铸件缺陷分析与铸件质量检测

铸件缺陷分析与铸件质量检测我国国家标准GB5611-85《铸造名词术语》将铸件缺陷分为8类：①夹杂类缺陷②多肉类缺陷③表面缺陷④裂纹、冷隔类缺陷⑤形状及重量差错类缺陷⑥残缺类缺陷⑦孔洞类缺陷⑧性能、成分、组织不合格类缺陷一、夹杂类缺陷夹杂物铸件内或表面存在和基体成分不同的质点内生夹杂物在熔炼、浇注和凝固过程中，因金属液成分之间或金属液与炉气之间发生化学反应而形成的夹杂以及因金属液温度下降、溶解度下降而析出的夹杂物夹渣因浇注金属液不纯净，或浇注方法及浇注系统不当，由裹在金属液中的熔渣、低熔点化合物及氧化物造成的铸件中夹杂。由于其熔点和密度都比金属液低，一般分布在铸件顶面或上部，以及型芯下表面或铸件死角处，断口无光泽，呈暗灰色。如图示：基体夹渣外生夹杂物由金属液及外来杂质的夹杂物夹杂类缺陷一般考虑以上4种情况，其产生原因如下：1.浇注系统不合适（浇口比）2.熔渣清除的过程不合适3.造型砂的耐火度不够4.熔渣过滤的不彻底5.铁水材质的不适当或原材料杂质过多主要对策如下：1.金属液浇注时，不能让熔渣流入铸件（浇注系统考虑避脏，下网等）2.从炉中向包内放金属液时，要将熔渣清除干净。3.对已混进包去的熔渣进行扒渣，并尽量去除，如去不掉，应避免其随流进入铸件。4.浇注系统不合适的应重新修改铸造工艺5.材质不当的应调整到正确的材质范围，原材料杂质过多应更换原材料厂家另，砂眼也属于夹杂类缺陷，是铸件内部或表面（多见于表面）带有沙粒的孔洞，凡是砂型铸造都难以避免砂眼，只能规定其在一定面积内砂眼的大小、个数来进行控制和检验，砂眼不影响其材料的机械性能，如图：（是较大的砂眼，对于此图也可以说是砂胎掉落，严重影响外观质量）良品不良品典型的砂眼二、多肉类缺陷抬型、抬箱由于金属液的浮力使上型抬起，从而增加了铸件的厚度解决办法：增加压箱铁重量，提高型砂强度，适当降低浇注温度，浇注时稳流浇注披缝、飞边、毛翅常在铸件的分型面和芯头部位出现片状凸起或刺形凸起解决办法：在不影响铸件尺寸、形状的前提下打磨掉即可，另在工艺上修正合箱间隙尺寸，避免后续不必要的修整胀砂铸件表面局部胀大，使铸件明显变形原因：造型时，型砂紧实率不均匀，紧实处没有变形，不紧实处产生形变解决办法：造型时均匀型砂紧实率，浇注时稳流浇注，适当降低浇注温度冲砂由于金属液从浇口、冒口流入铸件，对型砂产生冲击，型砂被金属液卷入铸件，在浇口附近产生的瘤状物，在铸件其他部分则显现为砂眼解决办法：稳流浇注，改善浇注系统，改善型砂强度及造型紧实率掉砂1.合箱后，上型面的砂粒，或砂块掉落，掉落的砂粒或砂块落在下箱，浇注出来的铸件便会在上箱处有凸起的疤结或多肉，下箱则会有密集砂眼或缺肉，而上多下缺的形状基本相同。2.造型时，砂型紧实率不实处在起模时粘到模具上，假如合箱后，会产生多肉，虽不至于废，但会给后续修磨带来很大麻烦，有的必须用机加才能去除，得不偿失。此种情况在造型后，合箱前，造型人员能够看得见，并且不能够合箱浇注，一定要重新造型掉砂多见于形状复杂的铸件，对于第一种情况：混砂必须均匀防止硬块或硬颗粒的出现，面砂要多用一些，紧实率要均匀，对于第二种情况，除注意上面几点还要预热型板模具，并加涂脱模剂（硅油、煤油凡士林等）三、表面缺陷机械粘砂（渗透粘砂）铸件部分或整个平面粘附一层金属和砂粒的机械混合物，多发生在砂型受热强烈的部位，一般比较容易去除（铸件后序的抛丸可清除）化学粘砂（烧结粘砂）铸件部分或整个平面牢固的粘着一层由金属氧化物、砂子、粘土等相互作用的低熔点化合物。不易清除，俗称铁包砂，需要打磨对于化学粘砂，一般提高金属溶液纯度，适当降低浇注温度、选用细砂造型，或改善混砂工艺（增加煤粉、重油；降低水分）等措施表面粗糙铸件表面不光滑、凹凸不平。一般是改善型砂质量，改善混砂工艺，提高强度及紧实率缩陷（俗称缩瘪）铸件厚断面或断面交接处的表面有凹陷一般考虑是冒口补缩不良，解决办法是加大冒口或改善浇注系统，如图示：正面反面缩陷四、裂纹.冷隔类缺陷冷隔在铸件上有一条未完全融合的缝隙或坑洼，其交接边缘圆滑，并且比周边要亮一些，如图示：冷隔是铸件的常见缺陷：发生原因：1.浇注温度过低2.浇注系统不合适3.充型速度小（金属液流动性不良）4.铸型排气不良（型砂透气性好）主要对策：1.提高浇注温度2.改善浇注系统3.提高砂型的通气性。冷裂、热裂由于铸件结构复杂，或铸件皮厚反差太大，导致相邻的部位冷却的速度差异，在材料内应力的作用下，结构过渡处或厚薄的结合处容易产生裂纹解决办法：建议客户更改设计；在客户不同意更改设计时，铸件皮厚处经计算后放置冷铁、改善浇注系统，改善浇注温度，如图示：五、形状及重量差错类缺陷错型、错箱、偏芯铸件的一部分与另一部分在分型面错开，如下图产生原因：1.模型安装不良，模型的芯子配合不良2.砂箱的销子等固定部件不良解决办法：消除以上原因形状、尺寸、重量不符合要求铸件的尺寸形状与图纸不符，加工余量不合适。发生原因：1.模具变形及磨损2.砂箱变形引起的3.芯子位置不正确4.合型不良5.缩尺留的不对主要对策：对于缩尺——壁厚不均匀的铸件收缩因壁厚而产生较大的差异，通常对这类铸件应先做试件，然后测量计算正确的缩尺缩尺的概念：针对一个铸件的产品，我们在设计模具时不能按照完成品的尺寸来设计，因为模具是用来造型的，造型后还要用金属液来填充，填充后的铸件往往比模具的尺寸小，我们在设计模具是就要把模具做的大一些，就是在完成品尺寸上（就是客户要求的图尺寸上）加缩尺，来制作模具。如HT250一般取缩尺为8‰，其一个尺寸为360，加缩尺后的模具尺寸应为362.88=360+（360×8‰），铸铝材质的缩尺更大，约为2%六、残缺类缺陷浇不到（浇不足）由于金属液未完全充满型腔，而产生铸件缺肉，常出现在远离浇口的位置上未浇满在浇注的过程中，金属液不够浇满一个铸件，其与浇不足的区别在于其浇口、冒口及铸件缺肉处几乎是水平的（有经验的操作者，预计浇不满的时候是不会浇注的）见下页图示浇不满图示：良品因浇不满而导致的废品跑火一般出现在下箱，造型合箱后，下箱在浇筑前或浇注中，砂型型腔裂缝，导致浇注时金属液外流原因是：造型后放置时间过长，水分丧失；或车间地面不平，压箱铁过重解决办法：造型后应尽快浇注，一般不能超过48小时砂型溢出的金属液金属液跑火后的铸件七、孔洞类缺陷气孔、针孔（多在铸件上箱）1.析出气孔多是细小的，呈圆柱针孔2.侵入气孔尺寸较大，孔壁光滑，表面氧化，多呈椭圆形3.反应气孔铸件表面下，呈分散状针孔，只能通过加工表面才能发现气孔的成因很多，人、机、料、法、环每个环节的不当都会引起此类缺陷，见下页，气孔的产生原因①浇注系统浇冒不合适，导致金属液压头太低浇注系统不合适，使金属液产生紊流或断流，导致气体卷入型腔最高处没有设置出气孔②型砂水分过高（夏季适当减少水分的加入）型砂透气性差混制不良，型砂中有杂质（铁钉、煤渣等）制芯时所用涂料含发气原料过多，发气量过大，砂芯未干透、排气不畅、透气不良或吸湿返潮③造型局部紧实率过高湿型修型过度，刷水过多脱模剂不合乎要求，发气量过大需放置冷铁的铸件，冷铁不能锈蚀④金属成分（针对铸铁）硅含量过高，铝量超标球铁球化处理时，镁残留超标金属液中硫、锰含量超标添加废钢时卷入的氮气过多，易形成氮气孔氮气孔与缩孔很难甄别，因为它的孔壁不是圆滑的，并且也在铸件内部⑤熔化炉料潮湿、锈蚀、油污严重出炉口，浇包未完全烘干金属液氧化严重炉料中杂质过多⑥浇注浇注温度过高或过低浇注时紊流或断流浇注方法不当（忽快忽慢，流速不均）解决办法：分析形成原因，针对原因解决问题缩孔、缩松在铸件厚断面内部，及厚断面与厚断面交接处内部或表面易产生形状不规则，孔壁不规则，晶粒较粗大的孔洞，称之为缩孔缩松与缩孔区别于：缩孔只是一个孔，而缩松是在一个区域内有很多小的缩孔。如图：缩松缩孔、缩松的形成主要与浇注系统（冒口补缩不足）、化学成分（碳当量低、磷超标等）有关；在铸件生产当中此问题是比较容易解决的。疏松与缩松形状类似，但孔洞更小，需借助放大镜才能看到显微疏松比疏松孔洞更小，影响金属组织的致密性疏松、显微疏松是承压件的致命缺陷（如液压件、气动件、保压件等），在受压时会渗漏。疏松、显微疏松首先要考虑原材料，再考虑熔炼，最后考虑浇注系统，因为要获得好的铸件材质必须要有好的原材料。注：以灰铁为例，灰铁有6种石墨形态，A型是最好的。因为石墨在组织中都是一个个微观的孔洞，A型石墨是石墨与石墨之间互不相同的，所以组织也是最致密的。八、性能.成分.组织不合格机械性能不合格材质的抗拉强度，延伸率（灰铁无延伸率要求）硬度等不符合技术规定化学成分不合格化学成分不符合技术规定。一般日本、韩国注重机械性能，成分可以适当放宽金相组织不合格金相组织不符合技术规定。客户有金相要求时进行检验，客户没有要求是可以不用检验白口特别是灰铁，在皮薄处或离浇冒口最远处易出现亮白组织。白口部位硬度高、脆性大，加工困难。如加工件产生白口，则需要退火处理，退火后的材质一般会降低一个牌号。白口一般目视可见，发现亮白部位，用锉刀锉一下，锉刀打滑即可视为白口。如图：白口白口白口的成因有以下几点：1.碳当量过低或铁液中有反石墨化元素（铬、碲、钒等）2.配料不当，元素烧损严重3.铁水氧化（温度过高、送风量大）4.浇注温度过低5.孕育不足（孕育剂）6.铸件皮太薄白口的出现，只要原材料优良，熔化适当，一般只做充分的孕育，就可避免球化不良球墨铸铁在球化检验时呈现非球化状态。球化衰退球化检验时不同部位的石墨形态不一，有少量球化，还有团絮状的，甚至出现与灰铁石墨类似的形态（俗称：灰了）产生球化不良和球化衰退的主要原因是，球化处理不当，或浇注时间过长，如不是以上原因还需查找原材料、球化剂等方面原因球化率的检验：在100×的物镜下球化率100%球化率90%球化率80%球化率75%球化率70%球化率60%球化率55%球化率50%球化率30%球化率10%球化率一般达到75%，可以接受，低于70%不可接受；如客户有明确要求按要求进行。球化检验部位一般选取铸件最后凝固部位（如冒口部位），因为最后凝固的部位其球化时间长，是检验球化是否衰退的最佳位置铸件质量检测对于初做品：一.尺寸检测1.按铸造模型图对模型进行全方位，全尺寸检验，细到每一个圆弧过度2.对于新模具初次试制的样品按客户图纸进行全方位尺寸检验，验证尺寸是否合格及模型的缩尺是否合适3.对于无尺寸公差的尺寸可按各国的铸件公差标准检验4.对于有重量要求的铸件按客户要求或重量公差的标准检验二、材质及内部缺陷检验材质检验包括机械性能，化学成分及金相等的检验，看现有的生产工艺能否满足产品的要求内部缺陷检验主要看内部有无缩孔、缩松等缺陷，有条件的可进行超声波探伤、或射线探伤等，无条件的可对铸件样品进行剖切，确认浇注系统没有问题三、外观的检验确认型砂粒度、及水分、造型工艺等满足产品要求对于正常生产的铸件，可以不用很频繁的检验尺寸，对于有配合的部分可制作检具检验，而更多的则是外观缺陷的检验，可以对内部缺陷进行抽检（无损检测或每批次破坏几件检验）材质方面，建议要求工厂随产品浇注几件连体试棒（如砂型铸造：造型后在砂型傍边做连体试棒的铸型是很方便的），这样能够真实的反应产品材质，如果试棒不合格，产品则拒收。对于试棒合格（机械性能合格），但化学成分照比标准有浮动的，建议放宽成分要求。以上，我按照我自身的理解，总结了以上材料，希望各位多多批评，指正!并希望能给各位工程师起到一点参考作用!卢秀伟敬上2009.2.19