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披缝引发的铸件裂纹缺陷及对策

2008-02-01   中国金属加工在线(mw1950.com)

    【摘要】 分析了铸件在生产过程中由于披缝的影响而产生裂纹缺陷的原因,论述了消除该类缺陷所应采取的措施。

    披缝又称飞边、飞翅,是指垂直于铸件表面上的薄片状金属突出物,是铸造生产中一种常见的铸造缺陷,产生在分型面、分芯面、活块及型芯结合面等处,厚度不均匀。披缝虽然是一种铸造缺陷,但通常只是增加铸件清理的劳动量,不会引起铸件的报废。因而,这种缺陷在生产中经常不引起人们的注意。但是,在有些情况下,披缝会阻碍铸件的线收缩,导致开裂而使铸件报废。特别在一些脆性材料铸造时,由于这些材料缺口敏感性高,所以铸件接近披缝处产生的裂纹缺陷尤为常见。

    1. 原因分析

    披缝产生的成因在于: 铸型结构中任何两个部分的交合面,如上型与下型的接触面即分型面有缝隙,或铸型芯座与砂芯芯头之间的装配间隙过大,浇注时金属液钻入缝隙中,结果就形成了披缝。由于披缝较薄,浇注完毕后很快凝固形成薄片,类同冷铁一样,对铸件起了激冷作用。另外,当披缝垂直于铸件收缩的方向时,金属液凝固过程中就会阻碍铸件收缩,而当铸件强度小于其阻力时,就可导致裂纹的产生。

    对于脆性材料,如白口铸铁、高铬铸铁,韧性低,缺口敏感性较高,由于披缝厚度不均匀且不连续,越到边缘越薄,所以在铸件凝固收缩的过程中,不可避免地在披缝上产生裂纹。随着凝固的进行,在凝固收缩力的作用下其边缘的裂纹不断向内扩展,当铸件厚度较小时,披缝上的裂纹极易扩展到铸件本体,导致铸件报废。

    2. 消除措施

    要消除因披缝引起的裂纹缺陷,最彻底的方法当然是消除披缝。但是,在砂型铸造中要想完全消除披缝是不可能的,而采取以下一些减少披缝及减小披缝厚度的措施是必要的。

    ( 1) 尽量减少分型面、砂芯及活块数量。

    ( 2) 改进工艺和工装设计,合理选择参数,严格检修模样和芯盒,使分型面、分芯面、芯头和芯座表面光滑平整,间隙适宜。在制定铸造工艺时,要根据不同类型的砂型设计适宜的芯头间隙。对于树脂砂,芯头间隙应< 1. 5 mm,砂芯尺寸较小时,芯头间隙相应减小。

    ( 3) 下芯时不要随意磨小芯头,不要把分型面、分芯面、芯座的棱边修成圆角或倒角,合型封泥不要垫得过厚,芯头间隙和分芯面缝隙要填补修平。

    ( 4) 型芯烘干规范要正确,烘干时型芯放置要平稳,防止型芯烘干变形;型芯存放时应垫平,防止因振动、撞击和相互挤压导致型芯变形。

    ( 5) 合型和紧箱操作要正确,防止抬箱。

    3. 生产实践

    在生产实践中,采取以下三种方法对披缝加以控制,可有效地避免裂纹缺陷的产生。

    ( 1) 改变铸件的分型面位置,使分型面避开铸件中较薄的部位。因为铸件越薄,与披缝的厚度相差越小,披缝上的裂纹越易扩展到铸件本体。

    ( 2) 改进芯头结构,改变披缝的产生位置和方向。铸件中尖角部位应力集中大,易产生裂纹缺陷,因此在设计芯头时,要使芯头间隙尽量远离尖角部位,设置在铸件的厚实部位,并可根据实际情况,改变披缝的方向,减小对铸件凝固收缩的阻力。

    图1 为我厂生产的某型号渣浆泵蜗壳( 材质为高铬铸铁) 铸造工艺示意图,当芯头在A、B 部位直接引出时,容易引起该类裂纹缺陷。通过将芯头的引出位置改在止口中间的厚实部位,从而避开了两端面处的尖角,且芯头间隙由垂直方向改为水平方向,有效地降低了因披缝导致的裂纹缺陷的产生。

    ( 3) 当铸件某部位较薄,但又不宜将分型面选在别处时,可适当加大铸件厚度,增加铸件厚度与披缝厚度的差值,使披缝上的裂纹对铸件的影响减小。图2 是我厂生产的泥浆泵叶轮( 材质为高铬铸铁)的铸造工艺示意图。


    该叶轮出水口处很薄,且后盖板处被设置为分型面,前盖板处为型、芯结合面,因此在这两个部位产生了与叶轮盖板厚度相差不大的披缝,其上的裂纹扩展进铸件本体达十几甚至几十毫米,废品率几乎为100 % 。生产中我们采取的措施是将上、下盖板平面的边缘处加工量均加大10mm,增加了盖板厚度与披缝厚度的差值,相对降低了披缝对铸件的激冷作用,使披缝上的裂纹不易扩展到铸件本体。改进后虽然加工成本有所上升,但铸造废品率降低到了10% 以下。如因工艺需要,披缝不可避免地产生在薄壁非加工面时,可与设计者协商,改进零件结构,加大该位置的壁厚。

    4. 结语

    在铸件接近披缝的位置产生裂纹,是脆性材料铸件中常见的一种铸造缺陷。实际生产中该类缺陷可通过减少披缝、改变分型面位置、改进芯头结构,以及增加分型面处铸件厚度等方法进行预防和消除。

关键词:铸件,裂纹缺陷, | 作者 :

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