砂型铸造及其常见缺陷

重铸基础知识,什么是重力铸造？用铁、铜或其它金属型材料作铸型，在重力作用下，将熔融的金属注入铸型而获得铸件的工艺方法称之为重力铸造。,雅鼎卫浴品管部重铸车间2011-9-17,重铸基本工序,重铸基本可分为制芯，浇铸，整理三大块每一道工序都必须严格的按照工艺参数执行如工艺参数不良，需在班组长督查下做相应更改，并作好详细记录,制芯,浇铸,整理,制芯篇造型材料1,造型材料,1、硅砂2、石灰石砂3、特种砂,1、粘土2、水泥3、水玻璃4、有机水溶性粘结剂5、油类粘结剂6、合成树脂粘结剂7、其它铸造用粘结剂,原砂,粘连剂,辅助材料,1、抗粘砂材料2、溃散附加物3、固化剂4、溶剂和稀释剂5、模样剂和分型剂6、添加剂,制芯篇造型材料2,硅砂：主要成分为SiO2，为多结晶形态（部分无定形体），粒度0.0533.35.纯净为白色，因含氧化铁而为淡黄色，浅红色,杂质,黑白云母钾钠长石泥粉(1%)Fe2O3,堵塞沙粒间隙，降低型芯透气性含量过高易使铸件粘砂,特性,1,粒度大，透气性好2,表面光洁，则与粘结剂结合力高3,圆砂流动性好，紧密度好，但高温易膨胀,注意事项,1，原砂应充分干燥，因为砂中的水分加热后会破坏树脂膜，影响粘结强度2，砂温不宜过低（15-30度），过低降低树脂粘度，不宜混匀3，砂温不宜过高，加速反应，存放性差,制芯篇造型材料3,树脂,呋喃I型：尿素，甲醛，糠醇（含氮高，一般为无色，或淡黄色）呋喃II型：苯酚，甲醛，糠醇（含氮低，淡蓝色）ZHRI型：尿醛，酚醛，糠醇（中氮树脂，深绿色）,*砂芯的发气量主要是因为树脂中尿素受热分解，产生NH3与H2,固化剂：常温呈碱性，中和树脂酸性，减缓树脂反应们延长混好砂的存放时间,添加剂：增加粘合强度,涂料：填补凹坑,制芯篇制芯工艺1,砂+固化剂,树脂,添加剂,1-2分钟,2-3分钟,1分钟,挂件砂：50kg砂+180ml固化剂+800ml树脂+30ml添加剂龙头砂：50kg砂+170ml固化剂+700ml树脂+30ml添加剂,一，砂芯配比,二，混砂工艺,要求混沙机转速120150转/分，太低的转速不易搅拌均匀，太高的转速沙芯易发热，树脂易板结，流动性不好。混砂时，原砂温度不应超过35度混好的树脂砂在存放过程中流动性将逐渐下降，所以混好的砂应在一小时内用完，混砂时，要根据车间生产需要，不宜多混。特别夏季气温高，使树脂在固化剂作用下聚合反应加速，并引起型砂表面水分挥发结皮，流动性下降。混好的砂应用湿麻袋遮盖。,制芯篇制芯工艺2,一制芯参数一般左模210，右模200，固化时间45秒，抽芯时间比固化时间短3-5秒。二注意事项1、将混好的砂放入制芯机料斗内，启动振下砂按钮，使砂充满吹砂桶，才能开始工作，否则吹砂时要喷砂。2、模具应调整到无错模，间隙不能大于0.05mm。3、下砂不能过多，需标准，否则射砂斗的密封圈要破损。4、固化时间不宜过短。（应在模具内硬化70-80%、但烤砂芯时间短在外面慢慢硬化）也不是固化时间长，强度就上升，时间太长反而强度会下降5、刚制成的砂芯并未完全硬化，修刮毛边和合模线时要小心，并修刮干净，装箱后要保证砂芯安放的稳定，可适当垫一层木屑，防砂芯损坏，并认真填写产品标识卡。6、混好的树脂砂在存放过程中流动性将逐渐下降，所以混好的砂应在一小时内用完，混砂时，要根据车间生产需要，不宜多混。特别夏季气温高，使树脂在固化剂作用下聚合反应加速，并引起型砂表面水分挥发结皮，流动性下降。混好的砂应用湿麻袋遮盖。7、中途休息和下班时，应做完料斗中的砂，模具应合好，以免砂凝固及热损失。8、经常检查抽芯是否到位，是否有偏心，模具分型面和抽芯是否粘砂，并及时清理。9、下班时加热板温度设为0，并放掉储气罐内废水，清扫机台及周围环境卫生，关闭水电。10、砂芯要做到无吹不满，无夹生，无错模，无胀模，无焦疏，无变形等要求。11、砂芯完成后需放入砂芯干燥房，干燥房湿度不能超过60%。,*所有合成树脂为酸性物质，请带好劳保用品进行操作,制芯篇砂芯不良及原因分析,制芯篇砂芯不良图示,浇铸篇初识hpb-591,铜,简单黄铜：为CuZn二元合金，以“H”表示，H后面的数字表示合金的平均含铜量。如H80表示含铜量为80，其余为锌复杂黄铜：在Cu-Zn会金中加入少量铅、锡、铝、锰等，组成多元合金。第三组元为铅的称铅黄铜，为铝的称铝黄铜。hpb-591为含铜59%，主加元素为铅（1%左右）的复杂黄铜。,白铜：铜为基、镍为主要合金元素的铜合金。以B表示。如：BlO为10Ni、余为铜；B30为30%Ni、余Cu的铜镍合金。,青铜：除黄铜、白铜之外的铜合金。按主加元素(如Sn、Al，Be等)命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜，并以Q主添元素化学符号及百分含量表示，如QSn6.5-0.1为6.5Sn、0.1P、余为铜的锡磷青铜。QA15为5A1、余为铜的铝青铜。QBe2为2%Be、余下为铜的铍青铜。,黄铜：,浇铸篇初识hpb-591,59铜物理特性：,黄铜它是由铜和锌组成的合金。当含锌量小于39%时，锌能溶于铜内形成单相a，称单相黄铜，塑性好，适于冷热加压加工。如62铜，一般为板材，铜管，铜棒当含锌量大于39%时，有a单相还有以铜锌为基的b固溶体，称双相黄铜，b使塑性小而抗拉强度上升，只适于热压力加工。如59铜锭。若继续增加锌的质量分数，则抗拉强度下降，无使用价值，所以严格控制锌含量在39%以下。,59铜锭,62铜棒,浇铸篇铜水熔炼,59铜标准成分：,各种成分在铸造过程中的作用：铜：主要成分，不宜过高，影响浇注的流动性。低于59%易裂纹。锌：低于35%的容易造成流动性差，超过37.5%则易形成氧化物过多的现象。铝：增加铜水流动性在铜水表面形成Al2O3,防止锌的挥发。高于7%抛光不良，低于5%易裂纹。铅：改善产品切削性能，对铸件的内部缩松孔有填补作用。如果过低容易有缩松、毛细孔漏水现象增加，切削性能也不好。过高（3%以上）铸造不良。铁：铸件杂质主要的成分，但低于0.03%不能做细化处理。硼：5-8ppm为佳，铜水成分不宜超过12ppm，否则容易造成硬基点。镁：可以去除铜水的氧化物，铸件白斑的产生。砷：在DR铜中替代铅的作用，可以改善铸件的切削性能。起抗脱锌的能力。铋：在无铅铜中，补充、改善铅含量降低后产品的切削性能。,精炼的目的：通过锌的沸腾除去铜水中析出的气体利用精炼剂（一般为盐类）与铜水中的杂质形成高熔点（高于铜水熔炼温度）化合物，上浮至液面，扒渣扒出。,浇铸篇铸造常见缺陷,1、浇不满（欠铸）2、气孔（真空，皮下气孔，憋气）3、沙眼、掉砂4、渣孔（粘砂，翘渣等）5、缩料6、裂纹7、冷隔8、变形9、断芯,铸造篇浇不满原因,原因分析：1、铜水温度过低2、浇铸工艺不当4、铜材成份不良，导致流动性差5、模具温度偏低、铸件壁厚太薄，铜液过早凝固,铸造篇浇不满改善,1、提高浇铸温度（控制在10001010之间）；2、增加进浇口横截面；3、平稳流注，严禁中途中断4、改善铜材晶体结构组织（高温熔炼，作精炼细化处理）5、适当调整铜材成份结构（注意控制Cu58.5-61.0、Zn37-39、Al0.6-0.7等含量）6、提高或控制模具温度6、清理模具，避免因氧化物堵塞浇道7、改善浇铸工艺，如增大流量，缩小预浇时间等,解决办法：,铸造篇气孔图示,1022024-022,8032001-012,8007001-012,8021001-022,铸造篇气孔,产生原因：1，铜水流入行腔后，行腔内空气排出不畅2浇铸过程中卷入的气体未排出3.高温作用下，燃烧的气体（树脂、固化剂、添加剂以及水分）排出不畅4.铜水自身含有的气体要析出,解决方法：1、必须要有合理的排气系统，对于死角处，发气量的处增加排气孔等工艺措施2规范合理的工艺参数，并做到平稳浇铸，避免气体的卷入3、控制砂芯沾结成份的配比，减少燃烧时发气量，并做到充分烘干4、精炼铜水，静止一段时间让气体析出,铸造篇砂眼，掉砂,产生原因：1.吹砂不净，模具内残留沙粒2.模具未装好，合模缓冲过快导致合模后沙粒掉落在型腔3.砂芯不紧实，受铜水冲击后从表面剥落，并随铜水凝固4砂芯胀模，或砂芯定位松,合模后砂芯晃动5.石墨水内被污染，含砂或其他杂质，蘸水后附着在模具表面(如8032006-112表面砂眼）,解决方法：1、按住砂芯定位部分，由上至下吹出散落在型腔的沙粒，注意死角处。2合模时要求平稳缓慢，无错模现象3，制芯时控制型芯强度，改善浇铸工艺，避免铜水直接冲击型芯4、修刮砂芯，修缮模具定位，加大砂芯定位避免砂芯头重脚轻5，石墨水日常需维护，严禁沙粒入内，取样目测，如不良，及时更换石墨水,铸造篇渣孔形成原因,渣孔（被金属液卷入的液渣或在浇铸过程中急剧氧化在重力模型腔内的液渣所造成的凹坑，一般聚结与铸件表面，主要分布在浇道附近）1、在浇铸过程中，金属液的浮渣随从液体一起卷入重力模型腔2、在浇铸过程中，金属液在高温作用下与空气产生化学反应的氧化物被金属液体封裹,铸造篇渣孔图示,改善方法：减缓流量，降低浇铸速度，经常扒渣，避免舀铜水时带入炉渣，经常清理浇铸勺，特别是勺口部位，改善浇道的滤渣能力,11028055-022,8052018-022,铸造篇缩料,缩料铸造过程中因收缩而引起的内外表面所形成的孔洞、凹坑、等缺陷缩松金属在凝固过程中发生体积收缩，熔体不能及时补充，出现细小而分散的缩孔，形成花斑，裂纹等缺陷一般情况下，物体由高温降制室温，由液体凝固成固体后体积会变小外、观形状发生变化容易形成孔洞、凹坑等现象在铸造过程中因铸件的壁厚不均或散热方式、凝固条件不同而导致铸件的凝固顺序不会同步进行，后凝固的迫使给先凝固的部分提供补缩，当浇铸终断后，最后凝固的部分无补充来源由自身引起的收缩在特殊情况下，凝固条件受到其它外界因素或客观条件的干涉而改变了凝固顺序所形成的收缩（如气体、模具的局部温差等等合金成分不良，导致流动性差，不能及时补缩铸件含有厚实部位，收缩过程中得不到及时补缩,铸造篇缩料图示,8053060-012,8029029-562,1022010-562,出水嘴处缩料，一般渗漏，严重会直接穿掉,此处缩料，加工螺纹后穿掉,砂芯没刮好，补缩不良导致的缩料,内部缩孔，无法避免，生产控制，使缩孔位于被加工位置,铸造篇缩料改善,1、物体因物理反应所产生的自然收缩现象不可避免，只有通过放大预留尺寸从设计的角度上去解决2、通过模具设计或铸造工艺去改变铸件的凝固顺序（在缩料位置加冷铁、抽芯等加速其凝固或将壁厚较厚的位置向下尽可能先凝固）3、设置专门的补缩系统对缩料部位进行补缩（利用浇道、补料桩、冒口进行补缩）4、在铸造过程中，从工艺改善上去延缓、均匀铸件的收缩（譬如砂芯涂料等）5、放大收缩位置的加工余量6、适当降低浇铸温度，延长浇铸时间,铸造篇裂纹,在铸造过程中，金属液由高温冷却至低温（常温或室温）、由液体凝固后变成固体，体积与外形会收缩，内部组织也发生了变化，收缩时受到阻力或其它外界作用力，这种情况下就会产生裂纹,热裂：金属在凝固过程中产生的裂纹缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化色提高砂型和芯砂的退让性,严格控制延长铜水凝固温度范围的元素含量。冷裂：金属凝固后产生的裂纹裂纹细小,呈连续直线状,轻微氧化色减小内应力和降低合金脆性的因素，控制磷,硅的含量。,铸造篇裂纹产生的原因,1、铸件收缩时，受到金属模具及自身结构上的阻碍或限制（如凸台与凸台之间，抽芯与抽芯之间或它们与模具之间以及自身结构的局限性），因为金属无退让性，会形成缩裂、拉裂等等2、在铸造过程中，铸件凝固时体积变小则意味着往里面收缩，会产生向内腔（砂芯）的作用力，而砂芯在高温作用下，体积会膨胀，同时向铸件产生向外的作用力，在两种力的作用下，如果金属液处在浆状体的那一瞬间就会产生裂纹（即金属液对砂芯的作用力小于砂芯对金属液的作用力）3、金属液自身晶体结构分布不均匀、合金组成成分不符合工艺需求，导致凝固时组织不致密受力不均匀而产生裂纹（结构颗粒不均，大小不一、分布无规律）4、铸造温度不适当，浇铸速度快，铸件冷却不均匀,铸造篇裂纹图示,裂纹改善：要求铸件壁厚匀称，过度平滑，内腔圆角够大，减少收缩阻力，适当降低浇铸温度，缩短开模时间（避免铸件收缩时受模具行腔阻力而开裂）,铸造篇冷隔,冷隔、接痕的产生铸件表面出现褶皱或层叠状的缺陷，或内部出现不连续的现象统称冷隔冷隔表面不平整，中间有氧化膜，并伴随气孔等缺陷，按出现的位置不同，分为表面冷隔，皮下冷隔，中心冷隔。1、在充型过程中，由于金属液所流注的路程、时间不同，在流注时会散失热量，如果汇溶时温差大，或温度过低，彼此之间互不相融或融接不致密就会产生线条状的接痕与冷隔2、在流注过程中，因金属液或模具温度过低，流注时金属液热量散失太快，就会在汇溶时产生冷隔、接痕或浇不满等现象3、在流注时，金属液流注分散不集中，一部分金属液提前凝固被后凝固的金属液所包容，致使铸件形成两部分以上的组合体，提前凝固的那一部分与铸件整体就形成小片状或颗粒性的冷隔4、因流注时在局部高温部分的周围产生的氧化物隔断了金属液之间的融接而形成片状的冷隔5.预浇时间过长，液面达到倾斜最高点后停滞，与新流入的铜水愈合不良,一般情况下提高铜水流动性，提高浇铸温度，提高模具温度，减小预浇时间，加大铜水流量，增加壁厚，改善排气等，都能一定程度的避免冷隔的产生,8026021-022,1043025-012,8002011-012,铸造篇冷隔图示,铸造篇变形,产品结构不对称，或壁厚相差大，两边收缩时变形产品脱模时被拉扯变形开模时间太短