裂紋是精鑄件最具破壞性的缺陷，在所有的精鑄件驗收標準中都不允許鑄件有裂紋存在，而精鑄件產(chǎn)生的裂紋大多是熱裂紋，因此，防止精鑄件產(chǎn)生熱裂紋顯得尤其重要，下面通過幾個實例來說明防止精鑄件產(chǎn)生熱裂紋的幾種措施。
1 改變模殼熱場減少鑄件應(yīng)力消除鑄件熱裂
精鑄件熱裂是在一定溫度范圍內(nèi)形成的，一般是在合金固相線溫度以上產(chǎn)生的，在這溫度范圍內(nèi)，合金本身處于“脆性”階段，但因溫度下降合金要收縮，當收縮受到型殼阻礙，甚至此時型殼還因被加熱而膨脹，或鑄件已有剛度的先凝固部分對收縮部位產(chǎn)生阻礙，局部形成收縮應(yīng)力及塑性變形。若應(yīng)力或塑性變形超過合金在該溫度下的強度極限和伸長率，鑄件就會發(fā)生熱裂。鑄件熱裂與鑄件本身厚薄不均勻有關(guān)，金屬液澆注后存在溫度差，不能實現(xiàn)各部分均勻同步冷卻，從而導致應(yīng)力存在，在鑄件局部過熱部位產(chǎn)生熱裂。
1.1 改變模殼局部熱場消除鑄件熱裂
鑄件結(jié)構(gòu)一般無法改變，由于補縮的需要，某些鑄件的澆注方案也不易改變，在這種情況下，可以通過在模殼外部局部包裹陶瓷保溫棉的方法改變模殼熱場來使鑄件各部位熱場趨于均勻，從而使鑄件相鄰部位牽制減少，應(yīng)力減小，有利于防止鑄件熱裂的產(chǎn)生。圖1所示為某四聯(lián)空心葉片鑄造方案，該葉片鑄造方案為側(cè)注方案，原方案為在模殼外包裹一層陶瓷保溫棉，澆注后在2號葉片和3號葉片上緣板與葉身轉(zhuǎn)接R處產(chǎn)生熱裂。從圖1可以看出，該四聯(lián)葉片為空心葉片，葉片壁厚1.2mm，而與其相連的上緣板處厚度為15mm，2號葉片和3號葉片由于夾在中間，制殼完后葉片與葉片之間已經(jīng)沒有間隙，容易在此處過熱，而葉片進氣邊和排氣邊由于露在外面，澆注后冷卻較快，造成葉片進氣邊在凝固過程中被緣板拉裂。改進后的方案為：葉片整個葉身包一層陶瓷保溫棉，葉片上下緣板處不包陶瓷棉，然后再將整個模殼包裹一層陶瓷棉，防止模殼冷卻過快。方案改進后，葉片2號葉片和3號葉片進氣R處的熱裂消除。
1.1 改變模殼整體熱場消除鑄件熱裂
鑄件產(chǎn)生熱裂是由于鑄件各部位冷卻速度不同造成的，通過降低澆注溫度和提高模殼溫度，使?jié)沧囟群湍囟缺M量接近，減小溫差的辦法也可消除熱裂，但由于合金液相線溫度和鑄件結(jié)構(gòu)的限制，澆注溫度不可能無限度降低，由于生產(chǎn)現(xiàn)場所用設(shè)備的限制，模殼溫度也不可能無限制的提高，因此，對已制作好的模殼進行保溫是縮小澆注溫度和模殼溫度溫差的有效辦法。對模殼保溫可通過給模殼整個包裹陶瓷棉或?qū)δび媚突鸩牧咸钌霸煨偷姆绞綄崿F(xiàn)。
另外，一些合金，如M951鑄造高溫合金和K417G鑄造高溫合金，其在750℃～950℃附近是脆性區(qū)間，對模殼進行保溫處理可以使鑄件在該區(qū)間緩慢冷卻，減小熱裂傾向。
2 增加補縮解決鑄件因疏松造成的熱裂
有些鑄件產(chǎn)生熱裂是由于補縮不足造成的（見圖2），對鑄件裂紋處進行金相分析，就會發(fā)現(xiàn)，裂紋開口較大，尖端圓鈍，沿疏松、碳化物及枝晶間開裂，由于鑄件是沿枝晶間開裂，可以推定鑄件裂紋在凝固后期形成，此時固相骨架已經(jīng)比較致密，所殘余的液相難以充填彌合空隙，鑄件內(nèi)部產(chǎn)生疏松，導致鑄件開裂。
圖3所示葉片在沒有增加內(nèi)澆口1時，澆注后在A處產(chǎn)生裂紋，后來對原鑄造方案進行改進，在B處增加了一處內(nèi)澆口，對A處進行補縮，解決了該葉片裂紋問題。
3 提高金屬的純凈度解決因夾渣造成的熱裂
某些合金中存在一些高熔點雜質(zhì)，澆注后彌散分布在晶界碳化物中，引起鑄件開裂，圖4所示是某鑄件因夾渣引起熱裂的金相圖片，從金相圖片可以看出，裂紋開口較小，部分裂紋呈斷續(xù)孔洞，內(nèi)可見灰色氧化物，腐蝕后觀察，裂紋呈沿晶開裂特征，兩側(cè)未見貧化，對該裂紋處進行能譜分析，能譜結(jié)果顯示該灰色絮狀物為Al的氧化物及Si的氧化物，不同于基體成分，系鑄造夾渣引起的裂紋。
解決因夾渣引起的熱裂的方法有：
1）提高合金的過熱溫度，使合金中的高熔點雜質(zhì)充分溶解。
2）澆注過程中有效避渣。
3）保證熔爐在熔煉合金時的真空度，避免因熔爐真空度不夠而造成的氧化夾渣。
4 澆注后模殼停放時間對熱裂的影響
某葉片所用澆注合金為K417G合金，澆注后在下緣板與葉身轉(zhuǎn)接R處熒光顯示有熱裂，經(jīng)多次試驗證明該處熱裂與澆注后在爐內(nèi)停放時間有關(guān)，試驗前沒有停放時間，澆注后馬上取出，結(jié)果熱裂嚴重，后來進行了三種試驗，如改變澆注溫度、澆注速度、增加內(nèi)澆口和模殼澆注后的停留時間，結(jié)果停留時間長短影響最大，見表1：
從經(jīng)濟角度出發(fā)，選用了模殼澆注后在爐內(nèi)停留5分鐘的方案，因為5分鐘后，澆注后的葉片基本凝固了，就不會因停留時間過短取型而造成凝固過程中的振動，而液體金屬的動能使局部區(qū)域凝固時間增長。
5 結(jié)束語
5.1 通過對模殼局部和整體包裹陶瓷保溫棉或?qū)δぴ煨偷姆椒ǜ淖兡釄?，促進模殼熱場均勻性，使鑄件各部位均勻冷卻來實現(xiàn)消除鑄件熱裂的目的。
5.2 對因疏松造成熱裂的鑄件，可通過增加補縮冒口解決鑄件疏松問題解決熱裂問題。
5.3 對因夾渣造成熱裂的鑄件，可通過提高過熱溫度、提高金屬純凈度來解決鑄件熱裂問題。
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