原創(chuàng)

鑄造老陸

鑄造工業(yè)網(wǎng)

2025年10月03日 20:19

湖北

4人

大家好，我是老陸，今天我們來(lái)講解一下球墨鑄鐵螺絲孔處產(chǎn)生縮松的原因及解決方法。下面詳細(xì)解釋產(chǎn)生原因和解決方法。一、 產(chǎn)生原因縮松的本質(zhì)是金屬在液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)（凝固）過(guò)程中，體積收縮而得不到足夠的液態(tài)金屬補(bǔ)充，從而在最后凝固的部位形成細(xì)小、分散的孔洞。1. 材料本質(zhì)原因：球墨鑄鐵的凝固特性糊狀凝固模式：與鋼的逐層凝固不同，球墨鑄鐵在整個(gè)鑄件斷面范圍內(nèi)同時(shí)開(kāi)始凝固，形成一個(gè)“糊狀”區(qū)域。這使得液態(tài)金屬補(bǔ)縮通道很早被枝晶堵塞，補(bǔ)縮變得極其困難。石墨化膨脹：球墨鑄鐵在凝固后期，石墨球析出會(huì)產(chǎn)生體積膨脹。如果鑄型剛度不夠（如砂型太軟），這種膨脹會(huì)推動(dòng)型壁外移，反而“吸收”掉本應(yīng)用于補(bǔ)縮縮孔的內(nèi)部金屬液，導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生縮松。

2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因：熱節(jié)效應(yīng)螺絲孔通常位于法蘭、凸臺(tái)或壁厚交接處。這些地方是熱節(jié)——即鑄件中比周圍區(qū)域更厚大、冷卻更慢的部位。熱節(jié)是金屬最后凝固的地方，也是縮松最容易產(chǎn)生的地方。當(dāng)螺絲孔加工后，正好將這個(gè)內(nèi)部缺陷暴露出來(lái)。3. 工藝設(shè)計(jì)原因：補(bǔ)縮系統(tǒng)不足冒口設(shè)計(jì)不當(dāng)：冒口的位置、大小、數(shù)量不合理，無(wú)法有效覆蓋到螺絲孔所在的熱節(jié)區(qū)域。冒口補(bǔ)縮距離不夠或補(bǔ)縮通道不暢。冷鐵使用不當(dāng)：在熱節(jié)處放置冷鐵可以加快該處冷卻，使之與周圍區(qū)域同步凝固，從而避免縮松。如果未使用冷鐵或冷鐵尺寸/位置錯(cuò)誤，則無(wú)法消除熱節(jié)。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理：澆注系統(tǒng)如果導(dǎo)致鑄件溫度場(chǎng)不均，可能加劇熱節(jié)效應(yīng)。4. 生產(chǎn)過(guò)程控制原因化學(xué)成分不當(dāng)：碳當(dāng)量（CE）過(guò)低：碳和硅是促進(jìn)石墨化的元素，含量過(guò)低會(huì)減少石墨化膨脹，增加收縮傾向。鎂（Mg）和稀土（RE）含量過(guò)高：過(guò)量會(huì)增加白口傾向，減少石墨析出，從而削弱石墨化膨脹的有益效果。型砂強(qiáng)度不足：如果砂型/砂芯的剛度不夠，無(wú)法有效利用石墨化膨脹進(jìn)行“自補(bǔ)縮”，反而會(huì)導(dǎo)致鑄件內(nèi)部膨脹疏松。澆注溫度不當(dāng)：過(guò)高：增加了總的液態(tài)收縮量，并擴(kuò)大了凝固溫度范圍的糊狀區(qū)，使縮松更嚴(yán)重。過(guò)低：流動(dòng)性變差，補(bǔ)縮能力下降。孕育處理效果不佳：孕育不足會(huì)導(dǎo)致石墨球數(shù)量少、形態(tài)差，同樣會(huì)削弱石墨化膨脹的效果。二、 解決方法解決思路的核心是：強(qiáng)化順序凝固，創(chuàng)造有利的溫度梯度，并確保有效補(bǔ)縮。1. 鑄造工藝優(yōu)化（最根本、最有效的途徑）合理使用冒口和冷鐵：在螺絲孔對(duì)應(yīng)的熱節(jié)上方設(shè)置暗冒口或發(fā)熱冒口，確保對(duì)熱節(jié)進(jìn)行充分補(bǔ)縮。在熱節(jié)周圍或?qū)γ娣胖美滂F，加快該區(qū)域冷卻，使之與厚大部位實(shí)現(xiàn)同步凝固或形成朝向冒口的溫度梯度。優(yōu)化澆注系統(tǒng)：采用底注式或階梯式澆注，實(shí)現(xiàn)鑄件自下而上的順序凝固，將熱節(jié)和縮松引導(dǎo)至冒口中。提高鑄型剛度：使用高強(qiáng)度、高硬度的鑄型（如樹(shù)脂砂、鐵型覆砂等），以充分利用石墨化膨脹進(jìn)行自補(bǔ)縮，抵消液態(tài)收縮。2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化（與客戶/設(shè)計(jì)部門溝通）優(yōu)化壁厚：在滿足強(qiáng)度要求下，盡量減小壁厚差異，避免形成尖銳的熱節(jié)。增加工藝補(bǔ)貼：在螺絲孔背部（加工余量?jī)?nèi)）增加少量金屬，改變溫度場(chǎng)，引導(dǎo)順序凝固方向，加工后再將其去除。改變螺絲孔位置：如果可能，將螺絲孔布置在遠(yuǎn)離熱節(jié)或壁厚交接的區(qū)域。3. 熔煉與過(guò)程控制嚴(yán)格控制化學(xué)成分：保持適宜的碳當(dāng)量（CE），通常在4.3%-4.7%之間，保證充分的石墨化?？刂奇V和稀土的殘留量在下限足夠球化的水平。強(qiáng)化孕育處理：采用隨流孕育或型內(nèi)孕育，確保孕育效果，增加石墨球數(shù)量，改善球化形態(tài)，充分利用石墨化膨脹。控制合適的澆注溫度：對(duì)于中小件，一般控制在1350-1400°C之間，避免過(guò)高或過(guò)低。4. 后續(xù)處理與補(bǔ)救措施浸滲處理：對(duì)于非關(guān)鍵承壓部位或縮松程度較輕的鑄件，可以采用浸滲處理。通過(guò)真空壓力將密封劑（如硅酸鹽、樹(shù)脂）壓入縮松孔隙中，堵住漏洞。這是一種經(jīng)濟(jì)有效的補(bǔ)救方法。使用螺紋嵌件（鋼絲螺套）：如果螺絲孔加工后發(fā)現(xiàn)縮松，但深度不深，可以擴(kuò)大孔徑，安裝一個(gè)高強(qiáng)度的不銹鋼鋼絲螺套。這不僅能修復(fù)缺陷，還能提高螺紋的強(qiáng)度和耐磨性?？偨Y(jié)與排查流程當(dāng)出現(xiàn)螺絲孔縮松問(wèn)題時(shí)，建議按以下步驟排查：1. 定位分析：確認(rèn)縮松位置是否與鑄造熱節(jié)對(duì)應(yīng)。2. 檢查工藝：審視鑄造工藝方案，冒口和冷鐵的設(shè)計(jì)是否合理覆蓋了該熱節(jié)。3. 復(fù)核成分：檢查碳當(dāng)量、鎂、稀土含量是否在控制范圍內(nèi)。4. 評(píng)估過(guò)程：檢查型砂硬度、澆注溫度記錄、孕育效果。5. 考慮補(bǔ)救：根據(jù)零件用途，評(píng)估浸滲或使用螺紋嵌件的可行性。通過(guò)系統(tǒng)性地分析原因并采取綜合措施，完全可以有效控制和解決球墨鑄鐵螺絲孔的縮松問(wèn)題。