摘要：高鉻鑄鐵磨輥鑄件表面脈紋毛刺缺陷, 經(jīng)3種工藝方案的試驗(yàn)及對(duì)該缺陷產(chǎn)生原因分析，表明石英砂的高溫膨脹是導(dǎo)致脈紋毛刺的根本原因，應(yīng)用受熱時(shí)不發(fā)生體積膨脹的其他型砂：如鋁釩土砂是消除脈紋毛刺缺陷的的有效措施。

一般情況下，石英砂體積的膨脹不會(huì)對(duì)鑄件產(chǎn)生明顯的影響，但多方面的不利因素同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，就很容易表現(xiàn)出來，某廠就出現(xiàn)一例因石英砂體積膨脹而產(chǎn)生鑄件缺陷。

某廠生產(chǎn)一種高鉻鑄鐵磨輥（903輥），其化學(xué)成分w為2.0%～2.6%C；0.4%～1.0%Si；0.5%～1.0%Mn，≤0.06%S；≤0.1%P。鑄件質(zhì)量3200kg，其缺陷位置、鑄件尺寸及鑄造工藝見圖1、圖2。

1 缺陷特征

某廠生產(chǎn)的903輥，向熱電廠供貨，鑄件表面脈紋毛刺現(xiàn)象一直存在。2000年底由此一次報(bào)廢20件，損失40萬元 。其缺陷外觀打磨前為0～1.5mm凸起的毛刺，打磨后毛刺處呈凹陷狀態(tài)。

2 對(duì)比試驗(yàn) 

（1）試驗(yàn)1，嚴(yán)格舂砂工藝。根據(jù)鑄件外觀缺陷現(xiàn)象，先是懷疑鑄型緊實(shí)度不夠造成，于是決定對(duì)10個(gè)鑄件進(jìn)行試驗(yàn)，嚴(yán)格按照填砂工藝操作，結(jié)果缺陷反而加重。

（2）試驗(yàn)2，縮短澆注時(shí)間。大流澆注，縮短澆注時(shí)間，降低澆注溫度。缺陷有所減輕但無法杜絕。

（3）試驗(yàn)3，更換石英砂。原工藝是鑄型采用水玻璃石英砂，中間芯子采用鋁礬土砂， 考慮到鑄型吃砂量小，而石英砂在高溫時(shí)其膨脹量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其余型砂，于是全部改用鋁礬土砂造型，首批投入3件，結(jié)果脈紋現(xiàn)象全部消失，且以后將鋁礬土砂造型方案固定下來，至今從未出現(xiàn)過脈紋毛刺現(xiàn)象。

3 原因分析

對(duì)比3種試驗(yàn)方案，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生缺陷的原因?yàn)椋?

（1）鑄型吃砂量偏小，緊實(shí)度大。

（2）澆注系統(tǒng)為封閉式，澆注時(shí)間125～145s，偏長。

（3）金屬液進(jìn)入型腔后, 型腔表面層溫度急劇升高，因而發(fā)生膨脹，SiO₂顆粒發(fā)生如下多晶形轉(zhuǎn)變：型腔溫度升至575℃，線膨脹量0.875%；等溫膨脹為0.5%，總膨脹量為 0.875%+0.5%=1.375%，當(dāng)型腔高溫烘烤時(shí)間超過30s時(shí)，石英砂逐步達(dá)到較大膨脹量， 見圖3。如果砂型緊實(shí)度高、砂粒粗和粒度集中、粉塵含量高、加熱速度快，則型砂的微觀膨脹減小，而相應(yīng)的宏觀膨脹增加。型腔外部100mm處為厚大的圓型砂箱，阻礙砂粒間力的釋放，其受力方向只有向鑄型型腔內(nèi)壁轉(zhuǎn)移，造成表面層開裂而產(chǎn)生脈紋毛刺 。

4 結(jié)論

（1）石英砂的高溫膨脹是導(dǎo)致脈紋毛刺的根本原因。

（2）采用更換石英砂為鋁礬土砂, 杜絕了脈紋毛刺缺陷。