固化剂
(1)对固化剂的要求 酸自硬树脂砂用的固化剂不像热芯盒、温芯盒法那样采用潜伏型催化剂,而是采用活性催化剂,其本身就是强酸或中强酸,与树脂接触后便可激发和加速树脂的缩聚反应。固化剂应能满足下述要求:能满足工艺要求的硬化速度;能促使可使用时间长、起模时间短;能配成或其本身就是低黏度的液体;能长期储存,性能不变、含杂质少;对铸件质量无不良影响;对环境少污染或无污染。(2)固化剂的种类 自硬呋1喃砂以酸作为固化剂。常用的有机酸固化剂有苯磺酸、对甲1苯黄酸、二甲1苯黄酸等,无机酸固化剂有磷酸、硫酸1乙酯等。当磷酸作固化剂时,制好的型芯吸湿性强,且磷酸在砂中容易蓄水。只有在球铁或低碳不锈钢铸件的情况下,为防止铸件表面渗水而少量采用,一般再生回用砂不采用磷酸做固化剂。硫酸的腐蚀性强,配制时也有一定危险,虽然固化速度快,但终强度不高(在自硬树脂砂试验中,常将硬化24h的抗拉强度称为终强度,实际上这仅是一个检测的标志,并非真正的终强度值,覆膜砂铸件的应用,也不一定是较大强度值。终强度不高,也有在砂中蓄积的问题,只有在一次性使用的自硬砂中,而且气温太低时才使用终强度),一般都是用有机酸作固化剂。
球铁缩孔缩松、夹渣、石墨漂浮
1 缩孔缩松
1.1影响因素(1)碳当量:提高碳量,增大了石墨化膨胀,可减少缩孔缩松。此外,提高碳当量还可提高球铁的流动性,有利于补缩。生产铸件的经验公式为C% 1/7Si%gt;3 9%。但提高碳当量时,不应使铸件产生石墨漂浮等其他缺陷。(2)磷:铁液中含磷量偏高,使凝固范围扩大,同时低熔点磷共晶在凝固时得不到补给,以及使铸件外壳变弱,因此有增大缩孔、缩松产生的倾向。一般工厂控制含磷量小于0 08%。(3)稀土和镁:稀土残余量过高会恶化石墨形状,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素,阻碍石墨化。由此可见,残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向,使石墨膨胀减小,故当它们的含量较高时,甘孜铸造,亦会增加缩孔、缩松倾向。(4)壁厚:当铸件表面形成硬壳以后,内部的金属液温度越高,液态收缩就越大,球墨铸铁铸造的温度范围,则缩孔、缩松的容积不仅绝1对值增加,其相对值也增加。另外,若壁厚变化太突然,孤立的厚断面得不到补缩,使产生缩孔缩松倾向增大。(5)温度:浇注温度高,有利于补缩,但太高会增加液态收缩量,对消除缩孔、缩松不利,所以应根据具体情况合理选择浇注温度,一般以1300~1350℃为宜。(6)砂型的紧实度:若砂型的紧实度太低或不均匀,以致浇注后在金属静压力或膨胀力的作用下,影响球墨铸铁铸造的关键因素,产生型腔扩大的现象,致使原来的金属不够补缩而导致铸件产生缩孔缩松。(7)浇冒口及冷铁:若浇注系统、冒口和冷铁设置不当,不能保证金属液顺序凝固;另外,冒口的数量、大小以及与铸件的连接当否,将影响冒口的补缩效果。
三、钢液的沉淀脱氧
沉淀脱氧是将块状的脱氧剂直接加入钢液中,脱氧剂与(FeO)发生沉淀反应而脱氧。沉淀脱氧又称强制脱氧,沉淀脱氧法脱氧产物的排除,影响脱氧效果。按脱氧产物的形成时间划分,脱氧产物可分为:
一次脱氧产物——在炉内或包内加入脱氧剂后立即形成的脱氧产物;
二次脱氧产物——已脱氧的钢液在其冷却至液相线之前所形成的脱氧产物;
三次脱氧产物——在液相线与固相线之间凝固时所形成的脱氧产物。
这三类脱氧产物统称为内生脱氧产物。
研究表明:一次脱氧产物具有聚集、长大和上浮的有利条件,故绝大部分能排出钢液。二次、三次脱氧产物均不能排出铸件,特别是三次脱氧产物是钢液在凝固过程中产生的,常滞留于枝晶之间,对铸钢质量具有决定性影响。铸钢中所看到的氧化物夹杂,绝大多数是三次脱氧产物。
(一)包内沉淀脱氧机理
1、 脱氧反应 即脱氧剂与(FeO)的化学反应;
2、 脱氧产物的形核、聚合长大、上浮和排出。
整个过程都伴随着热力学和动力学作用。研究证明,采用强脱氧剂脱氧时,脱氧产物可迅速排出钢液,如脱氧产物Al2O3虽为固态颗粒,但其排出速度很快。
脱氧产物的排出速度主要取决于脱氧剂的种类,而与脱氧产物的状态及其尺寸无明显关系。特别是用铝脱氧时,在出钢过程中加入铝1~2min,钢中的氧便与铝形成Al2O3并排出。其原因是,Al2O3与钢液的润湿性差和相间张力大(2N/m)。
此外,钢液流入钢包时,有足够的搅动,使脱氧产物因碰撞而聚合长大,同时搅动也使钢液和熔渣剧烈运动,促使脱氧产物被熔渣捕获或粘附于包衬表面。
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