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熱裂紋產生的原因和防治方法,熱裂紋產生的原因及防治方法
熱裂紋常出現于鑄件最終凝結而且很容易產生應力部位,如熱節、轉角或接近內進膠口等地方。熱裂紋分成內裂紋和外裂紋。內裂紋發生在鑄件內部結構最終凝結的區域,有時候與晶間縮松、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,由大至小逐步向內部結構拓寬,嚴重的話裂紋將圍繞鑄件整個橫斷面。
宏觀經濟裂紋:因為熱裂紋是高溫下所形成的,因而裂紋表面和空氣觸碰并發生氧化反應而呈褐黑色乃至灰黑色,與此同時熱裂紋呈彎曲狀而不規律。
外部經濟裂紋:沿位錯產生與發展,熱裂紋的兩邊有脫碳層而且裂紋周邊的晶粒粗大,還伴有魏氏機構
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生的,一直以來說法不一.到現在為止具體來說依然存在二種:其一,熱裂紋要在凝結溫度范圍之內但接近固體線溫度時所形成的,這時鋁合金處在固-液體;其二,熱裂紋要在稍小于固體線溫度時所形成的,這時鋁合金處在固體。
熱裂紋的預防對策
1.提升鑄件在高溫下后的強度與可塑性
(1)有效選料
選料是一項極其繁雜的技術和金錢問題。所渭有效選料便是采用材質應當同時符合鑄件的應用性、工藝性能和合理性。針對鑄件來講,通常是鍛造工藝性(熱裂性、流動性和收縮等性能)。若該材質鍛造工藝特性欠佳,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
在鑄鋼件合金元素中,最有影響的成分是硫。當wS>0.03%,以O.05%的臨界值鋁含量脫氨,硫酸鹽以網狀結構碳化物方式遍布時,可塑性比較低,易導致熱裂紋。在冶煉時,能夠加入適量強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,其脫硝實際效果為40%~50%:而且稀有元素能細化晶粒,更改夾雜物的結構與遍布,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。
此外,分布在鑄鋼件位錯的低熔點夾雜物將減少它強度可塑性,并且隨著夾雜物的增加,強度可塑性降低,促進產生熱裂紋。在冶煉時,宜選用整潔、潔凈的回爐廢料;選用科學合理的冶煉加工工藝,提升實際操作,才能確保冶煉品質。
2.提升型殼的退讓性,降低鑄造應力
(1)鑄件的構造
它與產生熱裂紋之間的關系非常大。構造不科學,如厚度差別較大、熱節比較多并且比較大、壁厚度的拐角處圓弧過小或呈斜角造成應力等,均也會引起熱裂紋的形成。
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度,對于厚壁管處冷疑收縮具有干擾作用(使厚壁管處收縮時遭受拉伸應力)。當摩擦阻力超出這時厚壁管處鋁合金的屈服極限時,就會產生熱裂紋。
鑄件壁厚度的拐角處圓弧過小或呈斜角,造成應力,促進熱裂紋的形成;圓弧很大,又出現了一個新的熱節。因而,應當通過試驗選擇適當的鍛造圓弧。
(2)澆注系統軟件
澆冒口設置可能導致鑄件收縮后的熱阻攔機械阻攔。鑄件在靠近內澆道部位,凝結的比較晚、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。如果把內澆道分散化,使鋼液從幾個進到凹模,就可分散化內應力,降低鑄件收縮后的熱阻攔機械阻攔,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,這樣有利于補縮,而將內澆道設在鑄件厚大處著眼。這使得鑄件里的發熱量遍布極不勻,造成比較大的溫度梯度方向,鑄件收縮不太一致,易導致熱裂紋。這個時候就需要更改內澆道位置,使鑄件由次序凝結變成與此同時凝結。鑄件各處的溫度勻稱,冷疑較一致,能夠減少或避免了鑄件產生熱裂紋。這么做很有可能降低了熱裂紋,卻會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鑄件造成熱裂紋產生的影響較為復雜。一般來說,針對薄壁件應采用相對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,避免部分超溫,與此同時能使鑄件冷疑比較慢,降低鑄件的收縮地應力,從而降低或避免熱裂紋的形成。針對厚壁管件應采用相對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;嚴重的話將導致鑄件與此同時產生熱裂紋和縮松(如果兩個缺點發生在同一個位置,即是縮裂)。
(4)型殼的退讓性
鑄件在冷疑環節中收縮遭受型殼的影響時形成了收縮地應力,收縮應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重要。型殼的退讓性好,則鑄件收縮后的阻力小,產生熱裂紋的概率小。