消失模铸造缺陷分析

1、1消失模铸造缺陷分析第一章模型缺陷消失模铸造工艺第一步工序是生产模型。原始珠粒含有发泡剂，其粒度与食糖相当，首先 通过加热进行 预发泡”得到 预发”后珠粒。然后再使预发珠粒冷却，再通过加料枪吹入模 具制作模型之前，一般需要将预发珠粒存放4 8小时，使它稳定化。预发珠粒吹入模具之后，模具加热使珠粒进一步膨胀而融合在一起。模型生产以后，需要存放大约一个月使 其充分稳定化，然后可运往铸造厂进行浸涂、干燥、填砂紧实和浇注，下面概括介绍消失 模模型可能引起的缺陷。1 . 1模型充填不足模具充填珠粒是模型成型操作的关键工序，充型不足会造成模型局部不完整或密度不够。珠粒不图1表示充型不足的两个实例。 充型不

2、足是由于吹入模具的珠粒数量不够造成的， 能充满整个模腔，这种情况可能是由于充型时间过短、排气孔或加料枪堵塞造成的，充型 不足的表现是模具内珠粒数量不足，模型表面(B)图1充型不足的两个实例不光滑，这样使模型表面比较粗糙，局部密度低，而且模 型尺寸难以控制。充型不足也可能是由于模具上加料枪位置不合理或型号错误所致。在设计模具时应充分考虑珠粒进料的基本方式。必须事先确定加料枪的数量和位置。 模型局部厚大部分排气孔的 数量和位置以及每个加料枪所充填的模腔体积。如果充填效果不好，可稍使模具开启或提高充填吹气压力，可以改善珠粒的充填效果。模型未融合与充填不足模型缺陷的外观看上去很类似。在未融合的情况下，

3、 充入模具型腔的珠粒是足够的，但是由于模具温度低或加热时间不适当造成珠粒不能充分膨胀和融合， 在模具充填不足时，虽然珠粒可以充分膨胀，但还是不能充满整个模具型腔。1 . 2珠粒状模型表面在模型充填不足或珠粒未融合的情况下，很容易造成珠粒状的模型表面，如图2所示，在浸涂时珠粒状表面容易造成珠粒间(B)图2融合不良的珠粒状模型表面导致侵涂期间涂 料渗入珠粒间隙图示为在10祕大条件下，注意珠粒之间的间隙及有限的接触(A)图3聚苯乙烯模型表面光滑、融合良好的珠粒表面(A ) 10X( B) 20X( B)图4光学显微照片表明聚苯乙烯模型表面(A )融合不良(B)融合良好25X而气孔缺陷则与涂料所吸附的

4、聚合物热解直渗入涂料，这样在浇注时，珠粒融化热解使涂料层尖峰直接与流动的熔融的金属相接触， 涂料层尖峰被冲刷掉入铸件中产生涂料夹渣， 接相关。蒸汽压力低或融合时间不当。融合不良的 在浇注期间容易造成涂料层脱落， 在铸铝及 模型内部珠粒融合不完全在铸铝件中减少皱1 . 3表面珠粒融合不良 模型表面珠粒融合不良的原因在于模具温度低、 模型表面容易使涂料向表面珠粒间隙中渗透， 铸铁件中容易形成非金属夹杂物和气孔缺陷。皮缺陷，然而，表面珠粒融合良好对生产高质量铸件是至关重要的。珠粒表面光滑、融合良好的聚苯乙烯模型如图3所示。珠粒边界融合紧密，耐火涂料不会向珠粒之间渗透。边缘融合不良及融合良好的模型表面

5、如图4( A )及4( B)所示。这两张照片是用一般光学显微镜，把模型放在目镜之上进行拍摄的。在边缘融合不良的模型表面珠粒之间具有间隙。如图 4 ( B)所示，珠粒紧密结合，所形成的边界具有最小间隙。(A)( B)图5脱模顶杆下面珠粒融合不良放大10X在脱模顶杆下表面融合不良的珠粒如图5所示。在顶杆下面的模型部位由于蒸汽不足，珠粒不能达到良好的融合。浇注系统往往采用聚苯乙烯板材切割而成，其内部有许多孔洞，很容易造成涂料向表面珠粒深处渗透。涂料向横浇道切割表面深处渗透的情况如图6所示。在有些情况下，涂料可铸铝件缺陷”进行讨论。图6珠粒状表面表明珠粒融合以渗透到表面珠粒以下深达 2.54m m。铸

6、铝及铸铁件珠粒状表面是由于珠粒状模型表面造 成的，这部分内容将在本书第二节 不良导致横浇道断面涂料渗入OB-摄才创輪必司请钢车间2消失模铸造缺陷分析1 . 4表面珠粒过烧7所示。为清楚地描述珠粒过烧的部位，图中模型表面喷涂渗入模型表面过烧缺陷如图了一层颜料。过烧造成表面珠粒破坏的外观如图8所示。模具局部温度过高容易造成这种缺陷。过烧通常是蒸汽压力过高、蒸汽通入时间过长或模具局部过热造成的。模具局部温度过高容 易使珠粒过热，引起珠粒晶胞过分膨胀、燃烧和破坏。珠粒破坏使模型局部表面十分粗 糙，不能满足生产要求。图7表面过烧缺陷处涂以渗透颜料后放大1.5 图8表面过烧导致表面珠粒破坏的外观分别放大(

7、A ) 10席口( B) 20X图9模具配合不符引起的模型出现飞边飞边使模型胶合面积增大并消耗较多的胶合剂1 . 5珠粒飞边或毛刺为避免在模具分模面处形成飞边，必须减小模具的尺寸公差。图9列举了模具定位不当引起飞边的实例。模具配合面处的飞边一定要去除，否则在分块模型胶合时由于所需胶 量过多在胶合面之间产生气体，表面光滑的模具会提高模型的质量，由于铸件严格复现 模型，如果这些飞边不去除，就会出现在铸件上，关于铸铝件的飞边将在本书第二章 铝件缺陷”进行讨论。1. 6模型尺寸偏差模型尺寸偏差及不稳定是由于起模、储运、熟化时间不稳定及成型周期不严格，模型产 生无法预料的膨胀或收缩而造成的。使模型尺寸偏

8、差加大的原因包括：模型生产控制不 合理（模型密度不一致，局部排气孔和顶杆设计不当，珠粒中戊烷含量不稳定或蒸汽分 布不均匀）、模型熟化控制不当（熟化周期不稳定、熟化温度控制不稳定、模型熟化时 间及模型密度不同）以及模型操作不合理，尺寸偏差与传统铸造中收缩余量不当十分类 似。熟化是指模型从成型到使用所间隔的时间。模型从模具中脱模后，其晶胞温度还较高， 而且可渗透空气、蒸汽及戊烷。脱模时晶胞壁还处在柔软阶段，这样脱模后模型尺寸变 化迅速，这是因为蒸汽和戊烷的冷凝、模型吸入空气及水蒸汽所造成的，模型放置几周 后产生的较大收缩是由于戊烷的逸出、聚合物结构中的应力释放所引起的。收缩是无法 避免的，但是通过

9、采用恒定的成型周期和使用前固定的存放时间，模型尺寸还是可以控 制的。由密度为0.021g/cm3的聚苯乙烯“T珠粒制作的模型其收缩曲线如图10所示。该图表明在成型后的最初几小时模型尺寸变化很快。戊烷含量、珠粒密度、端面尺寸、存储环境 和存储时间对模型尺寸变化都有一定的影响，必须控制以获得可重复生产和时间（日） 图10密度为0.021g/cm3聚苯乙烯制作的“T模型的收缩曲线尺寸精确的模型。一般情况下，高密度模型收缩量小于低密度模型。在研究某些聚苯乙烯模型尺寸时所用的测试锥台如图11所示。其中对 “ A” “ B和“ C处尺寸的测量是从脱模后大约10周后对0.025g/cm3的锥台试件测出的。“

10、A和“C的尺寸变化与原始模具尺寸相比分别如图12和13所示。“A的尺寸非常靠近加料枪。脱模时模型上尺寸“A比模具尺寸大约大 0.6%，熟化期间尺寸 “A”缩小，直到10周后比模具尺寸大 约大0.1%为止，如图12所示，大部分模型的尺寸在脱模时都稍小于模具尺寸，而熟化 的收缩到小于模具尺寸大约0.7 % 0.8%。尺寸“C随时间变化如图13所示，脱模时尺寸 “C大约比模具尺寸小 0.6%，熟化10周后 大约小于模具尺寸的 0.7%，尺寸“ C距加料枪最近。这些数据说明模型几何尺寸和加料枪位置对模型收缩和尺寸的影响，虽然“A和“C两处的相对收缩量相同（-0.5%最终尺寸还是稍有差别（ “A超过模具

11、尺寸0.1%，而“C小 于模具尺寸1.1%）。模型尺寸的这些偏差可能需要翻修模具。模型的其他处理过程也会引起尺寸变化：包括排气孔位置，蒸汽分布、蒸汽温度、脱模 温度及熟化温度，但变化量非常小。模型尺寸的变化的测量用目测是无法进行的，为确定模型尺寸的准确性，可以使用样板、 坐标测量仪或非接触测量仪进行精确测量。3消失模铸造缺陷分析 存放时间（分）图12和原模具尺寸相比13个密度为0.025g/cm3EPS锥台测试模型“A尺寸存放时间(分) 图13和原模具尺寸相比13个密度为0.025g/cm3的聚苯乙烯 锥台测试模型尺寸 “ C的变化1 . 7模型污染模型污染是一个不太严格的用语，表示模型中含有

12、的任何类型的杂质。杂质可能是来自 加料枪的灰尘或锈癍、来自压缩空气管道的粉尘、来自压缩空气系统进入空气管道的油 污，或在某些情况下来自生产过程的聚合物残渣。因为它可使聚合物残渣在模型薄壁处产生可见的阴1X)是很明显的，实际上其他类型的污染是很难清除的图14中所描述的污染情况是相当明显的，其他类型的污染如聚合物残渣，可能是非常难 以清除的。在光线较暗处检测时往往可以看到聚合物残渣，因为它具有荧光性质。 薄壁模型也可以用强背光进行检查， 影。图14这种类型的模型污染(因为在脱模时模型温度仍然较高而且十分柔软，但1 . 8脱模缺陷 从模具模腔中脱模时必须十分仔细， 容易损坏。用于脱模的压缩空气所造成的珠粒压陷如图15和16所示，由于压缩空气破坏珠粒表面而造成压陷。(A ) (B)图15从温度较高的模具中用压缩空气使模型脱模时造成的珠粒压陷，A (10X) , B (20X)(A)( B)图16从温度较高的模型中用压缩空气使模型脱模时造成的珠粒凹陷 A (10X) , B (40X)用顶杆脱模也会损坏柔软的模型表面，由机械脱模顶杆引起的模型损坏如图17所示。如果只顶模型的某些部位或顶在成型机某个角上或集中顶在托架某个部位，都有可能造成 模型损坏。图17机械脱模顶杆对柔软的图18储运不当造成模具凹1