砂型水分宜用干型4.用少量稀土或稀土镁脱气5.吹氮精炼6.充分搅拌四、夹渣原因分析:铁液表面上的二氧化硅等浮渣随铁液流进入铸型防止方法:1.采取撇渣浇注系统2.采用底注式或其他液流平稳的浇注系统3.避免大平面朝上放置镍奥氏体铸铁一、缩孔、缩松、缩陷(裂)产生原因分析:1.浇注温度过高2.碳化物量过多3.砂型刚度偏低防止方法:1.适当提高碳当量,较低铬量2.强化孕育3.控制浇注温度4.提高铸型刚度5.采用冒口与冷铁最佳搭配二、冷隔产生原因分析:1.铁液氧化2.浇注温度低3.浇注速度低防止方法:1.降低熔炼温度2.提高浇注温度3.提高浇注速度4.采用分散内浇道快浇三、浸入式气孔产生原因分析:1.型腔排气通道不畅通2.浇注温度低3.铁液流速快且不平稳防止方法:1.提高浇注温度2.避免铁液流的分溅和旋涡3.砂型、砂芯应排气充分。
树脂砂铸钢件产生热裂缺陷的原因及其防止措施有哪些
树脂砂铸钢件产生热裂缺陷的原因及其防止措施有哪些?用树脂砂生产薄壁、形状复杂的铸钢件时,最容易产生的一种缺陷是热裂。
其原因有三:1、使用树脂砂流动性好,易紧实;树脂加入量少,砂粒上包覆的粘结剂膜薄,这样砂粒受热膨胀,砂芯、砂型的热膨胀率会比水玻璃砂芯(型)高。
2、树脂砂受热后,在还原性气氛下树脂炭化结焦而形成坚硬的焦炭骨架,能提高砂芯热强度(如1000℃时树脂砂的抗压强度是水玻璃砂的5~10倍),严重阻碍砂芯(型)退让。
呋喃树脂中糠醇的含量越高(氮含量越低),铸件的热裂倾向越大,因为糠醇提高了树脂的热分解温度,降低了树脂的热分解速度,从而降低了砂型或砂芯的溃散性,使砂型或砂芯更加阻碍铸件收缩,造成铸件热裂倾向加重。
由于铸钢凝固时液一固两相区的区间较宽,因此呋喃树脂砂铸钢时更易产生热裂缺陷,尤其是框架结构件。
3、用呋喃树脂砂时,采用对甲苯磺酸作催化剂会增硫,从而加大热裂倾向性。
高温金属凝固时产生的收缩受到砂芯(型)较大的阻力,使铸件产生应力和变形,而合金表面增硫,又降低了抗热裂的能力。
当应力或变形超过合金在该温度下的强度极限或变形能力时,就会形成热裂。
为使树脂砂,尤其呋喃树脂砂避免或减少热裂,可采取以下几个方面的措施:1、合金方面(1)控制铸件的含硫量,宜在0.03%以下,并且避免铸件中出现Ⅱ型硫化物。
(铸钢件中的硫化物呈三种形态,即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布,呈断续状,容易引起铸件热裂。
)通过调整锰硫比来改变硫的分布型态。
(2)对于碳钢件,应使S+P≤0.07%,因为硫与磷的叠加作用,使热裂倾向性增加。
(3)用A1脱氧时,应将铝的残留量A1残留控制≤0.1%;过高的A1残量,有利于形成A12S3,甚至可能形成A1N,使钢的断口呈现“岩石状”,大大降低铸钢件的抗热裂能力。
(4)使钢的晶粒能细化。
如在钢液中加入稀土和硅钙,既可脱氧、脱硫,又可以细化晶粒。
对NiCrMoV钢的测定表明:在相同的条件下,经稀土+硅钙处理的钢液,较之未处理的钢液,其抗裂能力高2倍以上。
铸件热裂纹的原因及其防治措施
铸件热裂纹的原因及其防治措施热裂纹常发⽣在铸件最后凝固并且容易产⽣应⼒集中的部位,如热节、拐⾓或靠近内浇⼝等处。
热裂纹分为内裂纹和外裂纹。
内裂纹产⽣在铸件内部最后凝固的地⽅,有时与晶间缩孔、缩松较难区别。
外裂纹在铸件的表⾯可以看见,其始于铸件的表⾯,由⼤到⼩逐渐向内部延伸,严重时裂纹将贯穿铸件的整个断⾯。
宏观裂纹:由于热裂纹是在⾼温下形成的,因此裂纹的表⾯与空⽓接触并被氧化⽽呈暗褐⾊甚宏观裂纹:⾄⿊⾊,同时热裂纹呈弯曲状⽽不规则。
微观裂纹:沿晶界发⽣与发展,热裂纹的两侧有脱碳层并且裂纹附近的晶粒粗⼤,并伴有魏⽒微观裂纹:组织热裂纹形成的温度范围熔模铸件的热裂纹到底是在什么温度下发⽣的,长期以来说法不⼀.到⽬前为⽌归纳起来仍有两种:其⼀,热裂纹是在凝固温度范围内但接近于固相线温度时形成的,此时合⾦处于固-液态;其⼆,热裂纹是在稍低于固相线温度时形成的,此时合⾦处于固态。
热裂纹的防⽌措施1.提⾼铸件在⾼温时的强度与塑性(1)合理选材选材是⼀项极为复杂的技术和经济问题。
所渭合理选材就是选⽤的材质应该同时满⾜铸件的使⽤性、⼯艺性和经济性。
对于铸件⽽⾔,主要是铸造⼯艺性(热裂性、流动性和收缩性等)。
如果该材质的铸造⼯艺性能不佳,热裂倾向性⼤,那么浇注出来的铸件产⽣热裂纹的废品率就⾼。
(2)保证熔炼质量在铸钢合⾦成分中,最有害的化学成分是硫。
当wS>0.03%,以O.05%的临界铝含量脱氧,硫化物以链状共晶形式分布时,塑性很低,易引起热裂纹。
在熔炼时,可以加⼊适量的强脱硫剂稀⼟元素,以减少合⾦中的含硫量。
只要稀⼟元素的加⼊⼯艺合理,其脱硫效果为40%~50%:并且稀⼟元素能细化晶粒,改变夹杂物的形态与分布,从⽽减轻了热裂纹的程度(指裂纹的⼤⼩与深浅)和降低了热裂纹的数量。
另外,分布于铸钢晶界的低熔点夹杂物将降低它的强度和塑性,并且随着夹杂物的增多,强度和塑性下降,促使形成热裂纹。
在熔炼时,应选⽤⼲净、清洁的炉料;采⽤合理的熔炼⼯艺,加强操作,才能保证熔炼质量。
铸钢件裂纹的形成原因及预防方案
环球市场/施工技术-170-铸钢件裂纹的形成原因及预防方案王 雪 周宇航中车齐齐哈尔车辆有限公司摘要:熔模铸造由于工艺的特殊性,受到工艺流程、造型方法、铸型特性等诸多因素的影响,不能开设复杂的直浇道、横浇道、冒口,也无法加冷铁、发热块等。
因此,合金在冷却凝固过程中,金属液的补缩受到一定程度的限制,加上铸钢合金的熔点又很高,铸件极易产生热裂缺陷。
同时,当铸件冷却到弹性状态的温度或至室温时,铸件某部分的铸造应力大于金属的强度极限时产生的裂纹,这就叫做冷裂纹。
所以本文主要就对铸钢件裂纹的形成原因及预防方案进行分析和探讨。
关键词:铸钢件;裂纹;形成原因;预防1铸钢件裂纹的形成原因1.1热裂产生的原因当铸件某个部位的应力达到或超过其材质的强度极限时,铸件该部位将会产生裂纹。
铸件在凝固时会产生较大的收缩,当此收缩受铸型的阻碍或受铸件其余部分的牵制,则会产生应力。
而铸件材质在凝固阶段的强度极限极低,因此应力很可能达到或超过其强度极限而使铸件局部产生裂纹。
如果裂纹是在凝固前期形成,而此时仍存在着较大比例的液相且具有良好的流动充填性,则裂纹被液相焊合。
但当裂纹在凝固后期形成(一般指固相率>0.7),此时固相骨架已经比较致密,所残余的液相难以充填弥合裂纹,则裂纹将会进一步发展并残留下来,热裂形成点大致在固相线附近。
热裂往往产生在铸件“弱点”部位,所谓“弱点”即铸件凝固过程中结壳最薄部位。
这些“弱点”通常是铸件壁连接的内角、壁厚变化较大部位或浇注系统引入部位等一些局部过热部位。
热裂的产生过程大致如下:铸件凝固初期,在其平面和圆柱表面部位以及外圆角部位凝固结壳而具有了一定强度和刚度。
之后在内圆角部位也凝固结壳而具有一定强度和刚度。
同时结壳因凝固冷却而产生收缩,此时结壳将受到与其相连的铸型型壁的阻碍而产生应力,特别是铸件的突起部位。
随着凝固的进行,结壳增厚,浇注金属的比强度增大,结壳的总强度也增大。
但是由于铸型型壳受热产生膨胀、烧结而使铸件的收缩受阻增大,引起了凝固结壳中应力增大。
铸件开裂及防止
铸件开裂及防止
铸件生产是一个复杂的过程,每个环节都至关重要。
落砂、清理虽决定不了铸件的本质特征,但也影响铸件的质量,为了杜绝开裂现象的发生应做到以下几点:
1) 铸件打箱时间要合理制定,认真执行,不可提前,且打箱之后不得将铸件放在过堂处。
高锰钢铸态组织是奥氏体和碳化物,由于碳化物的存在,此时钢的强度不高脆性很大,因此,打箱、搬运过程不得碰撞,不得浇水,以防由应力和激冷造成铸件开
裂。
2) 铸件上窑加热前,小铸件的易割冒口用锤敲掉,大铸件浇冒口需气割时,由于局部突然受热,产生很大的应力,往往在冒口根部产生裂纹。
因此,只得割去5/ 6 ,其余量水韧处理后去除。
同时注意切割过程,不得有钢液流到铸件上,否则同样会发生铸
件开裂。
3) 铸件上窑加热前,需将内腔及表面砂清理干净,打掉飞边、毛剌。
若其过厚,可用气割割除,但须留适当余量。
若条件允许,最好用砂轮切割机。
4)铸件水韧处理完毕,要在水下割除冒口余量,并要求切割处水面流动(可设置1~2 根水管喷水) ,以保证冷态切割,此时仍需要留出6 mm~7mm余量。
非加工面上的余量最后用碳弧气刨清除,砂轮磨光。
技能培训资料:不锈钢铸造缺陷防治与分析
一、由于不锈钢精细铸造的收缩大大超过铸铁,为避免铸件呈现缩孔、缩松缺点,在铸造工艺上大都选用冒口和、冷铁和补助等办法,以完成次序凝结。
为避免不锈钢铸件发生缩孔、缩松、气孔和裂纹缺点,应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构、在铸型用型砂中加锯末、在型芯中加焦炭、以及选用空心型芯和油砂芯等来改进砂型或型芯的让步性和透气性。
二、由于钢液的流动性差,为避免铸钢件发生冷隔和浇缺乏,铸钢件的壁厚不能小于8mm;选用干铸型或热铸型厂恰当进步浇注温度,一般为1520。
~1600℃,由于浇注温度高,钢水的过热度大、保持液态的时间长,流动性可得到改进。
可是浇温过高,会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺点。
因此一般小型、薄壁及形状杂乱的精细铸造件,其浇注温度约为钢的熔点温度+150°C;浇注体系的结构力求简略、且截面尺度比铸铁的大;大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100°C左右。
不锈钢铸件产生气孔的主要原因从箱式、台车式电阻炉炉板来说,在使用前要进行一次高温回火,而且尽量将温度控制在950度以上,这样做的目的是消除铸造过程中的内应力。
而且炉板在使用过程中,一定要保证工件摆放均匀,不能将工作堆积在某一个局部位置,否则会使在升温过程中导致炉板在散热过程中不均匀,容易造成炉板变形及开裂,降低炉底板的使用寿命。
在不锈钢铸造过程中,经常会出现气孔问题,给铸件加工带来许多麻烦,气孔是金属液体在冷却期间和凝固过程中,析出的气体存留在铸锭中形成的气泡缺陷。
下面就来分析一下产生气孔的主要原因:01:涂料的透气性差或者负压不足,充填砂的透气性差,不能及时排出型腔内的气体及残留物,在充型压力下形成气孔。
02:浇注速度太慢,未能充满浇口杯,暴露直浇道,卷入空气,吸入渣质,形成携裹气孔和渣孔。
03:泡沫模型气化分解生成大量的气体及残留物不能及时排出铸型,泡沫、涂料层填充干砂的干燥不良,在液态合金的高温包围下,裂解出大量的氢气和氧气侵入铸件是形成气孔的主要原因。
齿轮类铸钢件裂纹的分析及预防
齿轮类铸钢件裂纹的分析及预防目前我公司在铸钢件齿轮的生产过程中,有相当大比例的齿轮在粗加工或半精加工时发现有不同程度的裂纹,类型有铸造热裂纹、冷裂纹及热处理裂纹,造成非常高的铸件报废或返修费用,极大的影响了产品的工期。
本次主要研究内容:从理论上进行分析研究目前公司此类产品出现裂纹的原因,找出裂纹产生的各种因素,通过综合比较,确定裂纹产生的原因,并采取一定的工艺措施减少裂纹产生。
目前裂纹主要分为热裂和冷裂纹及热处理裂纹。
热裂纹主要集中在齿轮轴孔,冷裂主要表现在幅板,热处理裂纹主要体现在齿轮外圆上。
热裂是铸钢件常见的缺陷之一。
热裂是在钢的固相线附近的温度下形成的,故热裂逢内部金属表面在高温下被空气中的氧所氧化,呈氧化铁的黑褐色。
又由于热烈总是沿晶界裂开的,故在外观上总是呈弯弯曲曲的形状。
从传统的铸造工艺实现铸件同时凝固,浇注系统内浇道从铸件薄处,将金属液分散引入型腔,并使它从薄处流向厚处,铸件就不容易产生热裂,但同时凝固易使铸件产生缩松缺陷。
实现铸件顺序凝固,特别是强烈的顺序凝固,例如浇注系统的设置使金属液集中从冒口或经过冒口从铸件厚处流向细薄处,则会显著增大热裂倾向性。
铸件虽致密,不易产生缩孔缩松,但会使热裂严重。
实现弱顺序凝固,即利用浇注系统设置使金属液从铸件薄处分散引入型腔,最后进入冒口,再在冒口中补浇或点浇冒口等措施补救冒口金属液温度低的问题,就有利于防止缩孔缩松,又避免热裂。
根据以上理论分析攻关小组采取的主要措施是首先对铸造工艺进行工艺革新,原来的齿轮铸造工艺多采用从齿轮轮毂底部设计2道底翻浇道,在轮缘上端面再设计4道浇道,这样设计的好处是浇注时钢水能从齿轮铸件厚处流向细薄处,铸件很致密,不易产生缩孔缩松,但由于底翻2道浇注系统都集中在轮毂附近,导致轮毂附近钢水的温度过高,与幅板和轮缘温差过大导致热应力过大,超过钢水凝固时晶粒之间的强度而产生裂纹。
特别是浇注时如果浇注温度过高,则产生的热应力更大,会使热裂严重。
铸造缺陷与防止(精选五篇)
铸造缺陷与防止(精选五篇)第一篇:铸造缺陷与防止(三)常见缺陷及防止在球墨铸铁生产中,除会产生一般的铸造缺陷外,还经常会产生一些特有的缺陷。
主要有:缩孔及缩松,夹渣、皮下气孔、石墨漂浮及球化衰退等。
1.缩孔及缩松球墨铸铁形成缩孔及缩松的倾向都很大。
这是和其凝固特性及共晶团的生长方式密切相关的。
为了有效地防止缩孔和缩松的产生,采取下列工艺措施是必要的:l)加大铸型刚度,以帮助球墨铸铁件较软的外壳抵抗由于石墨化膨胀所产生的使外壳胀大的倾向,使铸件外壳保持原有的形状。
这样,铸件需要补缩的体积不致因外壳的胀大而增加。
这一措施可使石墨化膨胀所产生的巨大的膨胀力作用于正在生长的共晶团,从而有效地消除共晶团间的微观缩松。
目前生产中常用的高刚度铸型如水泥型,金属型等,对于防止球墨铸铁的缩松都有较好的效果。
2)增加石墨化膨胀的体积。
通过适当增加碳量,并配合以有效的孕育处理,使球墨铸铁中石墨的数量增加而尽量避免自由渗碳体的产生,从而可提高铸件的自补缩能力。
如果上述两条措施配合恰当,实现球墨铸铁件的无冒口铸造是可能的,生产实践经验已充分证实了此点。
3)采用适宜的浇注温度,以减少液态收缩值。
4)结合生产条件,合理地选用冒口或冒口加冷铁的防止收缩缺陷的工艺。
2.夹渣夹渣通常称黑渣,多出现在铸件浇注位置的上平面或型芯下表面部位。
根据夹渣形成的时间不同,可将其分为一次夹渣和二次夹渣。
前者是由于在球化处理时产生的氧化物及硫氧化物等在浇注之前未清除干净,随铁液浇入铸型所致。
后者是在浇注过程中以及在铁液尚未在铸型中凝固以前的一段时间内产生的渣。
一次渣的尺寸较大,二次渣一般很细小,在铸件的加工表面上表现为暗灰色无光泽的斑纹或云片状。
夹渣缺陷严重影响铸件的力学性能,特别是硬度、韧性及耐磨性,并能导致耐压铸件发生渗漏。
防止措施主要有:1)尽量降低原铁液的含硫量。
2)在保证石墨球化条件下,降低铁液的残留镁量和残留稀土量。
3)提高浇注温度,应不低于1350℃。
高锰钢热处理工艺与裂纹的防治
一、高锰钢铸件如何防止裂纹的产生?针对生产高锰钢铸件的各个主要环节,应该从以下几个方面采取措施预防裂纹的产生。
1、铸件的结构设计铸件的壁厚相差太大、壁厚过渡不当、铸件圆角过渡太小等结构问题均容易产生裂纹。
因此,铸件设计应密切与铸造工艺相结合,尽量避免铸件设计不合理。
例如可以将“+”字断面改为“T”形断面等。
2、铸造工艺设计(包括各种工艺因素及浇注系统)在铸造工艺各因素中最重要的是铸型的退让性,其次是砂箱设计不合理。
例如箱筋阻碍收缩可以产生裂纹,因此,箱筋距铸件及冒口要有一定的距离。
浇注系统设计不当,分散导人的多条内浇道往往因阻碍铸件收缩,而在与内浇道联结处开裂。
应该特别指出,在铸件内浇道导入处,局部温度高而最后凝固,由于得不到足够的补缩,收缩应力使铸件开裂,所以一般在内浇道处要设置冒口补缩。
3、高锰钢铸件的冒口及冷铁设置高锰钢铸件的冒口设置以不用普通顶冒口为原则,因为用乙炔焰切割冒口时容易造成裂纹。
所以最好采用侧冒口及易割冒口,冒口一般用锤打掉。
铸件设置冒口对热节进行补缩,使铸件不产生缩孔及缩松,是防止内裂的有效措施,但冒口设置又产生了接触热节,其它工艺措施要与其配合得当。
如合理地使用冷铁,就可做到既防止内裂又不会产生外裂。
冷铁可以调节铸件各部分凝固速度,可以使铸件的缺陷发生位置迁移,同冒口配合可以扩大冒口的补缩范围。
但是冷铁使用不当,例如使用弯曲变形的冷铁时往往会在不适当的冷铁长度范围内因铸件凝固速度不均衡而造成裂纹。
冷铁之间间隔大也可造成裂纹,高锰钢铸件对此很敏感,所以工艺设计时应特别注意。
4、化学成分及熔炼工艺在高锰钢中,碳和磷对裂纹的产生影响最大。
含碳量越高,铸件越容易产生裂纹。
钢液的还原精炼对高锰钢铸件裂纹的影响也要引起重视。
在高锰钢的冶炼过程中应严格控制炉渣中FeO+MnO之和不大于1.2%,因为随着渣中FeO+MnO之和的提高,钢液中FeO+MnO也必升高,凝固后在晶界上析出,会使钢变脆。
铸铁焊补时产生裂纹的原因及预防措施
铸铁焊补时产生裂纹的原因及预防措施铸铁焊补时可能产生冷裂纹和热裂纹两种类型的裂纹。
(1)冷裂纹。
冷裂纹可能出现在焊缝或热影响区上,并且发生在400℃以下。
当焊缝为铸铁型时,易于出现焊缝冷裂纹。
裂纹发生时常伴随着可听见的较响的脆性断裂声音,焊缝较长时或焊补刚性较大的缺陷时,常发生这种裂纹。
其产生的原因是:焊接过程当中由于焊件局部不均匀受热,焊缝在冷却过程当中受到特别大的拉应力,由于铸铁强度低,400℃以下基本无塑性,当拉应力超过此时铸铁的抗拉强度时,即发生焊缝冷裂纹。
当焊缝中存在白口铸铁时,由于白口铸铁的收缩率(2.3%)比灰铸铁的收缩率(1.26%)大,故焊缝更易出现冷裂纹,尤其是当焊缝强大大于母材时,冷却过程当中母材牵制不住焊缝的收缩,结果在结合处母材被撕裂,这种现象称为“剥离”。
当焊接接头刚性大、焊补层数多,焊补金属体积大,使焊接接头处于高应力状态时,如焊缝金属的屈服点又较高,难于通过其塑性变形来松弛焊接接头的高应力,则焊接裂纹易于在热影响区的白口区或马氏体区产生,形成热影响区冷裂纹。
防止冷裂纹最有效的方法是对焊补件进行550~700℃的整体预热,其次是采用异质焊缝的焊接材料。
(2)热裂纹。
当采用镍基焊接材料(如Z308、Z408、Z508焊条)及一般常用的低碳钢焊条焊补铸铁时,焊缝金属对热裂纹较敏感。
产生的原因是:采用镍基材料焊补铸铁时,由于铸铁含S、P高,形成较多的低熔点共晶物,Ni-Ni3S2(熔点664℃)、Ni-Ni3P(熔点880℃);采用低碳钢焊条焊补铸铁时,第一、二层焊缝会从铸铁溶入较多的C、S 及P,因此使第一、二层焊缝的热裂程度增加。
防止产生热裂纹的方法是调整焊缝的化学成分,加入稀土元素,增强脱硫、脱磷的能力,减小熔合比,降低焊接应力等。
铸钢件裂纹缺陷及预防措施
铸钢件裂纹缺陷及预防措施铸钢件裂纹缺陷及预防措施裂纹分为热裂和冷裂。
热裂主要由S引起,多为不规则形状,裂口处金属表皮氧化;冷裂主要由P引起,裂口较直,开裂处有金属光泽,有时出现轻微氧化色。
部分铸钢件采用水爆清砂工艺,亦可导致裂纹。
裂纹的预防措施:(1)提高砂型和砂芯的退让性。
(2)严格控制炉料及钢水中的S、P含量。
(3)铸件壁厚尽量均匀,避免壁厚的突然改变,条件允许时,可适当设置加强筋,两截面交接部位采用圆角连接,以减少应力集中。
(4)调节铸件各部位冷却速度,避免铸件局部过热,在厚大断面或热节处放置冷铁,内浇道适当分散,使铸件各部位温度趋向均匀,浇冒口当应阻碍铸件的收缩。
(5)铸件浇注后,开型不能过早,采用水爆清砂工艺的铸件应掌握好温度和时间。
铸钢件粘砂、砂眼、缩孔、夹砂、裂纹缺陷及预防措施2017-03-19 16:35 | #2楼在铸件表面上,全部或部分覆盖着一层金属(或金属氧化物)与砂(或涂料)的混(化)合物或一层烧结构的型砂,致使铸件表面粗糙,难于清理。
粘砂多发生在型、芯表面受热作用强烈的部位,分机械粘砂和化学粘砂两种。
机械粘砂是由金属液渗入铸型表面的微孔中形成的,当渗入深度小于砂粒半径时,铸件不形成粘砂,只是表面粗糙,当渗入深度大于砂粒半径时,就形成机械粘砂,化学粘砂是金属氧化物和造型材料相互进行化学作用的产物,与铸件牢固地结合在一起而形成的。
粘砂的预防措施:(1)选用耐火度高的砂,以提高型砂,芯砂的耐火度,原砂的sio2含量在96%(质量分数)以上,而且砂粒应对粗些。
铸钢件的浇注温度越高,壁厚越厚,对原砂中sio2含量的要求越高。
(2)适当降低浇注温度和提高浇注速度,减轻金属液对砂型的热力学和物理化学作用。
(3)砂型紧实度要高(通常大于85)且均匀,减少砂粒间隙;型、芯修补到位,不能有局部疏松。
(4)采用在高温下不开裂、不烧结成熔洞的涂料铸钢件砂眼缺陷及预防措施砂眼缺陷处内部或表面有充塞着型(芯)砂的小孔,砂眼是一种常见的铸造缺陷,往往导致铸件报废。
低温环境下B级铸钢件焊接裂纹的工艺措施
低温环境下B级铸钢件焊接裂纹的工艺措施摘要:冬季环境温度低,机车转向架构架铸件焊接时产生裂纹倾向增加,对低温环境下焊接产生裂纹的原因分析,通过焊前预热、控制热输入量、合理焊接顺序、去除焊接应力等方法,防止裂纹的产生,保证焊接质量。
关键词:焊接;裂纹;一、概论我公司生产的东风型机车转向架构架,其上铸钢件零件较多(如电机吊座、拉杆座等),且都是受力关键件,焊缝质量直接影响机车的运行安全。
冬季环境温度较低,B级铸钢的碳当量较大,如果焊前预热温度定得过高,需耗费大量的人力和物力,冬季散热快,很难达到预热温度。
为了保证铸钢件的焊接质量,制定合理的焊接工艺,控制焊接缺陷的产生,不仅能保证焊接质量还能减少生产成本。
二、B级钢化成成份、力学性能及焊接性的分析表1 B级铸钢化学成分表2 B级铸钢力学性能根据碳当量计算公式:CE=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,B级铸钢的碳当量均值为0.438,焊接性较好。
三、焊接裂纹的原因分析B级铸钢件与构架主体框架焊接,采用直径1.2mm的ER50-6焊丝,富氩气体保护焊,经工艺评定试验,所有性能满足要求。
在冬季焊接铸钢件时,有时会产生裂纹,特别是12月份和1月份气温低于5℃时,综合分析产生裂纹的原因主要有以下3个:1.构架工件大,局部拘束度过大,焊缝强度不足,有的焊缝在焊接完后会立即开裂;2.铸钢件内部缩孔多,材质酥松,焊缝冷却后在铸钢件侧熔合区产生的裂纹明显要多;3.环境温度过低,在焊接后冷却温速度很快,使焊接过程中产生的的氢在冷却过程中来不及逸出,焊缝含氢量增加,拉应力较大,并且接头处易产生淬火组织,导致材料焊接部位脆化,氢在组织中积聚,一段时间后扩散出来,产生延迟裂纹;四、防止焊接裂纹产生的措施为有效减少焊接裂纹的产生,从焊前预热、控制焊接热输入量、焊接工艺参数、焊接顺序、焊后构架去应力退火改善热影响区和焊缝的组织,使氢逸出以及减少焊接产生的拘束应力等措施控制。
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铸钢件裂纹缺陷及预防措施
裂纹分为热裂和冷裂。
热裂主要由S引起,多为不规则形状,裂口处金属表皮氧化;冷裂主要由P引起,裂口较直,开裂处有金属光泽,有时出现轻微氧化色。
部分铸钢件采用水爆清砂工艺,亦可导致裂纹。
裂纹的预防措施:
(1)提高砂型和砂芯的退让性。
(2)严格控制炉料及钢水中的S、P含量。
(3)铸件壁厚尽量均匀,避免壁厚的突然改变,条件允许时,可适当设置加强筋,两截面交接部位采用圆角连接,以减少应力集中。
(4)调节铸件各部位冷却速度,避免铸件局部过热,在厚大断面或热节处放置冷铁,内浇道适当分散,使铸件各部位温度趋向均匀,浇冒口当应阻碍铸件的收缩。
(5)铸件浇注后,开型不能过早,采用水爆清砂工艺的铸件应掌握好温度和时间。