法兰盘铸件质量评估

1、课题名称法兰盘铸件质量评估课次授课日期授课班级授课地点教学目的与要求学习目标：1.熟悉立式离心铸造常见缺陷2.能运用常用检查手段进行铸件质量检验3.通过实施过程观察，能进行铸造过程评估能力目标：能够根据离心铸造过程及生产的铸件，进行生产质量评估重点难点及解决方法重点：铸件质量评估难点：铸造过程评估教学设计（方法、教具、手段、内容）方法：讲授教具：无手段：多媒体内容：1.熟悉立式离心铸造常见缺陷2.能运用常见检查手段进行铸件质量检验3.通过实施过程观察，能进行铸造过程评估课外作业通过网络、书籍等方法了解立式离心铸造缺陷?法兰盘铸件质量评估法兰盘铸件质量评估授课内容授课时间法兰盘铸件质量评估一、离

2、心铸造常见缺陷分析二、铸件检验三、讨论与评估 20min50 min30 min法兰盘铸件质量评估授课内容备注法兰盘铸件质量评估一、立式离心铸件的常见缺陷及预防方法（1）淋落1）特征卧式离心铸造时出现金属液如雨淋落下（图3-20a），金属液强烈被氧化，使铸件内表面不光，尺寸不符，甚至难于成形。2）产生原因铸型转速过低，金属液自由表面最高点a处，见图3-1b，质点的离心力m2r小于重力mg，故出现金属液淋落现象。3）防止措施图3-1 金属液淋落a)金属液淋落 b)金属液受力分析1-铸型 2-金属液提高铸型转速。铸型转速是离心铸造的重要工艺因素。转速过低除卧式离心铸造时产生淋落现象，立式离心铸造会

3、发生金属液充型不良外，铸件内还会出现疏松、夹渣等缺陷。但转速过高，铸件又易出现裂纹、偏析等缺陷，砂型离心铸件外表面还会形成胀型等缺陷。铸型转速太高也会使机器出现大的振动、磨损加剧、功率消耗过大。铸型转速的选择应是在保证铸件成形和质量的前提下，选取最小的转速。实际生产中，通常是用一些经验公式计算铸型的转速，再根据实践情况进行适当修正。一般铸型转速在小于15转的偏差时，也不会对浇注过程和铸件质量产生显著影响。（2）冷隔1）特征离心铸件上有互不结合或结合不好的金属层及冷纹，称冷隔缺陷，又称重皮。用金属型生产离心铸管时，管外表面上常可见到不连续、近似螺旋线分布的冷隔疤痕，痕有宽有细。严重时外层和内层分

4、层形成重皮，把外层薄皮 (13mm)撬开，两层交界面很不平滑，有粒状的凸起和凹坑。2）产生原因当离心铸造铸型温度或金属液温度过低、浇注速度过慢时，浇入的金属液迅速冷却，从而使后浇入的金属液无法与先浇入的金属液熔合，在铸件上形成冷隔。铸管金属液或螺旋线形流动因金属液从落点向铸型两端流动充型时，与惯性引起的转动速度滞后合成造成的。在管型温度或金属液浇注温度低时，先浇入已分散的金属液，冷却快而表面凝固，与随后浇入的金属液不能熔合，则铸管外壁形成螺旋线形冷隔疤痕，严重时形成重皮。3）防止措施铸型温度应合适 铸型温度又可分为预热温度和工作温度。预热目的是使铸型充分干燥、净化。预热温度应满足上涂料和工作温

5、度要求。上涂料后如铸型温度己低于工作温度应重新预热。温度过低易产生冷隔、浇不到和白口；但温度过高会使铸件粘型、结晶粗大，并可能影响凝固条件造成缩松，也会影响铸型寿命。浇注温度应合适 浇注温度与合金种类、铸件结构和重量、铸型冷却条件等有关。浇注温度低会产生冷隔、浇不到等缺陷，但浇注温度过高有可能引起缩松、晶粒粗大等缺陷，并会降低铸型使用寿命。浇注速度应合理 浇注速度太低也会造成冷隔、浇不足等缺陷。高熔点的合金浇注速度应稍高些，对于薄件、特别是较长的铸件浇注速度应相应大些。实际上，开始浇注时应使金属液尽快布满铸型表面，而后再匀速浇注。选择合适涂料。涂料选择要合适，喷涂要均匀，防止金属液冷却速度过快

6、。（5）裂纹1）特征离心铸件表面有纵向或横向裂纹。2）产生原因产生裂纹的原因可归纳为三类。离心铸件如铸管其端面形成飞翅而引起的。当飞翅强度较高时，阻碍铸管自由线收缩，则在温度较高、强度较低的插口端产生撕裂型的横裂，或造成纵向裂纹。在离心铸件各处因种种原因造成温度不均匀，使铸件各处收缩不均匀，造成的裂纹。因金属液浇入铸型后，铸件外部迅速凝固结壳收缩，或铸型壁薄温度迅速上升而膨胀，造成铸件与铸型间产生间隙，凝固的薄壳在较大的离心力作用下产生大于其强度的应力，壳发生纵裂。有时内部尚未凝固金属液由裂缝中溢出，在纵裂外表形成金属凝块。3）防止措施铸型端盖要封严，防止离心铸件端部出现飞翅。确保铸件各处温度

7、均匀。铸型预热时应力求均匀；涂料喷涂要特别注意各处均匀；浇口位置要适当，防止局部过热等。转速不应过高、浇注温度也不应过高。铸型模具壁厚应合理，不可太薄。铸型璧厚除从强度和刚度方面考虑外，不用水冷的铸型其壁厚还应保证型有足够的吸热能力，以免工作时型温上升太快，铸型壁厚选择可参考表3-18。铸型壁厚与铸件壁厚有一定关系倍数。铸件较薄，而其金属热容量较小时，可采用较小的倍数，反之倍数应较大。小型单层铸型壁厚不应小于15mm，大型单层铸型壁厚不应小于25mm。离心铸件结构工艺性应合理。带法兰的铸件，法兰根部应有圆角等。（4）气孔1）特征 离心铸件的气孔有几种形式：表面气孔、皮下气孔和喇叭孔。在铸件外表

8、面有大小不等，有的大如半个豆粒状凹坑，坑内光滑，称表面气孔，俗称豆皮孔。一般加工余量稍大时可以去掉。皮下气孔则是在铸件加工后外表面上发现的大小不一的气孔，有的小如针状，孔内表面光滑。有的能加工去除，有的则不能去除。喇叭孔则是存在于离心铸件内表面，形如圆锥形，从内向外逐渐缩小，有时穿透，有时不穿透铸件，因形状像喇叭俗称喇叭孔。主要发生在锡青铜铸件上。2）生产原因 气体可能来源于金属液、或来自铸型和涂料。铸型内表面有锈和油，遇热后会形成气体，或铸型型腔表面小裂纹窝有气体，或涂料不干发气。当金属液浇入离心铸型后，由于铸型多为金属型无透气性，铸型和涂料发的气体或铸型窝的气体受热体积膨胀就可能进入铸件外

9、表层。另外，随着金属液温度下降，其中溶解的气体也将析出。因金属铸型的激冷作用，铸件外层金属液浇后处于半凝固状态，侵入或析出的气体如无法浮到内表面被排出，就形成气孔缺陷。如浇注温度很低，铸型与涂料产生的气体又多，则可能形成表面气孔。如果铸型温度和浇注温度较高则可能形成皮下气孔。在生产凝固温度范围较大的合金如锡青铜铸件时，金属液中的气泡在离心力场中应向内表面浮，但已开始凝固的金属粘度增大，开始形成分叉树枝晶，这些都对内浮的气泡产生阻力。铸件外表面先凝固，温度低，故阻力最大；越向铸件内表面金属液温度越高，阻力也越小。气泡由外向内移动过程中，离心压力逐渐减小，而温度逐渐升高，则气泡体积不断增大，金属液

10、沿着气泡的边缘结晶，就形成图3-24b中的穿透性刺叭孔1。在气泡内压力大于金属凝固层的表面阻力时，气泡放出后，凝固层在强大的离心力作用下，又弥合在一起，于是形成非穿透性刺叭孔。3）防止措施为防止离心铸件出现气孔，应从下列各方面加以注意：严格遵守熔炼工艺，注意除气；铸型内表面要干净，无油、无锈和无裂纹；铸型在使用前应进行预热 (120300)，以去除水、气；浇注锡青铜件时铸型型温不应过高，以4090为宜。铸型上应钻排气孔，排气孔径为56mm，孔间距5060mm。排气孔可用水玻璃砂或粘土砂填塞，或用石棉绳填塞；涂料要充分干燥，如上涂料后铸型较低，涂料末完全干燥，则应再加热使其干透；涂料发气量应小，

11、特别是生产大型长钢管时，必须使用发气量小的涂料。耐火材料应经过高温焙烧去除发气物质及结晶水，并要尽量降低涂料中粘结剂用量；金属液浇注温度要适当，不得过高或过低，可参考表3-16；浇注方法正确，防止气体卷入；当铸件内部气孔较多时，可适当提高铸型转速。（5）缩松1）特征 离心铸件断面上有分散而细小的缩孔，有时需借助放大镜才能发现，称缩松缺陷。缩松是锡青铜轴瓦常见的缺陷，铸件内表面经粗加工后可看到有颜色不同的色彩，在放大镜下为一片缩松，缺陷少则一处，多者几处，缩松片域面积的最大尺寸约1060mm。薄壁钢管和铁管截面上也常会发现缩松，试压时出现渗漏报废。2）产生原因 在离心力场中凝固时，大多数情况下离

12、心铸件是由外向里顺序凝固，由于补缩加强，不易形成缩孔、缩松，铸件组织致密。但在实际生产中，有时会出现凝固顺序不理想的情况，而形成双面凝固。如果金属液凝固时析出的晶粒重度比金属液小时，这些晶粒会以较大的速度浮向内表面，混在铸件内表层的金属液中，加速了内表面金属液凝固。在已凝固的内表面下的金属液，在随后凝固过程中由于体积收缩，而使铸件内部形成缩孔和缩松缺陷。如过共晶铝合金在离心铸造时就可能出现这种情况。又如，在离心浇注时如果铸型冷却条件较差，像使用涂料生产钢管和铁管时，铸件的中间层尚未凝固时，内层可能已开始凝固，形成双向凝固。对于有糊状凝固特点的合金，如锡青铜，它的凝固温度区间宽，顺序凝固程度不够

13、，补缩不完全，便会形成缩松。总之，形成双面夹层凝固，将使铸件形成缩松。3）防止措施消除离心铸件缩松的措施是创造和加强离心铸件由外向内的顺序凝固条件。加速铸型冷却。使用水冷金属型等加强铸型冷却；涂料金属型的涂层不可过厚。做铸态球墨铸铁管时，涂层以0.5lmm为宜，做钢管时涂层以11.5mm为宜；对凝固温度间隔宽的合金，可适当提高铸型转速；生产钢背锡青铜轴瓦时，可适当降低钢套出炉温度，降低过热度，以提高冷却速度。对壁厚大于15mm的钢背套可加大冷却水压力，加强水雾冷却。浇完金属后在内表面挂渣或加些草灰，以减缓内表面冷却速度。（6）偏析1）特征 在铸件各部分出现化学成分、金相组织不一致现象称偏析缺陷

14、。铸铁离心缸套机械加工后从内表面或端面会发现弧状或带状白亮物，有时突起、较硬。2）产生原因 在离心铸件中成分偏析比一般铸造方法加重的根本原因是：离心力场使金属液中重度不同的质点沉浮速度增大重力系数G倍，从而加重偏析。具体分析离心力场引起的金属液成分偏析有两方面。一是液体偏析，如铅青铜液中铅是机械混合物，铅重度大将会向外表层沉积；另一种是金属液结晶时的初生晶偏析，如过共晶铸铁、过共晶铝硅合金等石墨、硅初生相重度较小，易浮向内表面。离心铸造时，铸型转速愈高则偏析就愈严重。3）防止措施在离心铸造中防止铸件成分偏析是很重要的，生产中常根据不同合金采取相应措施。如尽量降低铸型转速，用各种措施使铸件快冷，

15、加少量合金元素抑制偏析等。具体措施如下：在保证铸件质量的条件下，尽量降低铸型转速，减小重力系数G，以减小易偏析质点沉浮动力；提高铸型吸热能力和铸型涂料导热能力，以提高铸型的激冷能力；降低铸型温度、浇注温度及浇注速度，以提高金属液凝固速度；对铸型采用强烈水冷等方法防止偏析。如生产高铅青铜轴瓦和双金属轴瓦时，常采用强烈型外水冷，使富铜晶体很快形成骨架，来阻止铅偏析。冷却水压常在0.150.2MPa，有时打入压缩空气以提高压力。在合金中加入少量合金元素抑制偏析。如在高铅青铜中加少量S、Ni、Ag来减少偏析。S能提高铅在铜中的溶解度；同时S和Cu液会互溶，固态时形成CuS能成为结晶核心，故能阻止偏析，

16、加入量在015%0.25%。Ni和Ag均能起到结晶骨架作用以阻止偏析，但Ag很贵。S和Ni有工厂曾进行过试验，效果较好。将离心铸造与悬浮浇注结合起来，如离心浇注钢管时，在浇注过程中加入14.5%的铁粉末，使其悬浮于钢液中起微冷铁作用，加快凝固速度，可防止偏析，并能提高铸件力学性能。（7）夹杂1）特征铸件内或表面存在有和金属成分不同的物质，如渣、涂料层、氧化物、硫化物等，称夹杂缺陷。生产铝青铜和铝合金离心铸件、铸铁缸套等时常产生夹杂。钢管表面有时会出现图3-27的夹杂，经12mm的切削加工，夹杂可以去除，但严重影响铸件表面质量。2）产生原因浇入离心铸型的金属液中带有未被去除的渣和氧化物等，或因涂

17、料与铸型粘结不牢被浇入金属液局部冲下，而铸型温度和金属液浇注温度偏低、铸型转速也低，使金属液中的渣、氧化物、涂料等来不及浮到内表面，金属液就已凝固，从而形成夹杂缺陷。3）防止措施严格熔炼工艺。铝合金熔化时要严格控制温度，用六氯乙烷除气精炼，除净熔剂渣。对缸套等铁液也要施行有效地精炼，以去除夹杂和脱气。注意浇注时挡渣和聚渣。浇注前应彻底清除浇包中熔剂渣。另外，可在浇注铁液时向液流申均匀撤入精炼剂，由于精炼剂主要组元熔点较低，它能使夹杂物聚合，覆盖在铸件内表面，延缓内表面凝固，使夹杂物能不断浮出。铸型内应清洁干净。涂料应有足够的强度，喷涂或滚挂工艺应合理，确保涂料能牢固地粘附在铸型上，不被金属液冲

18、到金属液中。喷涂时铸型温度应合适，喷涂层厚度不可过厚。滚挂时涂料应有一定粘稠程度，涂料要均匀、不分层。对易产生夹杂的合金，浇注温度和铸型温度要适当高些，铸型转速也应适当高些。二、铸件检验（1）检查计算是否正确，转速的确定有无过大偏差；（2）铸型安装是否平稳正常；（3）检查配料、熔炼工艺计算有无差错、炉前检验是否合格；（4）对铸件进行质量检验。检验内容包括尺寸精度和表面精度等。尺寸精度根据工件设计图纸进行；表面精度主要通过目测检验其表面是否存在麻点、缩松、气孔及飞边等缺陷。这些检验作为铸件评分的主要标准。采用金相检验对铸件显微组织进行分析检验；用化学分析检验铸件的化学成分是否符合要求；采用力学性能试验检验铜环的强度、硬度等指标是否合格。检验内容包括尺寸精度和表面精度等。 尺寸精度根据工件设计图纸进行； 表面精度主要通过目测检验其表面是否存在麻点、缩松、气孔及飞边等缺陷。这些检验作为铸件评分的主要标准。采用金相检验对铸件显微组织进行分析检验；