對鑄件來說,其表面質量是非常重要的一項質量指標,表面質量包括表面粗糙度和表面缺陷,這兩者有聯系但概念又并不相同,鑄件局部尺寸較大的宏觀缺陷是表面缺陷,鑄件表面均勻的圍觀不平度是表面粗糙度。只有鑄件表面粗糙度低了,其尺寸精度才能高,所以有必要搞清楚影響鑄件表面粗糙度的因素,下面尼森小編就來分析幾點影響因素。
一、澆注工藝因素
澆注工藝因素對鑄件表面粗糙度的影響主要在于以下三個方面:
1、澆注溫度
澆注和金屬液凝固過程中,因溫度較高,鑄件表面會氧化,且氧化層不均勻,加上鑄件表面金屬氧化物有可能與型殼中氧化物作用,促使鑄件表面不均勻的脫落,顯著地增加鑄件表面的粗糙度。鑄件在保護氣氛下冷卻是得到優質表面的重要一環。如鑄件澆注后,在惰性氣體,或還原性保護氣氛下冷卻,把防止氧化和防止表面脫碳結合起來,直到保護到鑄件表面達不到氧化溫度為止。表面保護良好的鑄件脫殼后其表面呈銀灰色、銀白色或帶彩色的氧化色。
2、澆注速度
一定的澆注速度,鐵水的降溫幅度小,對型砂與砂芯的熱作用時間短,不容易出現冷隔缺陷。但速度太快會沖壞沙型的表面致使鑄件粗糙,金屬液面上升不平穩,型內氣體的排出也不充分。因此,容易出現“跑火”現象。考慮澆注速度的時候,還應考慮砂芯的發氣速度(或達到發氣峰值需要的時間)及由此對氣體排出的影響。
3、澆注系統
如果澆注系統不合理,也容易造成鑄件疏松,嚴重的會發生鑄件澆不到的情況,甚至做不成完整的鑄件。澆注系統不合理會使渣質進入型腔產生渣眼。
二、拋丸清理因素
拋丸清理是一道重要且關鍵的工序,也是影響鑄件表面粗糙度的因素,拋丸機利用高速旋轉的葉片把鋼丸高速拋擲,撞擊零件表面,可以除去零件表面的粘砂、毛刺、銹蝕、氧化層;同時鋼丸高速撞擊會造成零件表面的晶格扭曲變形,使表面硬度增高,可以用于對零件進行表面強化。
生產實踐表明,彈丸粒度、拋丸時間、彈丸速度、拋射角度等因素對拋丸清理后鑄件的表面粗糙度有顯著影響。其中拋丸時間對鑄件表面粗糙度的影響較大,拋丸時間越長,鑄件表面粗糙度越低;其次為鋼丸粒度,直徑較小的鋼丸有利于降低表面粗糙度;而鋼丸拋射速度的影響較小。
三、鑄造涂料因素
鑄造涂料是指涂敷在鑄型型腔或型芯表面,以改善其表面耐火度、化學穩定性、抗金屬沖刷性、抗粘砂性等性能的一種覆蓋物。鑄造涂料與鑄件表面粗糙度關系密切,下面從鑄造涂料的作用、性能等方面談談鑄造涂料對鑄件表面粗糙度的影響。
1、氣模和碳膜隔離
石墨粉涂料用于鑄鐵件時,具有良好的剝離性。石墨在澆鑄、凝固及冷卻期間生成一氧化碳氣膜和亮碳膜,阻止金屬液與砂型或型芯表面的相互作用,防止粘砂。在濕型型腔表面噴涂廢機油與石墨粉攪拌混制成的涂料,依靠澆鑄高溫所產生的還原氣膜與碳膜,可以得到表面異常光潔的薄壁鑄鐵件。
2、熔渣隔離
澆鑄后涂料層與鑄件界面上形成熔渣層,有較高的粘度將耐火骨料等粘連在一起,阻擋了金屬液的滲透。熔渣層在與金屬液無硅酸鹽產生化學反應,與金屬液不潤濕或基本不潤濕時效果好。冷卻時,渣殼層與鑄件金屬線收縮系數相差較大,在渣殼層與鑄件的界面上產生了較大的切應力,導致涂層殼能自動剝離,這種利用熔渣層防止粘砂的理論稱之為“熔渣隔離論”。用容易反應的金屬和金屬氧化物配制成涂料,經受熱反應生成一種新的耐火氧化物,能阻止金屬液的滲透。
3、氧化作用
理論認為,鑄件是否粘砂取決于鑄件與涂料層之間是否存在著臨界厚度的氧化鐵層,其厚度約為100μm。為了防止化學粘砂,應增加氧化物厚度,當它超過臨界厚度時,涂層或型砂與金屬氧化物的燒結層易從鑄件上剝離。石灰石砂型在澆鑄鋼件時由于反應,導致鑄型腔內部的強氧化氣氛,加劇了鑄鋼件的表面氧化,因而石灰石砂具有優良的防粘砂效果。在鑄鋼件砂型應用效果好的涂料用在鑄鐵件砂型上卻容易粘砂,甚至是嚴重粘砂,這可以從鑄鋼件表面容易生成氧化鐵層得到解釋。鑄鐵含碳量高,碳元素先于鐵氧化,因而澆鑄鑄鐵時很難生成達到臨界厚度的氧化鐵層,因此“氧化作用”理論不適用于鑄鐵件的防粘砂涂料。
四、熔模表面質量因素
熔模表面質量即熔模表面粗糙度是影響鑄件表面粗糙度的重要因素,它又與壓型表面質量、熔模壓制方法和壓制工藝參數有關。金屬液透入熔模表面孔隙是造成件表面粗糙的主要原因。金屬液滲入深度:與晶體直徑、表面孔隙平均直徑聲、合金液表面曲率半徑等有關。因此,為獲得表面光潔的鑄件就需要減小晶體和填料顆粒直徑,減小表面孔隙直徑廬;或采用能富集在表面的添加劑,將較大的孔隙填平,以降低金屬液滲入深度。
五、合金因素
熱導率小,在使用不銹鋼后,金屬液澆入型中冷卻慢,制得的鑄件晶粒粗大,晶粒間凹溝會使鑄件表面粗糙,這種晶界凹溝深度甚至會達到7μm。為此,應對合金進行變質處理,并采用導熱性較好的鋯英石等填料以提高不銹鋼鑄件的冷卻速度,使鑄件表面層晶粒較細小,以減小鑄件表面粗糙度。
六、其他因素
1、原材料。比如砂型的材料,樹脂砂和黏土砂鑄造出來的鑄件,表面粗糙度就不同。樹脂砂的鑄件表面更光滑;砂型的形狀,如果是樹脂砂造型,還會增加樹脂的加入量,當然也會同時增加發氣量,如果排氣不好就容易形成氣孔,比較好的是圓形砂。如果是煤粉砂,砂的配比對表面粗糙度的影響也很大。
2、材質。如果鑄件的化學成分配比失調,比如錳低,容易產生疏松,表面材質粗大。
3、造渣。如果鐵水中的渣質沒有清理干凈或者澆鑄時沒有擋住渣質,使渣跑到型腔里,那必然會出現渣眼。
4、人為因素。由于馬虎大意,合箱時砂子沒有清理干凈或者掉進砂子,造型是砂子沒有橦實,或是砂子配比不合理,砂子強度不夠,鑄件就會產生砂眼
5、硫磷超標。會使鑄件產生裂紋在生產或指導生產時,這都是必須要注意的事項,才能保證鑄件的質量。
以上六點就是影響鑄件表面粗糙度的因素,由于在鑄造生產中不穩定因素也比較多,可能還有些影響因素沒有探索到,不過在生產中注意到上述提到的因素,也可以有效降低鑄件表面粗糙度。另外,在澆注過程使用鑄造過濾網,可以預防鑄件出現氣孔、砂眼等表面缺陷,預防表面缺陷也能降低表面粗糙度。而尼森過濾網布可提供高質量鑄造過濾網,濾網發氣量低,過濾雜質,強度高,如果您有需要,歡迎聯系尼森詳詢~