精密鑄造過(guò)濾鋼渣逸出

2019-09-29 2395

近年來(lái),隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的要求,對鑄造合金的質(zhì)量要求越來(lái)越嚴格。有些鑄件不僅要求有合格的化學(xué)成分和機械性能,而且要求有優(yōu)良的內外質(zhì)量。然而,傳統的冶煉和鑄造工藝已不能滿(mǎn)足這些要求。其主要原因是合金中的非金屬夾雜物超過(guò)了允許范圍。為了減少非金屬夾雜物的影響,人們一方面對合金制備的原材料提出了嚴格的要求,另一方面在鑄造工藝上嘗試采取措施。鑄造過(guò)濾技術(shù)是在這一形勢下發(fā)展起來(lái)的一項新技術(shù)。

精密鑄件通常要求更高的要求。當鑄件腔內充滿(mǎn)液體時(shí),在凝固過(guò)程中,熔渣無(wú)法排出,再加上冷卻速度加快,它在熔渣漂浮過(guò)程中已經(jīng)凝固,導致熔渣孔導致鑄件報廢。在澆注過(guò)程中使用陶瓷泡沫過(guò)濾器可顯著(zhù)提高熔融金屬的純度并減少鑄造缺陷。過(guò)濾技術(shù)在國外的投資鑄造中得到了廣泛的應用,中國的一些工廠(chǎng)采用了由鑄鋼制成的陶瓷泡沫過(guò)濾器。事實(shí)上,對于要求高的鑄件,使用泡沫陶瓷過(guò)濾器的經(jīng)濟效益(鑄件產(chǎn)量的提高、加工和修理成本的節省、索賠的減少等)遠遠超過(guò)過(guò)濾器自身生產(chǎn)的鑄件的成本增加。

泡沫陶瓷過(guò)濾器的類(lèi)型與特點(diǎn)

根據使用條件,過(guò)濾器可分為三種類(lèi)型:鑄鋼、鑄鐵和鑄鋁。我們主要介紹鑄鋼過(guò)濾器。鑄鋼用泡沫陶瓷過(guò)濾器主要由氧化鋯和碳材料制成,兩者具有良好的耐高溫性能,并經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐得到驗證。

氧化鋯陶瓷濾料是以高純氧化鋯為基料,在1600℃以上高溫燒結而成,質(zhì)地穩定,強度高,抗熱震性好。同時(shí),它們在高溫下不與任何金屬溶液發(fā)生反應,能承受1700℃鋼水的沖擊。因此,氧化鋯陶瓷過(guò)濾器適用于各種鋼,包括碳鋼、不銹鋼、鈷基和鎳基高溫合金,也適用于大型鑄鐵件。此外,這種過(guò)濾器在熔模鑄造工藝中也有很好的應用優(yōu)勢。

泡沫陶瓷過(guò)濾器的選型

在使用泡沫陶瓷過(guò)濾器時(shí),應根據鑄件的質(zhì)量要求和金屬液中夾雜物的數量來(lái)確定過(guò)濾器的孔徑(每英寸產(chǎn)品的PPI)。鑄鋼過(guò)濾器的孔徑主要為10ppi、15ppi,而20ppi、30ppi規格的產(chǎn)品使用較少。過(guò)濾器的厚度越大,過(guò)濾器的強度越好,過(guò)濾器的過(guò)濾效率越高,但其使用成本也越高??紤]到***的強度和過(guò)濾效率,一般推薦尺寸為60mm,厚度為20-22mm,厚度為60-100mm,厚度為22-25mm,厚度為100-150mm,厚度為25-30mm,厚度為150mm,厚度為30-40mm。

過(guò)濾器的放置

精密鑄件通常形狀復雜,給鑄造工藝帶來(lái)困難。當使用過(guò)濾器時(shí),它們大多放置在澆口位置。在實(shí)際應用中,根據不同的鑄件和要求,可采用以下方法:

在外殼澆口杯中保留一個(gè)過(guò)濾臺或使用錐形過(guò)濾器。爐殼烘烤出爐后,過(guò)濾器迅速放置在澆口位置,如圖1所示?;蛘咴跐沧⑶坝猛粋€(gè)外殼烘烤預熱,這樣有助于液態(tài)金屬通過(guò),效果更好,如圖2所示。

為了使過(guò)濾器易于放置,需要設計一個(gè)過(guò)濾器底座,即過(guò)濾器與過(guò)濾器外緣之間2 mm的間隙是將過(guò)濾器放置在殼體中的***位置,并且應在支撐面上留下一個(gè)寬度大于5 mm的底座,如圖3所示。過(guò)濾器也可以做成一個(gè)圓形的表,與澆口相匹配。它可以用纖維棉包裹,直接放在澆口位置,如圖4所示。

過(guò)濾器放置在一個(gè)特殊的陶瓷澆口杯中。制殼時(shí),澆口杯與澆鑄樹(shù)相連。澆注時(shí),將過(guò)濾器倒入澆口杯中,如圖5和圖6所示。

將過(guò)濾器放置在澆注系統中,提前制作帶有過(guò)濾器的澆注系統殼體,并在殼體的相應位置預留開(kāi)口,使過(guò)濾器能夠放置在安裝座上。制殼臺置于底座內,用水玻璃或硅溶膠密封,固化干燥后進(jìn)行澆注試驗。

此外,應將鋼水的澆注溫度控制在工藝范圍的上限,并盡快使澆注速度化,避免出現冷隔、澆注不足等鑄造缺陷。

申請案例

鑄件的主要缺陷是夾雜物和氣孔。材質(zhì):ZG25CrNiMo,澆注溫度:1550-1570 C,澆注重量45-50kg,水玻璃砂制殼,殼式焙燒溫度840 C,保溫3h;采用70-60*2210PPI型圓形臺式氧化鋯過(guò)濾機。過(guò)濾器如圖7所示,在澆注前放置過(guò)濾器,如圖8所示。過(guò)濾器在爐內烘烤時(shí),澆注過(guò)程中不出現堵塞現象,起到過(guò)濾和矯正的作用。使用后廢品率大大降低,鑄件表面光滑,表面質(zhì)量得到改善。

鑄件為閥體、硅溶膠外殼、鎳基合金,鑄件重量300kg,澆注溫度1540℃,澆注時(shí)間12s,采用氧化鋯過(guò)濾器150×150×30mm(10ppi)片,放入自制的澆口杯內,經(jīng)X射線(xiàn)檢測,鑄件缺陷大大減少,氣孔和夾渣缺陷。鑄件表面光滑。過(guò)濾器出口及其放置位置如圖所示。9和10。

由表1可以看出,使用過(guò)濾器后鑄件合格率明顯提高,減少了鑄件夾渣缺陷和氣孔率的廢品率。

齒套為ZG310-570鋼,單重3-6kg,每組4個(gè)鑄件。澆注溫度1580-1630℃,澆注時(shí)間6-8s,共用60mm*20mm(10ppi)氧化鋯過(guò)濾器過(guò)濾198臺,合格198臺,未使用前廢品率13%。

通過(guò)對比表2中過(guò)濾前后的齒套力學(xué)性能,可以看出過(guò)濾后的齒套力學(xué)性能較好。從圖11ZG310-570鋼過(guò)濾前后的金相分析可知,過(guò)濾后基體中的珠光體和鐵素體比未過(guò)濾時(shí)更均勻。

從以上應用實(shí)例可以看出,過(guò)濾器的使用不僅提高了鑄件的成品率和表面質(zhì)量,降低了焊接修復率,而且大大提高了鑄件的內在質(zhì)量,如力學(xué)性能等。結果表明,過(guò)濾技術(shù)對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高鑄件質(zhì)量起著(zhù)關(guān)鍵作用。

過(guò)濾技術(shù)的應用前景

過(guò)濾技術(shù)對去除液態(tài)金屬中的夾雜物、改善鑄件內部結構和加工性能、提高鑄件的工藝收率、合格率和力學(xué)性能具有重要作用。降低鑄件生產(chǎn)的綜合成本。隨著(zhù)中國鑄鋼件質(zhì)量的不斷提高和人們對過(guò)濾技術(shù)的認識的不斷加深,鑄造用陶瓷泡沫過(guò)濾器已被越來(lái)越多的鑄造廠(chǎng)所認可。在提高鑄件質(zhì)量和成品率方面將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。


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