1、汽车球铁轮毂铸件缩孔缩松形成机理及防治措施 1.轮毂缩孔缺陷轮毂缩孔缺陷（1）轮毂缩孔、缩松缺陷示意图）轮毂缩孔、缩松缺陷示意图（2）两种不同工艺轮毂缺陷）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）原工艺方案方案方案1 方案方案2 方案方案3热压边冒口冷压边冒口热压边冒口冷压边冒口 两个热压边冒口两个热压边冒口 两个顶部明冒口两个顶部明冒口图图21 卡车轮毂工艺浇注方案示意图（卡车轮毂工艺浇注方案示意图（Z148线）线）客车轮毂工艺方案浇注方案（客车轮毂工艺方案浇注方案（Disa线）线）方案4 方案5 方案6l顶冒口侧面内浇口带过滤网 顶冒口带过滤网
2、顶冒口不带过滤网l图图22：客车轮毂工艺浇注方案示意图：客车轮毂工艺浇注方案示意图（4）试验浇注结果）试验浇注结果（明显的缩孔）（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：浇注温度：13701400；出铁温度：出铁温度：1478；浇注时间：浇注时间：Z148，1820s，Disa，1518s。原铁水温度：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：球化剂：5RE8Mg；加入量1.5%；球化时间 3分27秒。孕育剂：孕育剂：75 Si-Fe；加入量0.5%。2、球墨铸铁缩孔缩松形成机理、球墨铸铁缩
3、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：）球墨铸铁缩孔、缩松的形成机理有多种看法：1）一般认为：）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，而形成缩孔或宏观缩松。2）另有人认为：）另有人认为：l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
4、积不在扩大。3）缩孔形成动态示意图）缩孔形成动态示意图 （2）缩孔、缩松缺陷形成的因素）缩孔、缩松缺陷形成的因素l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：）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、缩松铸件的碳硅含量范围为C%+Si%/73.9；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
5、缩孔、缩松倾向的作用。l2）孕育的影响：）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：）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，这是由于湿型的型腔膨胀较大所致。l4）铸型条件：主要是铸型刚度和热膨胀性。）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。）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，
6、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，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）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（13701400），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
7、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）轮毂铸件凝固过程计算机模拟及其工艺优化艺优化 1）原工艺方案：）原工艺方案：2）原铸造工艺的凝固模拟结果）原铸造工艺的凝固模拟结果 1#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，）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。在中间热节处加一圈冷铁。1#2#a.凝固时间为40.04秒时
8、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）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。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、(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较为合适，温度过高会增加液态收缩，温度过低则补缩通道容易截死。(5)尽量提高砂型硬度，减少型壁的移动。4、生产方案、生产方案（1）水平分型方案）水平分型方案（2）垂直分型脱箱造型）垂直分型脱箱造型左右 客车轮毂直接压边冒口补缩工艺实验方案（3）水平分型生产方案水平分型生产方案（4）垂直分型脱箱造型生产方案垂直分型脱箱造型生产方案5、结果检验、结果检验谢谢！谢谢！
