铸造缺陷分析及工艺优化措施

郝明闪

摘要：现阶段，我国的铸件质量工艺有了很大进展，本文针对目前铸件质量的现状，对一年来的铸件废品情况进行统计，分析铸件缺陷及其产生的主要原因。对照工艺规程要求，找出影响铸件质量的关键环节及主要因素。提出工艺优化、设置质量控制点、控制浇注温度及速度、保证原材料质量等具体具体改进措施及方法，从而减少铸件缺陷的产生，降低铸件废品率，提高铸件产品质量。

关键词：铸造缺陷;工艺过程;关键环节;主要因素;工艺优化

引言

钢铸件可以通过焊接来修复铸造缺陷，但对于铸铁件，由于其材质组织粗糙，可焊性差，焊接后焊材与铸件母材很难融合。机床是先进制造技术的载体和装备工业的基本生产手段，是装备制造业的基础设备。机床的结构件和许多主要部件都是以铸件为坯料的，因此铸件是确保机床内外部质量达到要求的基础件，它不仅影响机床外观，更直接影响机床精度的稳定性及机床的使用性能和寿命。笔者希望通过对铸件缺陷及其产生的原因进行分析，找出影响铸件缺陷的主要因素，通过加强原材料把关、优化铸造工艺、强化关键工序质量控制等一系列措施，提高铸件产品质量，提升机床精度稳定性和使用性能。

1常见铸件缺陷及产生原因

1.1冷隔及其控制方法

冷隔是铸件上产生的缝隙，有的穿透铸件有的则不穿透铸件，其边缘呈圆角状，是金属流充型过程中股汇合时产生熔合不良所导致。冷隔一般出现在薄壁处、远离浇道的宽大表面、激冷部位、金属流汇聚位置。冷隔产生的原因主要有：①浇注速度过慢或者是浇注时金属液的温过低；②铸造所采用的模具透气性差，排气困难，出气冒口设计的尺寸过小且数量太少；③铸造所采用的合金本身粘度大，流动性变差；④铸件结构设计不合理，铸件的中的薄壁太薄导致铸件的铸造性变差；⑤铸造工艺设计不合理，铸件中的大而薄的部位距离内交道太远或者设置在铸件的顶部；⑥浇道设计不合理，浇道截面积太小或者是内浇道的位置设置不当或数量偏少，以及直浇道的高度太低从而导致金属液的静压头太小。在大型薄壁铸件的生产过程中产生的冷隔缺陷，通过提高浇注时金属液体的温度，使金属液在较高的温度下仍能保持顺畅的流动性，从而使得金属液在到达缺陷位置时不会因温度降低过快而发生凝固产生冷隔。也可以通过对熔炼过程中合金的配比进行调整来改善金属液的流动性。同时，在铸件容易产生冷隔的部位添加出气棒，可促进铸型的排气，防止在该部位产生较多的气体无法快速逸出而阻碍金属液的合流。最后，合理的浇注系统设计，可以促进金属液连续、平稳地充型，在最短的时间内充满型腔，可有效避免冷隔等缺陷的产生。

1.2光堵修复铸造缺陷方式

根据实际情况选用适当的配合过盈量，冷装、热装、或者挤压，正反面或者单面骑缝螺栓锁紧。这种修补方法适宜于修复较小范围缺陷。（1）冷装：即镶堵制成后液氮冷却至零下190度，收缩过盈量，然后装配。（2）热装：即铸件缺陷处加热到180到200度，扩胀加工部位，然后装配。（3）挤压：即常温下通过强力挤压的方式装配。对于较大范围缺陷修补，对应做堵较大，为了保证镶堵与铸件本体长久配合稳定性，堵一般做成沉頭形状，沉头部分做较大螺栓锁紧镶堵。堵的小头部分与铸件过盈配合，大头部分与铸件过渡配合或者间隙配合，这样做的优点是便于安装沉头堵。选用光堵修补铸件缺陷，堵与铸件加工孔的表面粗糙度要求较高，一般在1.8~3.2之间。

1.3气孔及其控制方法

气孔是铸件生产中另一种常见的缺陷。常产生在铸件的表面、近表面或者内部，呈长形、大小不一致的圆形或者其他不规则形状。气孔有的单个存在，有的聚集成片存在，且孔壁光滑呈白色，有时还会带一层氧化后的渣皮。根据产生的形状和生成原因的不同，可以分为气孔、针孔、气疏松，或者气缩孔、气泡。为减少铝铸件中的气孔产生，提高铝铸件的性能，改善铝铸件产品的合格率，经过实践，可以通过以下方式来预防铝或铝合金铸件中产生气孔。（1）准备步骤。熔炼前需认真去除附着在炉料表面的污物，并且炉料在使用前需要进行预热，预热温度一般在300℃~500℃，预热时间一般在2h以上，该过程能有效挥发水分和油污等。在正式开始熔炼前需要清理模具、工装以及熔炼用表面油污等，一般采用在100℃~300℃进行预热，预热后在表面涂防护涂料。对于新熔炼坩埚或有残留物的旧坩埚前，也需对表面进行清理，通常预热温度为600℃~750℃，保温时间为1h~4h。（2）铸造过程中，缩短铝液在高温下的持续时间，可明显降低经过低温浇铸的铸件出现气孔情况。若不可避免铝液必须保存在较高温度下，需要在铝液的表面覆盖一层熔剂，防止铝液发生吸气反应。对于采用砂型铸造工艺进行加工铝铸件，从原料熔化到最后浇铸时间应不超过3小时；而使用金属型铸造的铝铸件浇铸时间不超过5小时。（3）严格控制铝铸件熔炼过程中的湿度。铝铸件在铸造过程中应该采取有效的防湿、防潮措施，并严格对熔炼坩埚、工装、模具等进行预热处理。（4）铝合金熔体精炼除气过程中，可以在熔体中加入除气剂来制造大量的气体，并通过改变分压，促进溶解在铝液中的H2向气泡扩散，当气泡上浮至铝液表面时，氢气进入大气之中，达到除氢的目的。（5）提高H2在铝熔体中的溶解度。采用高压状态下进行凝固或快速凝固方法来增加H2在铝熔体中的溶解度，铝合金熔体析出过程中H2气体受到阻碍，达到降低铸锭中气孔产生的目的。

2铸件缺陷改进措施

（1）保证铸造工艺设计的合理性和规范性。铸造工艺设计是铸件生产的依据，也是影响铸件质量的关键因素，工艺设计不合理会造成砂孔、缩孔、缩松、夹渣等铸件缺陷。因此铸造工艺设计人员在设计工艺时，多向机械设计人员请教，尽可能多的了解机床的结构、精度、性能等方面的知识，知道每个铸件的重要部位、高精度部位、高强度部位在那里，设计铸造工艺时将这些综合因素考虑进去，合理选择分型面和浇注位置，科学设计浇注系统和冒口位置，尽量做到工艺的合理性和规范性。（2）控制好浇注温度和速度。浇注温度过低会产生气孔、缩松、疏松、冷隔、浇不足等;浇注温度过高会产生缩孔、粘砂等;浇注速度太慢会产生浇不足、冷隔等;浇注速度过快易产生冲砂、气孔等。浇注时要根据不同的铸件要求选择合适的浇注温度，并做好测量和记录。浇筑后铁水包中的剩余铁水，必须浇到回铁水的铁型中去，不准并包。浇注要贯彻慢、快、慢的原则。要注意档渣，包嘴要尽可能靠近浇口杯，浇口杯应保持常满，正常情况下不得中断，不得引铁水飞溅或产生漩涡。铸型将满时要慢浇。浇注速度还要根据铸件的大小、形状和壁厚区别对待。

结语

综上所述，本文介绍了几种常用的机械加工方式修复铸造缺陷的方法，铸件铸造缺陷机械修复要根据机械专业知识和工作经验，不断创新。铸件难免出现铸造缺陷，通过修复缺陷，使铸件达到使用要求，满足客户需求，同时也会给公司降低损失。

参考文献

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