铸件常见缺陷和处理

铸件常见缺陷和处理Last revision on 21 December 2020

铸件常见缺陷、修补及检验

一、常见缺陷

1.缺陷的分类

铸件常见缺陷分为孔眼、裂纹、表面缺陷、形状及尺寸和重量不合格、成

份及组织和性能不合格五大类。(注：主要介绍铸钢件容易造成裂纹的缺陷)孔眼类缺陷

孔眼类缺陷包括气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆。

1.1.1气孔：别名气眼，气泡、由气体原因造成的孔洞。

铸件气孔的特征是：一般是园形或不规则的孔眼，孔眼内表面光滑，颜色

为白色或带一层旧暗色。(如照片)

气孔

照片1

产生的原因是：来源于气体，炉料潮湿或绣蚀、表面不干净、炉气中水蒸

气等气体、炉体及浇包等修后未烘干、型腔内的气体、浇注系统不当，浇

铸时卷入气体、铸型或泥芯透气性差等。

1.1.2缩孔

缩孔别名缩眼，由收缩造成的孔洞。

缩孔的特征是：形状不规则，孔内粗糙不平、晶粒粗大。

产生的原因是：金属在液体及凝固期间产生收缩引起的，主要有以下几点：铸件结构设计不合理，浇铸系统不适当，冷铁的大小、数量、位置不符实际、铁水化学成份不符合要求，如含磷过高等。浇注温度过高浇注速度过快等。

1.1.3缩松

缩松别名疏松、针孔蜂窝、由收缩耐造成的小而多的孔洞。

缩松的特征是：微小而不连贯的孔，晶粒粗大、各晶粒间存在明显的网状孔眼，水压试验时渗水。(如照片2)

缩松

照片2

产生的原因同以上缩孔。

1.1.4渣眼

渣眼别名夹渣、包渣、脏眼、铁水温度不高、浇注挡渣不当造成。

渣眼的特征是：孔眼形状不规则，不光滑、里面全部或局部充塞着渣。(如照片3)

渣眼

照片3

产生的原因是：铁水纯净度差、除渣不净、浇注时挡渣不好，浇注系统挡渣作用差、浇注时浇口未充满或断流。

1.1.5砂眼

砂眼是夹着砂子的砂眼。

砂眼的特征是：孔眼不规则，孔眼内充塞着型砂或芯砂。

产生的原因是：合箱时型砂损坏脱落，型腔内的散砂或砂块未清除干净、型砂紧实度差、浇注时冲坏型芯、浇注系统设计不当、型芯表面涂料不好等。

1.1.6铁豆

铁豆是夹着铁珠的孔眼、别名铁珠、豆眼、铁豆砂眼等。

铁豆的特征是：孔眼比较规则、孔眼内包含着金属小珠、常发生在铸铁件上。

裂纹类缺陷

裂纹类缺陷包括：热裂、温裂、冷裂。

1.2.1热裂

热裂是在较高温度下产生的，常发生在凝固温度附近。

热裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，呈弯曲形，开裂处表面氧化。(如照片4)

热裂

缩松

照片4

产生的原因是：铁中含硫量过高或杂质过多、砂型的退让性能差、浇注温度控制不当、铸件壁簿厚转接处过渡剧烈、浇口、冷铁、收缩筋、排气孔的尺寸和位置不当等。

1.2.2温裂

温裂又称热处理裂纹由切割、焊接或热处理不当引起。

温裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，开裂处金属表面氧化。

1.2.3冷裂

冷裂是铸件在较低温度下产生的裂纹。

冷裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，呈直线形，开裂处表面未氧化。

产生的原因是：铸件结构不合理，厚簿不均、砂型或泥芯退让性能差、铸件各部分冷却不一致，合金自身应力倾向大。

表面类缺陷

表面类缺陷包括粘砂、结疤、夹砂、冷隔。

我们主要针对会造成铸件裂的冷隔做一介绍：

冷隔又称对火、接火等

冷隔的特征是：在制件表面有不规则的明显下陷线形纹路（有穿透的和不穿透的两种），形状细小而狭长，在外力作用下有发展趋势。从冷隔的特征看，它容易造成母体裂的危害。冷隔造成的裂纹，不会马上出现，它是在运用时，在承载受冲击作用下产生疲劳裂。

(如照片5)

冷隔

照片5

产生的原因是：多浇包多点同时浇注，使两股金属流对接，但未完全熔合而又无夹杂存在其间，两层金属结合极弱；浇注温度太低、浇注速度过慢、浇注时间太长合金性能流动性差，碳、硅太低，硫量较高。或多浇包

顺序浇注，前后两包断流时间太长；铸件截面薄而长，铁水流不利，浇铸断流、砂型跑火、一次性浇注铁水不足、而补浇又不及时等。

尺寸形状和重量不合格类缺陷

尺寸形状和重量不合格类缺陷包括：多肉、浇不足、落砂、抬箱、偏芯、变形、错箱、损伤、形状、尺寸和重量不符等。

成分组织及性能不合格类缺陷

成分组织及性能不合格类缺陷包括化学成份不合格、金相不合格、偏析、过硬、物理力学性能不合格。

二、缺陷的处理

铸件缺陷处理较为关键，尤其在处理裂纹时，处理过程中任何一个环节不注意都会引发新的裂纹。因此我必须关注细节，严格执行工艺，确保质量。

1.铸钢件缺陷修补的原则：

缺陷的修补必须在不影响产品质量的前提下进行，修补依据应按相关标准有关技术规定执行。如所存在缺陷是否充许修补，及修补相关的技术要求。

参照标准：

TB1583－96机车车辆铸钢件补焊技术条件

TB1464－91铁道机车车辆用碳钢铸件通用技术条件

TB456－84车钩钩尾框技术条件

TB1400－91内燃机车用铸钢轮心技术条件

2.铸钢件裂纹的处理方法

焊补是铸钢件的基本生产工序之一。铸钢件上的铸造缺陷几乎都可以用焊补法修复。电弧焊被广泛采用。

（1）铸钢的焊接性：铸钢的含碳量对焊接性影响极大，合金元素的影响亦相当复杂。碳钢或低合金钢的焊接性通常用碳当量CE估计，近似计算公式颇多，大同小异。

（2）焊补要点：为了保证焊补品质（质量），应认真清理缺陷处的粘砂、氧化皮、夹杂物等；开出坡口；并根据钢的焊接性做好焊前预热和焊后热处理。

打止裂孔及裂纹的消除

裂纹的消除可采用电弧气刨或角型砂轮打磨、风铣刀消磨的冷消除法。建议重要件的裂纹消除尽量采用冷消除，尽可能的减少受热。浅表性裂纹可不做止裂孔，裂的深度、宽度较大必须处理前在裂纹的终端10mm以内，预制5～8mm的止裂孔，防止裂纹的延伸。

预制坡口和间隙

我们在处理厂修车、构架拐壁座、轴箱拉杆座、旁承座等的裂纹时，焊缝要求焊透。一般采用60度V型坡口，预留2mm间隙。对于重要部位，裂纹较严重的T形接头或角接接头，建议对立板开30度V型坡口，这样才能保证熔合质量。

焊前准备处理

焊补铸钢件所用焊条应使熔敷金属的化学成份、机械性能与母材相当。处理裂纹我们建议采用碱性焊条，提高抗裂性和韧性。焊前要求对焊条预热200-250℃，使用温度不底于150℃。环境温度不低于5度。

要求对坡口表面及施焊表面20mm区域内砂轮打磨。坡口表面不充许存在2mm以上沟槽，金属表面无油污、氧化物、铁锈见金属光泽。

建议在施焊前对铸钢件母体进行预热。最好采用整体预热，如不能整体预热时，可采用局部预热。局部预热的范围为焊缝两侧至少各取焊缝处截面厚三倍的宽度。

各种牌号铸钢件的预热温度、焊后保温措施、焊后去除应力的热处理参照表1

表1

一些常用铸钢的焊接性

焊接过程

焊接操者须经平焊考试合格，具备焊工资质的人员操作。在施焊时应该选择合理的焊接规范。焊接引弧时，应防止电弧击伤铸件表面，禁止在非焊接区域引弧打火。施焊部位应避免人为吹风与穿堂风。对接焊缝不能一次填充过多，采用多层焊，不得少于三层。第一层焊缝采用较小直径的焊条施焊，以较小的熔合比，防止产生热裂纹。每焊完一层后，应彻底清除熔渣(发现裂纹及缺陷应清除)后，再焊下一层。施焊中应保持焊缝层间不低于预热温度。较长焊缝大于200mm的焊接，应采用分段法。每层的起弧和收弧位要错开不少于20mm。尽量避开死角位及终端起弧或收弧。

1.铸铁件的焊补

铸铁件上的气孔、砂眼、夹渣、裂纹、渗漏等缺陷，若不超过焊补的允许范围，可以进焊补修复。但是，铸铁的焊接性能差，焊后常出现气孔、变形，易断裂，难加工，因此焊补铸铁时，应非常慎重。

（1）焊补方法：铸铁的焊补方法通常按工件的预热温度分类

（2）焊前不预热或仅预热到250℃以下，称为冷焊；焊前预热到250～45 0℃，称为半热焊；焊前预热到500～700℃，称为热焊。铸铁常用焊补方法的特点及适用范围见表2.

（3）铸铁的焊补方法及其适用范围

表2

2焊条的选用焊补铸铁缺陷应根据母材选用适当焊条，见表3。

表3根据铸铁材质选用焊条（日本焊接协会）

注：日本JISZ3252铸铁焊条（下列成分是焊缝金属成分%）：

表4铸铝件常用焊补方法及应用