阀门铸钢件裂纹形成的原因及防止工艺措施

  在一般情况下,外裂纹是由于铸件的收缩应力大,而型芯退让性差,收缩受阻引起的;皮下裂纹发生在凝固较慢的断面一侧,铸件不同部位或厚大断面表层与内部的凝固速度不一致,收缩不同时发生,产生热应力引起的开裂,裂纹发生后未能得到自愈合焊补;内裂纹是由于热节或厚大断面中心凝固后期的收缩应力撕裂晶粒骨架,缺少液相传输补缩而发生的,也称“应力缩孔”。

    内裂纹或皮下裂纹一般发生在结晶温度范围较宽、断面比较厚大的合金钢阀门铸件中,无损探伤检验常会发现,P、S含量偏高助长其形成。高合金钢(不锈钢)的导热能力差,形成热应力的倾向性大,皮下裂纹较多;若热节处补缩不足,内裂纹也会发生。碳钢件有时也会发生内裂纹或皮下裂纹。

    外裂纹、内裂纹或皮下裂纹都属于热裂,且大多发生在凝固较迟的部位,如靠近冒口处,或局部热节、壁厚较大部位,有时凝固较早的部位(下箱底面),也有发生裂纹的可能性。裂纹是由应力引起的,产生应力的原因很多。

    (1)阀门铸件基本上属于薄壁大芯,如果型芯的退让性不够,会产生较大的收缩应力。

    (2)铸件内部有铸圈的阀门,铸圈阻碍此处向内收缩,且铸圈与件壁形成局部小热节,凝固较周围慢,热裂多发生于此处。

    (3)冒口设置太大,凝固顺序太强;法兰与阀门本体壁厚相差较大,凝固速度不一致;高合金钢的导热性差,铸件中的温差大。这些因素都易产生较大的热应力。

 为防止和消除阀门铸钢件裂纹,从生产角度强调以下几点主要工艺措施。

    (1)提高型芯的退让性,以减小收缩应力。对阀门铸钢件,将芯子做成中空结构效果明显。

    (2)严格控制化学成分,特别是硫、磷等易形成低熔点共晶物的元素。

    (3)细化晶粒,净化钢液,以提高抗裂性。加入稀土元素可以兼得。

    (4)采用冷铁,提高浇注速度,在保证良好补缩的前提下减弱顺序凝固,使铸件局部实现同时凝固,减小热应力。

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                    2024年8月17日