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熱裂紋產(chǎn)生的原因和防治方法,熱裂紋產(chǎn)生的原因及防治方法
熱裂紋常出現(xiàn)于鑄件最終凝結(jié)而且很容易產(chǎn)生應(yīng)力部位,如熱節(jié)、轉(zhuǎn)角或接近內(nèi)進(jìn)膠口等地方。熱裂紋分成內(nèi)裂紋和外裂紋。內(nèi)裂紋發(fā)生在鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)最終凝結(jié)的區(qū)域,有時(shí)候與晶間縮松、鑄造缺陷比較難差別。外裂紋在鑄件表面可以看到,其起源于鑄件表面,由大至小逐步向內(nèi)部結(jié)構(gòu)拓寬,嚴(yán)重的話(huà)裂紋將圍繞鑄件整個(gè)橫斷面。
宏觀經(jīng)濟(jì)裂紋:因?yàn)闊崃鸭y是高溫下所形成的,因而裂紋表面和空氣觸碰并發(fā)生氧化反應(yīng)而呈褐黑色乃至灰黑色,與此同時(shí)熱裂紋呈彎曲狀而不規(guī)律。
外部經(jīng)濟(jì)裂紋:沿位錯(cuò)產(chǎn)生與發(fā)展,熱裂紋的兩邊有脫碳層而且裂紋周邊的晶粒粗大,還伴有魏氏機(jī)構(gòu)
熱裂紋所形成的溫度范疇
砂模鑄造鑄件熱裂紋究竟要在哪些溫度下所發(fā)生的,一直以來(lái)說(shuō)法不一.到現(xiàn)在為止具體來(lái)說(shuō)依然存在二種:其一,熱裂紋要在凝結(jié)溫度范圍之內(nèi)但接近固體線(xiàn)溫度時(shí)所形成的,這時(shí)鋁合金處在固-液體;其二,熱裂紋要在稍小于固體線(xiàn)溫度時(shí)所形成的,這時(shí)鋁合金處在固體。
熱裂紋的預(yù)防對(duì)策
1.提升鑄件在高溫下后的強(qiáng)度與可塑性
(1)有效選料
選料是一項(xiàng)極其繁雜的技術(shù)和金錢(qián)問(wèn)題。所渭有效選料便是采用材質(zhì)應(yīng)當(dāng)同時(shí)符合鑄件的應(yīng)用性、工藝性能和合理性。針對(duì)鑄件來(lái)講,通常是鍛造工藝性(熱裂性、流動(dòng)性和收縮等性能)。若該材質(zhì)鍛造工藝特性欠佳,熱裂選擇性大,那樣澆注出的鑄件造成熱裂紋的不合格率也高。
(2)確保冶煉品質(zhì)
在鑄鋼件合金元素中,最有影響的成分是硫。當(dāng)wS>0.03%,以O(shè).05%的臨界值鋁含量脫氨,硫酸鹽以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳化物方式遍布時(shí),可塑性比較低,易導(dǎo)致熱裂紋。在冶煉時(shí),能夠加入適量強(qiáng)脫硫催化劑稀有元素,從而減少鋁合金里的硫分。只需稀有元素的加持加工工藝有效,其脫硝實(shí)際效果為40%~50%:而且稀有元素能細(xì)化晶粒,更改夾雜物的結(jié)構(gòu)與遍布,從而減輕了熱裂紋的程度(指裂紋的大小與濃淡)和減少了熱裂紋的總數(shù)。
此外,分布在鑄鋼件位錯(cuò)的低熔點(diǎn)夾雜物將減少它強(qiáng)度可塑性,并且隨著夾雜物的增加,強(qiáng)度可塑性降低,促進(jìn)產(chǎn)生熱裂紋。在冶煉時(shí),宜選用整潔、潔凈的回爐廢料;選用科學(xué)合理的冶煉加工工藝,提升實(shí)際操作,才能確保冶煉品質(zhì)。
2.提升型殼的退讓性,降低鑄造應(yīng)力
(1)鑄件的構(gòu)造
它與產(chǎn)生熱裂紋之間的關(guān)系非常大。構(gòu)造不科學(xué),如厚度差別較大、熱節(jié)比較多并且比較大、壁厚度的拐角處圓弧過(guò)小或呈斜角造成應(yīng)力等,均也會(huì)引起熱裂紋的形成。
鑄件的厚度不均,造成鑄件的冷速不一致。厚壁處先冷疑,而且有一定的抗壓強(qiáng)度,對(duì)于厚壁管處冷疑收縮具有干擾作用(使厚壁管處收縮時(shí)遭受拉伸應(yīng)力)。當(dāng)摩擦阻力超出這時(shí)厚壁管處鋁合金的屈服極限時(shí),就會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。
鑄件壁厚度的拐角處圓弧過(guò)小或呈斜角,造成應(yīng)力,促進(jìn)熱裂紋的形成;圓弧很大,又出現(xiàn)了一個(gè)新的熱節(jié)。因而,應(yīng)當(dāng)通過(guò)試驗(yàn)選擇適當(dāng)?shù)腻懺靾A弧。
(2)澆注系統(tǒng)軟件
澆冒口設(shè)置可能導(dǎo)致鑄件收縮后的熱阻攔機(jī)械阻攔。鑄件在靠近內(nèi)澆道部位,凝結(jié)的比較晚、制冷比較慢。因而,鑄件在這里不足的位置很容易引起熱裂紋。如果把內(nèi)澆道分散化,使鋼液從幾個(gè)進(jìn)到凹模,就可分散化內(nèi)應(yīng)力,降低鑄件收縮后的熱阻攔機(jī)械阻攔,避免或者減少熱裂紋的形成。
為了能讓砂模鑄造鑄件次序凝結(jié),這樣有利于補(bǔ)縮,而將內(nèi)澆道設(shè)在鑄件厚大處著眼。這使得鑄件里的發(fā)熱量遍布極不勻,造成比較大的溫度梯度方向,鑄件收縮不太一致,易導(dǎo)致熱裂紋。這個(gè)時(shí)候就需要更改內(nèi)澆道位置,使鑄件由次序凝結(jié)變成與此同時(shí)凝結(jié)。鑄件各處的溫度勻稱(chēng),冷疑較一致,能夠減少或避免了鑄件產(chǎn)生熱裂紋。這么做很有可能降低了熱裂紋,卻會(huì)使鑄件造成縮松和鑄造缺陷。
(3)澆注加工工藝
澆注溫度和澆注速率對(duì)鑄件造成熱裂紋產(chǎn)生的影響較為復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō),針對(duì)薄壁件應(yīng)采用相對(duì)較高的澆注溫度和很快的澆注速率。這能使鑄件溫度迅速趨于勻稱(chēng),避免部分超溫,與此同時(shí)能使鑄件冷疑比較慢,降低鑄件的收縮地應(yīng)力,從而降低或避免熱裂紋的形成。針對(duì)厚壁管件應(yīng)采用相對(duì)較低的澆注溫度和緩慢的澆注速率。假如厚壁管件也采用強(qiáng)的澆注溫度和迅速的澆注速率,則鋼液的收縮大、晶體鈍化處理,更加容易使鑄件造成熱裂紋;嚴(yán)重的話(huà)將導(dǎo)致鑄件與此同時(shí)產(chǎn)生熱裂紋和縮松(如果兩個(gè)缺點(diǎn)發(fā)生在同一個(gè)位置,即是縮裂)。
(4)型殼的退讓性
鑄件在冷疑環(huán)節(jié)中收縮遭受型殼的影響時(shí)形成了收縮地應(yīng)力,收縮應(yīng)力的大小直接影響鑄件是不是造成熱裂紋。因而,提升型殼的退讓性至關(guān)重要。型殼的退讓性好,則鑄件收縮后的阻力小,產(chǎn)生熱裂紋的概率小。