如何消除铸件中的砂眼和气泡?
在翻砂生铁机件的过程中,影响铸件品质的原因很多,一般地说,一方面是生铁熔浆的问题,另一方面是砂型处理和铁浆浇入砂模的技术问题。现在先就出炉的铁水应该特别注意的地方来谈谈。
1、非至不得已的情况下,最好不要采用过于复杂的废机件。杂铁或成分不明的生铁在一起熔炼,铁水的成分就不容易把握住,铁水出炉和入模的温度等也无法控制,所以配料开炉,最好采用成分已知的原铁,或搭配出适当数量的浇口铁或废砂箱铁。如果必须取用废机件,则用断面检查法,把废机件以种类分开。例如,含砂高的,断面颗粒较粗,含砂低的,断面颗粒较细。若必须加入砂铁变口,如白口铁铸物,则更严格分开,然后分批熔铸,才能够控制铸件的品质。
2、入炉的原铁必须尽可能将表面洗涤干净,废机件尤其要特别注意,有的甚至要用酸洗法清理过,因为附着的杂铁常会损害到铁水的清纯性,如果以为高温火焰就可以清除一切,那就错了。
3、低级的焦炭用不得,因为焦炭在熔铁炉里,不仅是被当作燃料用,事实上还具有过炉和渗透铁水的作用。假如焦炭成分太坏,灰多,水多,硫和磷等超过合理的限度,就会影响铸件的品质。
4、打风的风压和风量,最好要有标准,过强了,会影响铁水的温度,太弱了,炉内燃烧不好,各种气体和水份清除就不够,就会发生第三节的情况。(每小时熔铁一吨的熔炉,送风量应在3万立方尺左右)。
5、铁水出炉不可太早。太早了,铁水的温度不够,容易在铸件里发生夹层,空洞,浇不到和棱角不齐等毛病,以致产生砂眼和气泡。
6、铁水出炉、入包及浇膜的时候,要注意清除有害气体(例如硫、磷、水气等)的工作,像在刚放入水堡的铁水上面,撒上一层干砂,帮助撇除浮渣,或放上一束干草,使之燃烧,同时以搅拌杖搅动铁水。
为了使铁成分优良起见,差不多都采取了变级熔炉办法。铁水先放入C炉(叫做前炉),再经过一次热风燃烧或自然燃烧,并且用机器的动力,转动偏心轴(D是可摇动的固定点),使铁水在前炉里震荡。把有害的气体由B孔赶出来。混在铁水里的渣子,杂质也会浮游到铁水上面来,这样也把前炉里的铁水放入铁水堡里的时候,铁水的清理工作,便比较简单可行了。
其次设计浇膜和砂模方面的技术问题。
普通铸件报废原因,不外是铸件的变形、扭曲、开裂、冲砂、爆皮、气泡和砂眼等。其中气泡、砂眼的问题最严重。因为他们是常常隐存在铸件里面,或夹在中间,起初不易看出来,等到加工的时候才发觉,这样的报废实在是损失太大。所以在铸造工作中,防止气孔和砂眼,是一件最重要的工作。
现在就造成气泡或沙眼的原因来谈谈。
1、前段讲过,铁水的温度如果不够,入模不久,便会急速的冷凝起来,而且和烧漠接触的部分最先冷凝。因此浇模时,铁水带进的空气或砂模内部蒸发的水汽,以及铁水内残存的气体都来不及清除出来,而被封闭在里面,造成了气泡和砂眼。
2、砂模子的冒口和排气孔安排得不够,也会使气体宣泄不掉,这种泡孔常常存在于铸件的上层表面,或有相当厚度的地方。
3、修模子或刷铅水时用的水份太多,或者是砂子太湿,浇模时,部分铁水受到意外的冷却,就先结成薄薄的一层硬皮,使部分气体无法排出,因而产生了砂眼和气泡。
4、砂模子揣得太坚实,或是粘土太多,影响了排气性。
5、浇口开得不好,或是铁水浇得太激,以致铁水入模时发生湍流,冲散了少量的散砂,游离在铁水中,造成了了小气泡的核心,气泡因为有砂粒和铁水湍流的关系,就失去了上述的灵活性,而留在铸件靠砂模上部的表面部分。这种砂眼在铸件中不仅有空洞的缺点,同时孔洞里又确实附着半溶而又非常坚硬的沙粒,当加工时,工具会受到严重的损害。
我们明白了造成气泡和沙眼的原因之后,进一步就可以讨论免除的办法:
1、铁水方面,出炉不要太早,入模温度不可太低,不要让铁水倒出来像米粥一样,同时对于清除渣子和气体的工作也要注意。开炉第一次倒出的铁水,水头不要浇筑重要铸件,因为它的温度及品质可靠性还很差。
2、浇模子方面,水头入模不可太急,不可在入模水漏斗口里造成漩涡。假如听到铁水入模时,有咕咕的颤音,应稍停一会,再以适当的速度倾入铁水。如果这声音越来越大,就表示这铸件已坏了,可不要再浇,以免发生砂模爆炸的危险。
3、砂模方面,(1)砂子不要太湿,粘土的含量不要太大,模子不可太坚硬。检验普通模砂的简易办法,是用手掏已混好的砂一撮,人蹲在地上,用力将这一撮砂向地面摔去,假使湿度和粘土含量都适合的话,则它将在着地点留了尖砂堆一个,其余的砂都均匀地散在四周,并不会有成团结块的现象。假使砂子太湿太粘,那么除开尖堆很大之外,散开去的砂子也一定会成团结块,不能平均散布于地面。假使砂子太干太酥,则根本没有堆体的形状。这个方法简单方便,值得推荐。(2)模子里所用的砂心(泥心),不可太短,要干燥,透气性要好。支持砂心用的马鞍、顶柱、穿针、钉子等金属物件,都必须清洁干燥,使砂心孔处出砂眼的毛病可以不致发生。(3)浇口、冒口、排气孔,要根据不同的铸物而有不同的安排。通常浇口的开法,直倒的不如反流的好。冒口是平衡铁水流动压力和排除气体的主要地方,所以它的数目、大小,位置都有极大的关系。例如遇有不规则的铸件外形,冒口就应该开在外形最不规则的地方,不然的话,这地方就可能是砂眼集中的地方。遇有铸件形体较复杂,砂型的透气孔和冒口的安排还没有把握,保证铸件必不出毛病的话,可以在铁水正由冒口浮出的时候,用热铁杖一支,插入冒口铁水中,徐徐搅拌,帮助型内的铁水透气和流动。立柱类或太厚的铸件,当塑模时,除开应注意砂子的通气性,湿度、粘度和排气孔之外,还要注意到底面的排气,不然下底也会发生砂眼。另外,如将模子烘干,或利用炭火烘模子的外面,使模里的铁水能够慢慢冷却,都是值得采用的办法。
铸造车间的年轻人