金、银锭熔铸的原理-锭块的缺陷及其产生原因

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:997

锭块缺陷,包括锭块的内部缺陷和表面缺陷。鉴于锭的浇铸通常采用组合立模,故缺陷的产生远比整体平模浇铸的锭多。金与银锭的常见缺陷主要有:

一、锭块的纯度和内部缺陷

所谓的内部缺陷,一般是指不能在浇铸后通过外表检查或切去锭头(浇口)的方法发现的。如化学成分不合质量要求,要在化验时才能查出;内部的缩扎(晴缩孔)、缩松、气孔要在轧制和拔制时才能发现等。

纯度。为了保证锭块的化学成分(金属纯度)符合质量要求,防止化学成分不符的缺陷,除只能使用符合质量要求的原料、熔剂和氧化剂进行熔铸外,还要精心操作,并尽可能除去原料中的部分杂质,以提高金属的成色。

缩孔。使用组合立模顶铸法浇铸,在立模中金属的冷凝是由底面和侧面开始的。由于锭体小,金属的注入速度不大,冷凝速度快等原因,故金属在模中的冷凝线呈如图1所示的特别曲线。但由于金属的冷凝是从底、侧面开始,中心冷却速度较慢,因而有利于气体的排出。在注入速度适宜的情况下,易获得锭内组织致密的锭块。但在浇铸后期注入金属的速度如不逐渐减小,或补加金属不及时,就容易产生较大的缩孔。缩孔呈管形时,又称缩管。

图1  锭在模中的冷凝线

缩孔分为明缩孔和暗缩扎。缩孔通常位于锭块的上部,即熔融金属最后冷凝的地方,略似漏斗状。其形成主要是由于金属的冷凝(收缩)和冷凝时排出气体而产生的。因为锭块边缘先冷凝,使中心部位液面下降最快。如补加金属不及时,便会在锭块中心形成缩孔。这种缩孔称为明缩孔(图2)。明缩孔的大小,主要取决于金属注入的速度、温度、模温和金属的冷凝速度。为了防止生成明缩孔,必须适当地提高金属的注入温度,和在浇铸后期逐渐减慢金属的注入速度,并在锭块中心未冷凝前及时补入金属(称为补缩)。此种明缩孔常可以从锭头(特别是切下锭头时)发现。当补加金属量过大过快,金属一下补满浇口,补入的金属与浇口附近已接近冷凝的金属迅速融接并冷凝成一层壳。阻挡了气体的排出和金属的补入,就会形成暗缩孔(图3)。此种暗缩孔在切去锭头时往往也发现不了,它的危害主要在于用这种锭进行压延加工时会发生分层。防止暗缩孔的有效办法,是在浇铸至锭高的三分之二或五分之三时,开始减小金属的注入速度,然后逐渐减速,至金属注到近帽口后,继续减速使金属呈细流不间断地注入直至帽口。这样既有利于金属冷凝时气体的排出,又能使注入的细流不断地与尚未冷凝的金属融接,而填满缩孔。

图2  明缩孔

图3  暗缩孔

缩松。又称疏松。是由于在金属冷凝过程中,一部分生成长大的晶体在锭中纵横错乱排列着,部分未结晶的余液(母液)被晶体隔离不能进入晶体间,当晶体冷凝后,体积进一步缩小使晶体间出现空隙,而形成缩松。这种缩孔通常集中于锭块中心,大小不同,它的大量存在,便使金属疏松,称为缩松缺陷。产生缩松的原因,一般是由于浇注金属液不及时,速度过慢且不均匀造成的。注入模中的金属液温过低,也可以产生缩松缺陷。使用这种锭块加工制成的材料,由于组织疏松,强度低,在机械力作用下会产生裂缝。

内气孔。是指锭块内部的气孔,由于金、银熔融时,有很强的吸气性,从炉料、炉气和大气以及涂料升华进入金属中的气体未能排出而产生的。内气孔位于锭块的上部(立模浇铸),当切去锭头时可能见到(图4)。防止生成内气孔缺陷,一方面可适当提高金属注入的温度和模温,正确掌握浇铸速度,力求锭块上部的金属在较长时间内保持液态,使气体能自由逸出。另一方面,在金属熔融直至浇铸过程中,要在金属液面加入还原剂脱氧或覆盖液面,以减少和除去溶解在金属中的气体。

图4  内气孔

二、锭块的表面缺陷

常见的表面缺陷有:

夹渣。为不规则的粒状炭黑嵌布于锭块表面,将其剔除后便出现渣孔。夹渣常见于立模浇铸的扁平银锭。夹渣缺陷主要是由于涂料的升华快于金属液面的上升速度(图5),或者银液未垂直浇入锭模的中心引起的。在平模浇铸时,当坩埚内金属液面上的渣未清除干净,也会出现夹渣现象。

图5  涂料升华快于液面上升速度

粘模和锭角缺损。锭角粘模,是由于涂料涂布不均匀,或取锭过早(金属尚未完全冷凝时,就开模取锭),而使锭角粘于模具上,产生锭角不规则的缺损,影响表面质量。下部锭角呈浑圆状缺损,主要是注入金属的液温或模温过低引起的。当浇铸后期金属注入速度过小过慢,以至注入的金属尚未充满锭模上部的四角就已经冷凝时,便会产生上部锭角的浑圆状缺损。

表面气孔。造成锭块表面气扎的主要原因有三。一是涂料太厚。厚的涂层燃烧产生的大量气体,因浇铸压力大,来不及逸出。这些细小的气泡,在模壁与金属锭面之间聚集膨胀,并顶破已成半凝固状态的锭皮,于锭面形成圆形的气孔。二是金属不是垂直注入模心,而是顺模壁冲下,这样会冲掉涂料并使局部模壁温度过高。或涂料燃烧时产生的气体和金属中的气体,被注入金属的冲击压力阻挡,不能自由逸出,部分留于过热模壁与锭面之间,经聚集膨胀,而形成气孔。三是金属温度低或金属不是连续注入模中,致使金属呈小珠飞溅,并粘附冷凝于模壁上,后来注入的金属不能与已冷凝的小球熔融成一体。当小珠脱落后,便在锭面留下圆孔。还有浇铸时,银粒落入相邻的模中,也会产生小珠脱落的圆孔。

压痕。模壁不平或积渣于模壁没有清刷干净,而在锭块表面产生很深的压痕。

皱纹。锭块表面出现皱纹,主要是金属注入的温度低或注入速度过慢因冷凝造成的。当使甩平模浇铸合质金锭时,由于其中含有等杂质,这些杂质在浇铸时被空气氧化,而在锭面生成一层皱皮。金属液面的稀薄余渣未清除干净也会生成皱皮。

贝壳状外表。此缺陷均出现于锭块的角上、棱上或锭块的厚度方向上。这是由于金属注入温度低或速度慢而引起的。当涂料升华速度慢于金属液面上升速度时,也会产生这种缺陷。

气泡。气泡是指锭面生成的鼓泡。豉泡表面多为一层薄薄的壳,泡里为充满空气的圆洞。这是由于金属冷凝时大量逸出气体,此时锭面有一薄层金属已冷凝,阻挡了气体的逸出而成鼓泡。鼓泡表面的薄壳,有的完好,有的已被胀破。此气泡缺陷多见于整体平模浇铸金锭(不浇水或盖湿纸)的锭面上。

锭底蜂眼。在平模或立模浇铸金、银锭时都可见到这种缺陷,其中以平模为多。锭底蜂眼,就是在锭块的底部出现的似圆形的小孔。这种小孔在锭底表面呈圆孔,往内稍有增大,形似蜂孔,或呈圆形,或呈椭圆形。产生的原因,是由于金属中的气体来不及排出而留于模底,受热膨胀,并力图上升到液面。随着气体的聚积有膨胀增大,气泡长度不断增长,接着产生细颈并断开为二,一部分上升,一部分留于锭底而成蜂眼(图6)。许多操作者认为这种蜂眼是由于模具过热引起的,其实不尽然。为了避免锭底蜂眼的生成,在浇铸开始时稍为放慢金属的注入速度,让熔融金属较缓慢地盖满模底,使气体在金属将要与模壁接触的瞬间跑出去。

图6  锭底蜂眼和内气扎的形成过程

标签: 银锭
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