| 【摘要】氣孔是消失模整鑄中部槽常見的缺陷，出現(xiàn)在槽體上部或死角表皮下，非封閉及半封閉時可進(jìn)行焊補(bǔ)，深封閉時造成槽體報廢。
刮板輸送機(jī)是煤礦綜采工作面必備的運(yùn)輸設(shè)備，是采區(qū)煤炭運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵。應(yīng)用消失模整體鑄造中部槽，其質(zhì)量關(guān)鍵是控制氣孔缺陷的產(chǎn)生。我們經(jīng)過長期質(zhì)量管理，掌握了氣孔產(chǎn)生的機(jī)理及控制方法。
一、氣孔缺陷產(chǎn)生機(jī)理
由于中部槽形體特殊，如下圖所示，各型號尺寸見下表。氣孔多位于槽體上部或復(fù)雜處的表皮下，氣孔有時單獨(dú)存在，有時多孔并存，孔壁呈黑色。
經(jīng)分析，產(chǎn)生氣孔的原因如下：
(1)槽體模樣氣化分解生成大量的氣體及殘留物不能及時排出鑄型，是形成氣孔缺陷的主要根源。
(2)由于澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理，金屬液充型速度不適宜，造成充型前沿將氣化殘留物包挾在金屬液中，再次氣化形成氣孔。
(3)鑄型涂料的透氣性低，型腔內(nèi)氣體及殘留物不能及時排除，在充型壓力作用下形成氣孔。
(4)澆注溫度低，充型前沿金屬液不能使模樣充分氣化，未氣化分解殘留物來不及浮集到冒口而凝固在鑄型中形成氣孔。
(5)內(nèi)澆道位置設(shè)計不合理，充型時形成死角區(qū)，由于型腔內(nèi)氣體反壓力作用，使氣體及殘留物積聚在槽體復(fù)雜處并形成氣孔。
(6)澆注速度不合理產(chǎn)生斷流、閃流，卷入空氣而生成氣孔。
(7)澆口杯容積太小，金屬液形成渦流侵入空氣而生成氣孔。
(8)型砂透氣性不好，造成虛假負(fù)壓度，使抽氣量小于發(fā)氣量，氣化物不能被及時抽離型腔，從而形成氣孔或皺皮。
二、控制氣孔缺陷的方法
1．選用適宜的模樣材料
采用低密度、高強(qiáng)度及發(fā)氣量小的泡沫塑料制作模樣，選用18～22kg/m3的小珠粒并加有氣化促進(jìn)劑的EPS或EPMMA共聚泡沫塑料，要求在涂料干燥后強(qiáng)度達(dá)到50～55kPa，氣化完全，殘留物少，無毒害，易加工。
2．合理設(shè)計澆注系統(tǒng)
槽體采用無橫澆道的階梯形澆注系統(tǒng)，槽體頂部設(shè)置補(bǔ)縮、集渣一體的暗冒口，利用均衡凝固技術(shù)及周界商法使冒口達(dá)到補(bǔ)縮、集渣的功能，實(shí)現(xiàn)槽體順序凝固，避免氣孔產(chǎn)生。
3．提高鑄型涂料的透氣性
涂料耐火骨料粒度應(yīng)適宜，采用復(fù)合懸浮劑及抗高溫粘結(jié)劑。配制涂料具有高溫強(qiáng)度及磨損剛度好，易干燥，易涂刷，排氣能力大，透氣性好，燒結(jié)均勻，易脫落，不與型砂潤濕。槽體涂層厚度為1.2～1.5mm，透氣率為0.415m4/Pa·min，排氣能力為2.172m3/s。
槽體涂料的質(zhì)量管理十分關(guān)鍵，由于涂料具有相當(dāng)大的附著強(qiáng)度，澆注時涂料層不會被卷入金屬液內(nèi)部，可完整地附著在鑄件外表，當(dāng)鑄件冷卻到臨界溫度時涂層自動剝離鑄件。在大量生產(chǎn)時應(yīng)定期檢測涂料透氣性，及時調(diào)整涂料成分，合格的鑄件是依靠最佳涂料保證，因此控制涂料質(zhì)量是不容忽視的。
4．控制適宜的澆注溫度
槽體模樣在澆注充型過程中，金屬液的熱作用受澆注溫度的制約。當(dāng)澆注溫度高時，金屬液熱作用充分，模樣的熱解產(chǎn)物為氣態(tài)，在負(fù)壓場的作用下排除容易；當(dāng)澆注溫度低時，金屬液熱作用不充分，模樣的熱解產(chǎn)物為液態(tài)，會堵塞涂料層氣隙，熱解產(chǎn)物排除受阻，型腔內(nèi)形成反壓力，充型流動性因此下降，生成氣孔幾率很高。實(shí)踐證明，槽體的澆注溫度夏季為1580℃左右，冬季為1620℃左右。
5．合理的澆注位置
槽體的最佳澆注位置是形體的所有表面被型砂緊密充填，澆注時獲得良好的氣化條件，便于排氣、除渣。選擇澆注位置的原則是：模樣最大尺寸的面應(yīng)處于垂直或傾斜，也就是說立澆或斜澆。因模樣本身是不透氣的，充型時模樣熱解產(chǎn)生的氣體及殘留物必須從模樣與充型金屬液面之間的間隙側(cè)面排出，通過排出的側(cè)表面積越大越有利，即所謂側(cè)表面積最大的原則。
當(dāng)澆注位置確定后，能否鑄出合格鑄件，取決于內(nèi)澆口的引入位置。確定內(nèi)澆口位置的原則是：充型順利，均勻上升，無死角，氣化充分。內(nèi)澆口的形狀應(yīng)做成開放式，長度適宜，不產(chǎn)生噴濺，從而消除冷隔，阻止氣孔的產(chǎn)生。
6．合理的澆注速度和負(fù)壓度
槽體的澆注工藝是以金屬液充滿澆口杯，封閉直澆道為準(zhǔn)則。如果注入速度太快或太慢，會使充型過程造成強(qiáng)烈紊亂并發(fā)生劇烈沸騰，將來不及氣化的模樣體包挾在金屬液流中凝固形成氣孔。理想的澆注速度是給鑄型內(nèi)型、液置換提供足夠的金屬液，使金屬液充型速度等于模樣氣化速度。工藝要點(diǎn)如下：
(1)直澆道制成中空防止噴濺 防止初澆時反濺發(fā)生，直澆道制成中空。先用小流金屬液點(diǎn)通直澆道再大流快速充滿澆口杯封閉直澆道，保持真空度，直到澆口杯金屬液不再下沉?xí)r為止。
(2)用澆口杯注孔調(diào)整限制澆注速度 經(jīng)過十幾年的實(shí)踐，我們認(rèn)為消失模工藝適宜的澆注系統(tǒng)形式是封閉式，對阻止氣孔產(chǎn)生有較好的效果。就是在澆注充型的時間內(nèi)，澆注系統(tǒng)所提供的金屬液與模樣氣化消失速度同步為封閉式澆注系統(tǒng)。在澆注溫度一定時，模樣的氣化消失速度與模樣的吸熱有關(guān)，相同密度、相同壁厚的模樣氣化消失速度是一樣的。由于槽體結(jié)構(gòu)、壁厚比較均勻，模樣吸熱基本是一致的，所以我公司用澆口杯注孔的大小定量提供充型金屬液，以獲得適宜的充型速度。澆注時金屬液一直充滿澆口杯，不外溢、飛濺破壞封閉薄膜，保證均衡負(fù)壓場，使型砂的緊實(shí)度大于型砂對鑄型的剪力，不塌箱、潰型。
(3)澆注過程中不許斷流和閃流 澆注過程中不允許斷流、閃流發(fā)生，一旦直澆道裸露在空氣中，在負(fù)壓作用下空氣進(jìn)入型腔形成氣孔缺陷，使鑄件成為廢品。
(4)確定合理的真空度 適宜的真空度是排氣、除渣的保證，也是防止粘砂的因素，當(dāng)量真空度是指澆注過程中負(fù)壓場合理的建立，使抽氣量大于發(fā)氣量，緊固干砂，保證鑄件幾何尺寸，縮短凝固時間，阻止氣孔擴(kuò)散、長大。
(5)制作容量適宜的澆口杯 澆口杯是承接金屬液的必備工具，澆注時使金屬液不產(chǎn)生渦流，具備擋渣功能，將金屬液中雜質(zhì)浮集到澆口杯液面上部，阻止雜質(zhì)充型生成氣孔。
三、結(jié)語
消失模整鑄中部槽工藝是近無余量精確成形，是一門集塑料、化工、機(jī)械、冶煉和鑄造為一體的多學(xué)科系統(tǒng)工程，由于本人水平有限，不妥之處希望指正。 |
