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熔模铸造的铸件缺陷分析与防止时间:2009-10-12 07:22来源:未知 作者:吴光来 点击: 60次熔模铸造的铸件缺陷分析与防止 内容提要 1 铸件尺寸超差 1) 模料及制模工艺对铸件尺寸的影响 2) 制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响 3) 浇注条件对铸件尺寸的影响 2 铸件表面粗糙 1) 影响熔模表面粗糙度的因素 2) 影响型壳表面粗糙度的因素 3) 影响金属液精确复 熔模铸造的铸件缺陷分析与防止内容提要 1 铸件尺寸超差1) 模料及制模工艺对铸件尺寸的影响2) 制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响3) 浇注条件对铸件尺寸的影响 2 铸件表面粗糙1) 影响熔模表面粗糙度的因素2) 影响型壳表面粗糙度的因素3) 影响金属液精确复型的因素4) 其它影响表面粗糙度的因素 3 铸件表面缺陷1) 粘砂2) 夹砂、鼠尾和凹陷3) 斑纹4) 麻点5) 金属刺（毛刺）6) 金属珠（铁豆） 4 孔洞类缺陷1) 气孔（集中气孔）2) 弥散型气孔3) 缩孔、缩松4) 缩陷 5 裂纹和变形1) 热裂、冷裂2) 铸件脆动和变形 6 其它缺陷1) 砂眼2) 渣孔3) 冷隔、浇不到4) 跑火熔模铸件缺陷的主要因素有： 易熔模质量、型壳质量和金属液质量等 1、铸件质量超差1、模料及制模工艺对铸件尺寸的影响 熔模尺寸偏差主要由于制模工艺不稳定而造成的，如合型力大小、压蜡温度（压蜡温度越高，熔模线收缩率越大）、压注压力（压注压力越大，熔模线收缩率越小）、保压时间（保压时间越长其收缩越小）、压型温度（压型温度越高，线收缩也越大）、开型时间、冷却方式、室温等因素波动而造成熔模尺寸偏差。 2、制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响 型壳热膨胀影响着铸件尺寸。而型壳热膨胀又和制壳材料及工艺有关。3、浇注条件对铸件尺寸的影响 浇注时型壳温度、金属液浇注温度、铸件在型壳中的位置等均会影响铸件尺寸 为防止铸件尺寸超差，应对影响铸件尺寸精度的众多因素都加以重视，严格控制原材料质量及工艺，以稳定铸件尺寸。 2、铸件表面粗糙1、影响熔模表面粗糙度的因素： 熔模表面粗糙度与所有压型表面粗糙度、压制方式（糊状模料压制或液态模料压制）和压制工艺参数选择有关。糊状模料压制液态模料压制压型表面粗糙度Ra(m)熔模表面粗糙度Ra(m)压型表面粗糙度Ra(m)熔模表面粗糙度Ra(m)0.0121.60.0120.0250.201.60.0250.0501.63.20.1000.1003.26.30.200.20（1） 压型表面粗糙度的影响（2） 压制方法的影响（3） 压制工艺参数的影响2、影响型壳表面粗糙度的因素（1） 涂料不能很好地与熔模润湿（2） 面层涂料粉液比低、型壳表面不致密在熔模表面粗糙度合格的条件下，型壳表面粗糙度将成为影响铸件粗糙度的重要一环。 要型壳表面粗糙度低，首先应保证面层涂料能很好的润湿熔模，复印熔模；其次，面层要致密，涂层粉液比要足够高（采用双峰级配粉） 级配粉是按照一定要求配制的粒度分布合理的粉。该种粉粒度有粗、有细，分布分散，平均粒径适中，能使涂料在高粉液比条件下，仍具有适宜的粘度和良好的流动性。 3、影响金属液精确复型的因素（1） 型壳温度对金属液复型的因素（2） 浇注温度对金属液复型的因素 金属液复印型壳工作表面细节的能力，即充型能力；在此简称为“复型”能力。为使金属液能精确复型，就必须有足够高的型壳温度和金属液浇注温度，并保证金属液有足够的压力头。提高型壳温度对改善金属液流动能力、复型能力均有良好效果，故型壳温度是应当予以重视的因素。熔模铸造铸钢件用硅溶胶型壳，其焙烧温度达1150-1175，型壳出炉后迅速浇注，使铸件轮廓清晰，表面粗糙度低。4、其它影响铸件粗糙度的因素 浇注和金属液凝固过程中，因温度较高，铸件表面会氧化，且氧化层不均匀，加上铸件表面金属氧化物有可能与型壳中氧化物作用，促使铸件表面不均匀的脱落，显著地增加铸件表面的粗糙度。铸件在保护气氛下冷却是得到优质表面的重要一环。 （如铸件浇注后，采用惰性气体保护，或建立还原性气氛保护下冷却，把防止氧化和防止表面脱碳结合起来，至保护到铸件表面达不到氧化温度为止。表面保护良好的铸件脱壳后其表面呈银灰色、银白色或带彩色的氧化色。） 另外，清理对熔模铸件的表面粗糙度影响也很大。熔模铸件铸态表面粗糙度本来较低，应使用喷砂清理，或水砂清理方法清理表面。喷砂方法比喷丸清理铸件表面粗糙度好2级以上。用抛丸清理常破坏铸态表面。有条件的采用碱煮、碱爆清理方式来提高铸件表面质量，降低铸件表面粗糙度。 总之，影响熔模铸件表面粗糙度的因素很多，要执行从原材料、压型到清理一整套严格工艺措施才能降低铸件表面粗糙度。 3、铸件表面缺陷1、粘砂（1）、特征：铸件表面上粘附一层金属与型壳的化合物或型壳材料。又分为：机械、化学粘砂两类（2）、形成原因：2Fe+O2=2FeO (液、固)（气）（液、固） 2FeO+SiO2=2FeOSiO2(硅酸亚铁) 2Mn+O2=2MnO（3）、防止措施：1) 要正确选择型壳耐火材料2) 面层制壳耐火材料要纯3) 合金在熔炼及浇注时，应尽可能避免氧化并充分脱氧，去除金属液中的氧化物 4) 在可能条件下，适当降低金属液的浇注温度5) 改善型壳散热条件，防止局部过热 2、夹砂、鼠尾和凹陷（1）特征：铸件表面局部有呈翘舌状金属疤块，疤块与件间有片状型壳层称夹砂铸件表面局部有条纹沟痕，其边缘是圆滑的称鼠尾 铸件表面局部呈不规则凹陷，称凹陷缺陷。（2） 形成原因：三种缺陷形成原因基本相同。内因是型壳分层，外因是浇注时型壳内外温差大，内外热膨胀不同而造成的缺陷。（3） 防止措施：1)所有防止型壳分层、加强层间结合力的措施都有利于消除熔模铸件产生夹砂、鼠尾和凹陷缺陷 2) 提高脱蜡介质的温度，缩短脱蜡时间3) 型壳过湿时不宜高温入炉焙烧4) 尽量避免铸件有大平面结构，避免铸件大平面平放或朝上浇注，必要时应设工艺筋、工艺孔，以防缺陷产生。 3、班纹（1） 特征：铸件表面有凸起而不规则的斑纹。（2） 形成原因：型壳面层干燥时形成裂缝。浇注时金属液进入裂缝中，造成铸件表面有不规则的凸起斑纹。面层形成干燥裂缝的原因可能是；相对温度过低，干燥时间过长，风对着型壳局部吹，环境温度变化等。（3） 防止措施：严把涂料关4、麻点（通常出现在不锈钢铸件上）（1） 特征：铸件表面上有许多密集的圆形浅洼斑点称麻点缺陷。（2） 形成原因：是金属液中氧化物与型壳材料中氧化物发生化学反应形成的。（3） 防止措施： 1) 合理选用型壳耐火材料；（如不锈钢铸件采用刚玉粉砂作面层）2) 防止和减少金属氧化3) 适当提高型壳焙烧温度和浇注速度，以适当降低金属液的浇注温度。5、金属刺（毛刺）1) 特征：铸件表面上有分散或密集的微小突刺。2) 形成原因：型壳表面不致密，有很多孔洞缺陷，浇注时金属液进入型壳孔洞造成金属刺。 3) 防止措施：1) 面层涂料应有足够高的粉液比2) 改善涂料与易熔模润湿性3) 面层涂层应足够厚，撒砂粒度和涂料粘度、涂层厚度相适应4) 涂料应充分搅拌6、金属珠（铁豆）（1） 特征：铸件表面上有突出的球形金属颗粒，常出现在铸件凹槽或拐角处。（2） 形成原因：表面涂料含气泡或涂料对蜡模局部未涂好，留有气泡。（3） 防止措施； 1) 面层涂料为改善润湿性加入表面活性剂后应同时加入消泡剂（应注意选用发泡性较小的表面活性剂）2) 涂料配制搅拌时应防止卷入气体，配好的涂料应有足够长的时间使气体逸出3) 易熔模应充分脱脂以改善其涂挂性4) 挂面层涂料时，可用压缩空气吹去存留在模拐角、凹槽等处的气泡5) 有条件时采用真空下涂面层 4、孔洞类缺陷1、气孔（集中气孔）（1） 特征：铸件个别部位存在单个或几个尺寸较大的光滑孔眼。孔眼有时呈氧化颜色，通常是加工后才发现。（2） 形成原因；是型壳产生的气体侵入金属液中；或型壳透气性太差，使型腔中气体排出困难，侵入金属液中或浇注时卷入气体未能排出金属液而形成气孔。（3） 防止原因：1) 脱蜡时应将模料排除干净，残余模料应尽量少2) 型壳焙烧要充分，应有足够高的温度3) 对复杂的薄壁铸件，为提高型壳透气性，在可能情况下，在最高处可设排气孔4) 合理设置浇注系统，防止浇注卷入气体，并有利于型腔中气体排出 5) 适当提高浇注温度，尽量降低浇注距离和速度，使金属液能平稳充型，防止卷入气体，使型腔中及液体金属中气体能顺利排出。2、弥散性气孔（析出气孔）（1） 特征：铸件上有细小的、分散或密集的孔眼，有时在整个截面上都有（2） 形成原因；是金属液中所含气体析出在铸件中形成的析出气孔。（3） 防止措施：1) 用清理干净的炉料2) 合理配料3) 熔炼过程中在金属液面上要加覆盖剂，尽可能缩短熔炼时间4) 金属液脱氧、除气要充分5) 浇注前金属液应适当静置，便于气体逸出6) 浇注过程中要防止金属液二次氧化3、缩孔、缩松缩孔（1） 特征：铸件内部有大而不规则的、孔壁粗糙的孔洞，称缩孔。（2） 形成原因：铸件某部位在合金液态收缩和凝固时，得不到液体金属的补缩，就会在该处产生缩孔。（3） 防止措施： 1) 铸件结构要符合铸造原则2) 合理地设置浇注系统3) 合理组模4) 型壳和金属液浇注温度要合适5) 浇注时要浇满，或加保温剂缩松（1） 特征：铸件内部有许多细小、分散且形状很不规则、孔壁粗糙的孔眼，称为缩松（2） 形成原因：浇注系统设计不合理（3） 防止措施；合理设置浇注系统 5、裂纹和变形1、热裂、冷裂热裂（1） 特征；铸件表面或内部产生不连续的、扭曲的、走向不规则的晶间裂纹，断口被强烈氧化而变色，称为热裂（2） 形成原因；热裂是在一定温度范围内形成的，一般是在合金固相线温度以上产生的，原因是凝固收缩部位受阻，浇注系统设计不合理（3） 防止措施；铸件结构应符合铸造原则，钢中的P、S含量应严格控制；正确设计浇注冷裂（1） 特征；铸件上有连续直线状地穿过晶体的裂纹，断口干净有金属光泽称为冷裂（2） 形成原因；冷裂是铸件该处的铸造应力（热应力、相变应力|收缩应力）超过其合多材料强度极限而造成的。（3） 防止措施：合理设计浇注系统2、铸件脆断和变形脆断与钢中的含铝（Al）、B、S量有关，应严格控制变形主要是熔模变形 6、其它缺陷1、砂眼（1） 特征；铸件表面或内部有充塞着砂粒的孔眼，称为砂眼（2） 形成原因；砂粒可能是操作不慎带到型腔中的；或因型壳内表面质量不好，如局部酥松剥落；或模组焊接时有缝隙，涂料钻入缝隙，浇注时此处涂料被冲刷下来落入金属液中造成砂眼（3） 防止措施：1) 浇口棒应清洁，不粘有砂粒等杂质2) 模组焊接处不应有缝隙或沟槽3) 脱蜡时应将型壳浇杯边缘修平、去掉散砂，防止散砂掉入型腔4) 最好采用翻边浇口杯 2、渣孔特征；铸件表面或内部有熔渣造成的孔洞形成原因：渣孔是因金属液中的渣滓未去除干净等因素造成的防止措施：使用干净炉料；注意造渣、扒渣3冷隔、浇不足冷隔（1） 特征；铸件上有未完全融合的缝隙，其交接的边缘是圆滑的（2） 形成原因；是金属液充型时，两股金属液流汇合时，因温度太低，造成相互不能融合在一起而形成（3） 防止措施：适当提高金属液浇注温度和型壳温度，增加金属液压头，防止断流；改进浇注系统设计，增加浇注系统横截面积等浇不足（欠铸）（1） 特征：铸件局部未被充满，造成铸件“缺肉”，其末端呈圆弧状。浇不到的铸件即为废品（2） 形成原因：浇注时金属液温度或型壳温度太低；浇注速度太慢;浇注时出现断流现象；直浇道高度不够，金属液静压头太小；铸件壁厚太薄、金属液流程过长；型壳透气性差，浇注时型壳发气，这些气体和型腔中原有气体来不及排出，在金属液最后充满处形成很大的气体反压力，阻碍金属液充满（3） 防止措施：1) 适当提高金属液浇注温度和型壳温度2) 浇注速度不可过慢，浇注过程中应避免液流中断3) 正确设置浇注系统，保证足够压头高度，并尽可能缩短金属液流程4) 对太薄的铸件，在允许的情况下，可适当增加壁厚。对不能增厚的薄壁件，可采用离心浇注、低压浇