汽车球铁轮毂铸件缩孔缩松缺陷

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1、汽车球铁轮毂铸件缩孔缩松形成机理及防治措施1.轮毂缩孔缺陷（1）轮毂缩孔、缩松缺陷示意图（2）两种不同工艺轮毂缺陷(a)水平分型有箱造型(b)垂直分型脱箱造型（3）原工艺方案方案1方案2方案3热压边冒口＋冷压边冒口两个热压边冒口　两个顶部明冒口图2－1卡车轮毂工艺浇注方案示意图（Z148线）客车轮毂工艺方案浇注方案（Disa线）方案4方案5方案6顶冒口＋侧面内浇口带过滤网顶冒口带过滤网顶冒口不带过滤网图2－2：客车轮毂工艺浇注方案示意图（4）试验浇注结果（明显的缩孔）方案3方案2方案1方案6方案5方案4浇注温度：1370~140

2、0℃；出铁温度：1478℃；浇注时间：Z148，18~20s，Disa，15~18s。原铁水温度：3.78%C,1.723%Si,0.271%Mn,0.035%P,0.045%S,0.011%Cr.球化剂：5RE8Mg；加入量1.5%；球化时间3分27秒。孕育剂：75Si-Fe；加入量0.5%。2、球墨铸铁缩孔缩松形成机理（1）球墨铸铁缩孔、缩松的形成机理有多种看法：1）一般认为：球墨铸铁因呈糊状凝固，而凝固过程有很大的共晶膨胀力，当铸型刚度较小时，促使铸件外形胀大，其结果使铸件最后凝固的地方得不到足够的液态金属补缩，而形成缩孔

3、或宏观缩松。2）另有人认为：缩孔的形成是，由于冒口颈截面较小，在尚未完成输送补缩液体任务时就凝固截死。此时，铸件内部的收缩还要抽吸冒口颈处的铁液，从而导致液面从冒口颈处脱离，逐渐内缩下降，缩孔随之发生；一但石墨化开始，体积膨胀使缩孔进一步扩大受到抑制，直到同一时刻不同部位发生的收缩和膨胀体积相等时，缩孔体积不在扩大。3）缩孔形成动态示意图（2）缩孔、缩松缺陷形成的因素有冶金因素和工艺因素两方面，它们有的作用相同、有的作用相反：1）化学成分：对球墨铸铁缩孔、缩松有影响的元素有碳、硅、镁、稀土等；a.有人认为，无缩孔、缩松铸件的碳硅

4、含量范围为C%+Si%/7＞3.9；还有人认为，CE在4.5%~4.6%时获得健全的铸件。b.残留镁含量高，缩孔、缩松倾向大，看法基本一致。但对原因有不同看法：有的认为残留镁量高是阻碍补缩，增大对冒口颈的要求；有的认为残留镁量高是阻碍石墨化；有的认为，增加镁含量时，膨胀增加，因而增加补缩的要求。c.少量稀土有减少缩孔、缩松倾向的作用。2）孕育的影响：有人认为，提高孕育量增加缩孔、缩松体积，如右图；但也有人研究表明，加强孕育则减小缩孔、缩松的形成倾向。3）铸型种类：在其它条件基本相同时，干型产生的缩孔较小，而湿型产生较大的缩孔，这

5、是由于湿型的型腔膨胀较大所致。4）铸型条件：主要是铸型刚度和热膨胀性。铸型硬度对缩孔率有较大的影响，铸型硬度提高缩孔率下降。提高铸型刚度则减少缩松，结论基本一致，这已是提高球铁致密性的措施之一。5）铸件模数：铸件模数增加，缩孔率增加。随着模数的增加使液态收缩和膨胀都比较少，但对二次收缩来说，未必如此，因此显微缩松不可避免。总体来讲，球铁凝固和收缩特性十分复杂，所影响的冶金因素和工艺因素十分繁多。（3）轮毂铸件缩孔缩松缺陷原因分析1）轮毂铸件的热节部位产生缩孔缩松的根本原因，凝固后期补缩通道被切断。采取工艺措施，确保铸件热节部位的

6、补缩通道始终畅通，是解决轮毂铸件缩孔缩松问题的首选方法。2）浇注温度的高低，直接影响铸件的收缩率。现场的浇注温度较高（1370~1400℃），铸件的收缩率增大，对克服缩孔缩松缺陷不利。3)由Z148造型机制得的吊砂铸型部分的紧实底偏低（B型硬度计为70）。应提高吊砂部分的铸型的紧实度。4)由于本轮毂铸件的凝固模数较小，凝固期间，铸件的石墨化膨胀能力有限；因此，凝固的主要方式应顺序凝固。为了实现顺序凝固，应采用适当的浇冒口技术和冷铁技术等。（4）轮毂铸件凝固过程计算机模拟及其工艺优化1）原工艺方案：2）原铸造工艺的凝固模拟结果1#

7、2#a.凝固时间为50.13秒时温度场分布b.凝固液相孤岛检测结果3）改进工艺一：在原铸造工艺的基础上，在中间热节处加一圈冷铁。1#2#a.凝固时间为40.04秒时温度场分布b.凝固液相孤岛检测结果4）改进工艺二：将浇注位置改在中间热节处，并采用压边热冒口。a.凝固时间为42.11秒时温度场分布b.凝固液相孤岛检测结果5）改进工艺方案的验证试验结果改进方案一实验结果　　改进方案二实验结果3、缩孔、缩松防止措施(1)设计合理的浇冒口系统，增强冒口的外部补缩，确保补缩通道的畅通。(2)控制合适的化学成分。在不产生石墨漂浮的前提下，尽

8、理提高球铁的碳当量，减少反石墨化元素的含量。(3)强化孕育处理，促进共晶生核与长大，抑制离异奥氏体树枝晶的发展，从而达到减少凝固收缩，延缓补缩通道截死的时间。(4)控制浇注温度，缩短浇注时间，减少充型过程的扰动。对球铁小件，浇注温度控制在1350℃-1390℃较