夹砂结疤和鼠尾缺陷的形成机理是什么？

夹砂结疤、鼠尾是砂型铸造中常见的一种铸造缺陷,特别是用湿型铸造厚大的平板类铸件时尤为严重。通常将这类缺陷又细分为以下两种形式:

(1)鼠尾(见图3-9a)铸件表面有浅的方向性凹槽或不规则的折痕,无金属瘤状物,通常沿下型内浇口正前方产生,在下型表面上可看到与这些凹槽相对应的线状棱纹。

图3-9 夹砂结疤的几种形式

(2)夹砂结疤 过去将两种情况分别称为夹砂(见图3-9b)和结疤(见图3-9c),或称前者为A型结疤,后者为B型结疤。其中图3-9b中铸件表面有局部凸出的长条疤痕,其边缘与铸件本体分离,它下面夹有一薄层砂或涂料层。把金属瘤状物或夹砂层清除以后,铸件表面就出现不规则的凹坑,坑中有一条形状不规则的凸起物。在厚大铸件的上型表面及下型的凸台顶面和过渡面上,容易出现这种形式的缺陷。图3-9c中的情况是由于金属液在铸型表面局部冲去了一块砂的地方或者在发生搅拌或沸腾现象的地方出现了一块凸出的(2～10mm)疤。脱落的砂夹在疤块中或铸件的其他部位中。

关于夹砂形成机理可归纳为:(www.xing528.com)

1)砂型表面砂层受热发生膨胀,在砂层表面产生压缩应力,此时砂粒是否重新排列取决于能否吸收这种应力。不能重新排列时,砂型表面层就会受到破坏而发生夹砂结疤缺陷。

2)砂型中浇入金属后,铸型表面产生很薄的干燥层,紧接干燥层产生高水层,其热湿拉强度远比湿砂型本体低。铸型表层受热膨胀,强度低的高水层中产生应力集中而出现裂纹,由鼠尾进一步发展成为夹砂结疤,其发生倾向的大小可由下式表示:

3)因为铸型的高水层强度较低,以及由于铸型表面干燥层膨胀面与铸型本体分离开来,能自由地滑动,从而形成夹砂结疤缺陷。

4)夹砂结疤的程度与砂型表面发生裂纹的时间有关。如果高水层型砂的热湿拉强度高,可以延长表层干砂开裂的开始时间,如果等到金属液完全浇满砂型,还未形成开裂,那么就不会形成铸件的夹砂、结疤缺陷。所以型砂发生开裂的时间越长,产生夹砂结疤的可能性越小。