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如何有效预防和解决球墨铸铁中的缩孔和气孔问题?

2025-12-22 15:44

目前对于解决和预防球墨铸铁铸件缩孔和气孔的技术措施,普遍认为模具必须具有足够的刚度和强度,其化学成分必须接近共晶成分,并且应加强球化和孕育处理以产生足够的石墨化膨胀。然而,在工艺设计方面仍存在争议。平衡凝固理论认为,球墨铸铁的石墨化膨胀可以抵消凝固收缩。因此,工艺应采取措施确保单位时间内的收缩量和膨胀量以及收缩量和补缩量成比例。通过膨胀和动态收缩的叠加来实现铸件的补缩目的。使用冒口的概念是限制补缩;冒口的形成时间无需晚于铸件凝固时间。冷水的作用是平衡铸件壁厚差异,消除热点,并促进部分石墨化。另一些人则认为球墨铸铁的收缩量大于膨胀量,需要外部补缩。冒口的形成时间不能晚于铸件凝固时间。冷铁的作用是提前并加速铁水的收缩,这更有利于更早、更及时的补钢,且不影响膨胀和收缩的叠加。关键区别在于是侧重于石墨化膨胀的自补偿收缩,还是侧重于外部补钢。

 

针对球墨铸铁缩孔和气孔问题,新达凭借数十年的铸造行业技术积累,始终将客户需求放在首位,专注于复杂铸件的质量控制挑战,并为全球客户提供定制化的工艺解决方案。公司依托专业的研发团队,精准控制球墨铸铁凝固过程中的膨胀和收缩平衡,并在冷弯设置、材料配比、球化孕育处理等关键领域建立了成熟的技术体系,成功帮助众多行业领先企业克服复杂铸件的缩孔缺陷,赢得了广泛的市场认可。

 

以下是新达客户的冷却器安装案例研究:该铸件是风力发电机齿轮箱内的行星架,采用QT700-2A材料,重3吨,壁厚约120mm。最初,轴上的冷却器较厚,间隙较大。冷却器的有效冷却面积仅占铸件所需总冷却面积的30%,导致铸件质量极不稳定。在轴根和冷却器之间的缺陷检测中,经常发现缩孔缺陷。之后,在新达技术团队的精准指导下,通过减薄冷却器壁厚并增大冷却面积,优化了冷却器设计。由于冷却器壁厚减小,冷却器间隙也相应缩小,最终实现了稳定有效的工艺解决方案。这不仅彻底解决了缩孔缺陷问题,还提高了生产效率,降低了制造成本。无论是风力发电、工程机械还是汽车零部件中的大型厚部件,还是小型精密部件,新达都能利用其核心技术优势,为客户提供高效可靠的缩孔和孔隙解决方案。

 

球墨铸铁由于其高碳含量和碳当量,表现出显著的石墨化膨胀。由于球墨铸铁凝固时呈糊状,共晶时间较长。石墨化膨胀在共晶初期较大,但在后期随着石墨在奥氏体内部生长而减小。因此,对于特定零件而言,这表现为铸件中凝固收缩和膨胀的分离现象。

 

仅仅强调收缩和膨胀的分离,并要求外部补缩,未必能解决问题;然而,过分强调石墨化膨胀的自补缩效应也可能无效。必须全面考虑铸件的组织特征;这本质上是对平衡凝固理论的演进。事实上,运用压力理论来解释铸件收缩可能更全面有效。所有有助于防止铸件收缩缺陷的工艺措施都可以看作是在凝固过程中增加铸件局部区域的总压力,无论是通过降低或最小化负压,还是通过增加正压或其利用率。

 

降低收缩产生的负压并提高石墨化程度及其利用率的工艺措施,对于几乎所有球墨铸铁铸件的缩孔缺陷预防都十分有效。然而,如何利用铁水的静水压力在实际操作中却有所不同。对于薄而小的零件,由于共晶阶段在整个横截面上分布均匀,膨胀和收缩会因分离而无法利用。因此,利用液态铁的静水压力来维持正压凝固至关重要。而对于厚而大的零件,其结构决定了横截面内外部分共晶凝固顺序的差异——即石墨化膨胀和凝固收缩时间的差异。这使得内外膨胀和收缩能够叠加,从而无需外部静水压力即可生产出合格的铸件。相反,使用外部补水可能会产生不利影响。


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