分析了閥體類鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷的原因及解決對(duì)策。閥體類內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要用在裝載機(jī)等工程機(jī)械，由于其工作時(shí)承受高壓，內(nèi)腔油道間、鑄件表面不允許存在氣孔，質(zhì)量要求非常高。而分廠生產(chǎn)的閥類鑄件主要缺陷是氣孔，多年來氣孔發(fā)生率居高不下，因此減少閥體類鑄件的氣孔缺陷，對(duì)提高整機(jī)質(zhì)量和降低制造成本有積極意義。

1、前言

　　我分廠生產(chǎn)的閥體類鑄件用于裝載機(jī)等工程機(jī)械，主要有分配閥、流量放大閥、抱叉閥，材質(zhì)均為HT250，重量16～52kg之間，年產(chǎn)量5萬件左右。生產(chǎn)工藝：砂芯為覆膜砂射芯，砂型為呋喃樹脂自硬砂造型，采用中頻爐熔煉。綜合廢品率13%左右，個(gè)別鑄件廢品率高時(shí)達(dá)20%以上，其中85%的缺陷為氣孔。氣孔缺陷主要在出氣冒口根部，其孔洞較大，粗清去除出氣冒口后很容易發(fā)現(xiàn)。有的在鑄件皮下，加工后才發(fā)現(xiàn)，有的在鑄件內(nèi)腔，需要用內(nèi)窺鏡檢查才能發(fā)現(xiàn)。

　　鑄件質(zhì)量的好壞主要取決于鑄造的生產(chǎn)過程，如果過程質(zhì)量控制得當(dāng)，鑄件產(chǎn)生缺陷的機(jī)率就會(huì)減少很多。當(dāng)鑄件產(chǎn)生缺陷時(shí)，我們主要從制芯、造型、熔煉、澆注等主要生產(chǎn)過程去找問題，對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等影響因素進(jìn)行逐一分析，以找到解決問題的突破口。

2、制芯工序防止閥體產(chǎn)生氣孔的控制措施

2.1、覆膜砂的發(fā)氣量

　　一般情況下，在生產(chǎn)閥體類鑄件時(shí)，希望使用的覆膜砂發(fā)氣量越小越好，但覆膜砂發(fā)氣量越低，其砂芯的強(qiáng)度就越差。兩方面性能都好的覆膜砂，價(jià)格較貴，對(duì)于大批量生產(chǎn)來說，成本較高。根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般使用發(fā)氣量≤20ml/g，抗拉強(qiáng)度≥3.0MPa的覆膜砂，基本能夠滿足常規(guī)閥體鑄件的質(zhì)量要求。

2.2、砂芯的烘烤

　　為了減少鑄件產(chǎn)生氣孔，我廠對(duì)覆膜砂砂芯的烘烤做了嚴(yán)格的要求，砂芯在射芯完成之后，上涂料之前，先進(jìn)行一次預(yù)烘烤，以使砂芯厚大部位內(nèi)部的覆膜砂完全固化，產(chǎn)生氣體能夠散發(fā)出來。對(duì)預(yù)烘完成后的砂芯進(jìn)行修整并上涂料，讓涂料自然風(fēng)干。風(fēng)干后的砂芯再進(jìn)行烘烤，烘烤工藝為將溫度升到170℃～200℃時(shí)保溫1.5～2.5小時(shí)(薄芯1.5小時(shí)，厚芯為2.5小時(shí))，然后出爐空冷。砂芯烘干后，一般天氣情況下超過48小時(shí)未使用，使用前必須進(jìn)行回烘。水南風(fēng)天氣超過24小時(shí)未使用的砂芯，使用前也必須進(jìn)行回烘。回烘溫度為170℃～200℃，保溫1小時(shí)左右，以避免砂芯由于放置時(shí)間過長造成吸潮使鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。

2.3、砂芯的排氣

　　眾所周知，砂芯排氣能力對(duì)鑄件氣孔的發(fā)生有很大影響，砂芯散發(fā)的氣體容易排出，鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷的機(jī)率就小。我廠多年來使用鉆頭對(duì)閥體砂芯的中心部位或厚大部位進(jìn)行鉆孔，以提高砂芯的排氣能力。但由于砂芯的長度較長，即使使用了加長鉆頭，還是無法使砂芯兩端排氣孔形成通孔。這樣砂芯的排氣能力就大打折扣，而且砂芯在上涂料(采用浸涂方式)時(shí)，涂料容易堆積在排氣孔中造成排氣孔堵塞。為減少此問題對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，我們?cè)谙滦九湎淝坝眉?xì)鐵棍對(duì)每個(gè)閥體砂芯的排氣孔進(jìn)行疏通，但增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，工作效率也低。后來我們?cè)谛竞心＞呱显鲈O(shè)了出氣針，即合模前將出氣針放在模具的左半模或者右半模中，射砂后出氣針就被包含在砂芯中心，砂芯脫模后出氣針隨砂芯帶出，然后拔出出氣針，就形成了排氣孔。設(shè)計(jì)的出氣針長度與砂芯長度一致，形成的排氣孔就貫穿整個(gè)砂芯中心，這樣砂芯的排氣能力就大大的加強(qiáng)。經(jīng)過對(duì)比，砂芯增加出氣針后的鑄件氣孔發(fā)生率比沒有增加前減少近60%.我們認(rèn)為，砂芯兩端排氣孔是否形成通孔非常重要，設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)應(yīng)設(shè)法滿足。

　　另外，出氣針在設(shè)計(jì)、使用時(shí)應(yīng)注意以下問題：1、出氣針的直徑大小根據(jù)砂芯的直徑大小而定，要求能夠保證砂芯的整體強(qiáng)度，不能一味的追求排氣孔越大越好。避免因砂芯壁厚太薄造成砂芯在制造過程中廢品率過高或澆注時(shí)鐵液穿透砂芯進(jìn)入排氣孔內(nèi)造成內(nèi)腔結(jié)鐵。2、增加出氣針后的砂芯，對(duì)于內(nèi)腔尺寸要求高的鑄件，應(yīng)解剖鑄件進(jìn)行尺寸驗(yàn)證，檢查砂芯在澆注后是否發(fā)生變形。

2.4、砂芯的使用順序要求

　　根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，我廠在砂芯的使用順序上做了明確的要求，要求先制作的砂芯先使用。主要是考慮到使用的是水基涂料和使用粘膠進(jìn)行組芯，上涂料后如放置時(shí)間長，粘膠和涂料的水份容易揮發(fā)，砂芯使用時(shí)產(chǎn)生的氣體就減少。一般要求砂芯上涂料后至少放置3天才能烘烤使用。09年3月份，我廠曾發(fā)生一起質(zhì)量事故，就是由于操作工違反操作規(guī)程，當(dāng)天組芯并上涂料的砂芯，當(dāng)天流轉(zhuǎn)使用，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生批量氣孔報(bào)廢，當(dāng)月廢品率高達(dá)32%。生產(chǎn)過程中，為了能更好的區(qū)分哪些砂芯是先生產(chǎn)，哪些砂芯是后生產(chǎn)，要求操作工在砂芯的芯頭部位或工裝架上用粉筆寫上生產(chǎn)日期，烘烤工根據(jù)砂芯上的生產(chǎn)日期，按照先生產(chǎn)先使用的原則選擇砂芯進(jìn)行烘烤。

3、造型工序防止閥體產(chǎn)生氣孔的控制措施

　　經(jīng)過對(duì)鑄件氣孔進(jìn)行分析，閥體鑄件產(chǎn)生的氣孔大部分為侵入氣孔，形狀多為圓形或偏圓形。侵入氣孔發(fā)生原理是澆注時(shí)由于金屬液與鑄型之間的熱作用，使型內(nèi)的水分蒸發(fā)、有機(jī)物的燃燒或揮發(fā)以及金屬液與鑄型發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等，在金屬液與鑄型界面上產(chǎn)生大量氣體。當(dāng)氣體排出砂型的速度小于發(fā)氣速度時(shí)，氣體積累在型腔內(nèi)產(chǎn)生壓力，壓力達(dá)到一定值后，氣體將侵入金屬液中形成氣泡，冷卻后形成氣孔。

　　造型工序?qū)﹁T件產(chǎn)生氣孔的影響因素主要有兩個(gè)方面：一是工藝設(shè)計(jì)的合理性，砂型排氣是否順暢;二是砂型的烘干程度。在工藝設(shè)計(jì)方面，在鑄件本體上設(shè)計(jì)出氣冒口，在芯頭部位設(shè)計(jì)出氣孔，使型腔中的氣體能夠順利的排出。再者就是加強(qiáng)砂型的烘烤，我廠采用通過式烘干爐對(duì)砂型進(jìn)行烘干，溫度為200～250℃，要求砂型在爐內(nèi)停留的時(shí)間不能少于15分鐘。由于上涂料是采用淋涂的方式，涂料容易堆積在出氣冒口中，出氣冒口較深時(shí)，出氣冒口內(nèi)部不容易烘干，澆注時(shí)鐵液上升至出氣冒口時(shí)，體液遇到未烘干的涂料，就會(huì)發(fā)生劇烈的反應(yīng)，有時(shí)鐵液會(huì)從出氣冒口中噴出，有時(shí)甚至發(fā)生炸箱。經(jīng)過跟蹤，澆注時(shí)如發(fā)生此現(xiàn)象，鑄件多數(shù)都會(huì)產(chǎn)生氣孔。后來我們進(jìn)行了改進(jìn)：(1)在未淋涂料前，采用木塞子塞住出氣冒口，避免淋涂時(shí)涂料流進(jìn)出氣冒口中造成涂料堆積或烘不干。(2)在下芯前對(duì)砂型內(nèi)腔進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)深凹部位未烘干，采用柴油噴燈進(jìn)行補(bǔ)烘，烘干后再下芯。(3)下芯完成后，要求采用柴油噴燈對(duì)上型和下型再烘烤一次，烘烤時(shí)間一般為30秒左右。實(shí)施以上的措施后，澆注時(shí)噴射鐵水現(xiàn)象幾乎沒有了，鑄件氣孔也明顯減少。

4、熔煉、澆注工序防止閥體產(chǎn)生氣孔的控制措施

4.1、熔煉的控制

　　為了能夠有效的減少氣孔產(chǎn)生，在熔煉工序我們主要控制原材料和熔煉過程質(zhì)量。原材料廢鋼、生鐵、合金等要求干燥，不潮濕，廢鋼、生鐵無銹蝕，不能參雜其它夾雜物等。我廠曾發(fā)生過一起由于壓塊鋼中參雜有鋁合金等夾雜物，熔煉時(shí)產(chǎn)生大量的熔渣，雖然當(dāng)時(shí)已經(jīng)將熔渣扒干凈，但鑄件還是出現(xiàn)了大量的氣孔，其孔洞較小，大部分都是加工后才顯現(xiàn)出來。熔煉過程控制方面，要求熔煉溫度一般在1480～1500℃，規(guī)定全部熔化后至少靜置15min后方能出鐵，以使鐵液中熔渣能夠析出、浮起。

4.2、澆注的控制

　　澆注工序主要控制澆注溫度，澆注閥體類鑄件時(shí)要求澆注溫度1330～1390℃，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤試驗(yàn)，一包鐵水澆注到后面溫度低于1320℃時(shí)鐵水的流動(dòng)性差，澆注時(shí)鐵液甚至不能夠冒出出氣冒口，這種情況下，鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷明顯增加。

　　為了改善此問題，適當(dāng)提高了澆注溫度，將其控制在1375～1405℃之間。如以往一包鐵水可以全部澆注閥體鑄件，后來要求澆注工根據(jù)鐵水溫度情況，每包鐵水先澆注閥體鑄件，后面冷鐵水澆注其它不重要鑄件，適當(dāng)減少澆注閥體鑄件的箱數(shù)，并且規(guī)定每包鐵水最后一箱澆注的鑄件不能是閥體類鑄件。這樣實(shí)施后，因?yàn)殍F水溫度低導(dǎo)致出氣冒口冒不起的現(xiàn)象沒有了，鑄件氣孔也明顯的減少。

　　另外，鐵水包的烘干度也很重要，不能使用未烘干透的鐵水包。如有些有條件的廠家要求在使用澆包時(shí)必須先用鐵水過包，這樣效果會(huì)更好。

5、結(jié)論

　　砂芯的發(fā)氣量大、烘不干，砂芯的排氣能力差、工藝設(shè)計(jì)不合理、鐵水質(zhì)量差，澆注溫度低等都是導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔的主要因素。針對(duì)以上的影響因素進(jìn)行改善，注重過程、關(guān)注細(xì)節(jié)，才能有效的減少鑄件產(chǎn)生氣孔。鑄造過程是一個(gè)非常復(fù)雜的生產(chǎn)過程，從制芯、造型、下芯合箱到熔煉澆注，每一道工序都必須要保證其工序質(zhì)量，只要有某一個(gè)工序出現(xiàn)了質(zhì)量問題，都會(huì)使鑄件產(chǎn)生缺陷報(bào)廢，其他工序質(zhì)量工作做得再好也是徒勞無功。在進(jìn)行鑄造質(zhì)量管理時(shí)，必須是每一道工序的工序質(zhì)量一起抓，才能保證得到好的鑄件。