铸件表面缺陷原因及防止

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铜合金铸件铸造技术课程教案铸件表面缺陷防止制作人：杨兵兵陕西工业职业技术学院铸件表面缺陷防止表面缺陷主要包含:粘砂、夹砂鼠尾、麻点、橘子皮和结疤。一、夹砂和鼠尾缺陷铸件表面局部呈翘舌状金属疤块,金属疤块与铸件间夹有片状型壳层称夹砂缺陷。铸件表面呈现条纹状沟痕，其边缘是圆滑的称鼠尾。如图1所示。夹砂、鼠尾是熔模铸造常见的表面缺陷，常出现在铸件大平面或过热处。(a)夹砂 (b)鼠尾图1 夹砂和鼠尾熔模铸造型壳为多层结构，质量良好的型壳，各层间相互镶嵌，形成结构紧密的整体。如型壳各层间结合不牢，没形成整体，有分层现象，在型壳脱蜡、焙烧或浇注时，因型壳导热性差，

2、表面层和加固层温度差大，热膨胀不同，在型壳分层的内因促使下，很容易沿着分层处向型腔内翘起，从而在铸件上形成鼠尾缺陷，如图2(b)所示。翘起的表面层破裂则形成夹砂缺陷，如图2(a)所示。对于壁厚较薄的件还可能形成穿透性孔洞。从产生原因可知，在产生夹砂的同时，铸件有可能有砂眼缺陷产生。图2 铸件鼠尾、夹砂形成示意图(a)浇注前 (b)鼠尾 (c)夹砂1-型腔 2-型壳 3-型壳面层 4-金属液型壳分层是产生这类缺陷的原因，应予防止。而型壳分层又有几种情况，如图3所示。一种分层是产生在撒砂的砂粒之间如图3(b)所示。原因是撒砂粒度过细，或者砂中粉尘多、水分过高（0.5%）、浸涂下层涂料时未吹掉上层的

3、浮砂等。第二种分层是产生在涂料层中，如图3(c)所示。当涂料粘度大，局部堆积，以及硬化不良时，图层受到上层残留硬化剂和该层硬化剂双面硬化，但两面都硬化不透，使涂层本身形成未硬化的夹层。第三种分层是出现在砂粒和和涂料间，如图3(d)、(e)、(f)所示。表面层涂料结皮与撒砂间分层，见图3(d)、或上层撒砂与下层涂料间分层，见图3(e)，这可能是因为下层涂料粘度过大，或者是上层撒砂太细。图3(f)是上层残留硬化剂过多造成的分层。图3 型壳分层示意图(a)正常结构 (b)砂粒间分层 (c)涂料层中分层 (d)(e)(f)涂料砂粒间分层1-熔模 2-砂粒 3-表面层涂料 4-加固层涂料 5-浮砂 6-

4、残留硬化剂 7-分层处 8-涂层形成未硬化之夹层。3.防止夹砂和鼠尾防止措施 （1）所有防止型壳分层、加固层间结合力的措施都有利于消除熔模铸件产生夹砂、鼠尾缺陷。如面层粘度不可过小，面层撒砂不可过细，表面层和加固层撒砂粒度差勿过于悬殊，撒砂中含粉量及含水量要小，撒砂后或上下层涂料前应去除浮砂，加固层涂料粘度不宜过大，对于水玻璃型壳硬化要充分，硬化后风干时间要适当，特别要注意清除蜡模内角处堆积的涂料和撒砂等。（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，以防止这类缺陷的产生。二、橘

5、子皮、结疤缺陷（一）橘子皮缺陷1.橘子皮缺陷的特征：所谓橘皮即铸件即铸件表面有许多凹入条状纹路及块状的凸出物，它们相互交叉构成凹凸不平的表面缺陷，形似橘子皮而得名，如图4所示。这种缺陷是水玻璃型壳常见的铸件表面缺陷，常出现在铸件的大平面及凹面、孔中。硅溶胶和硅酸乙酯型壳铸件很少见。图1 橘子皮缺陷2.橘子皮形成原因橘子皮是在型壳硬化时，在型壳相表面就已出现缺陷，拖拉后就明显暴露出来。图2是橘子皮形成的示意图。图2（a）是浸涂料、撒砂后的情况。凹面的涂层一般较厚，型壳为单面硬化（图2（b）。凹面的涂层与硬化剂接触的界面上立即凝胶，凝胶结成的硬皮收缩时会将尚未硬化的一部分涂层从蜡模表面上拉起，黏附

6、在蜡模上的那部分未硬化的涂层脱蜡时被熔化模料带走，使型壳局部形成不规则的凹下的表面。若面层涂料硬化前经过干燥，硬化就会加快，涂层收缩只会使涂层与蜡模之间形成平整的间隙（图2（c），而不会形成橘子皮缺陷。当涂层未能撒上砂时，这种部位会产生大面积的不均匀凝胶收缩，易出现缺陷。另外，在低温季节，当涂料温度低，而硬化剂温度高时，这种缺陷更容易出现。凡能使面层涂料均匀、减少硬化收缩措施，均有利于消除此类缺陷。具体来说，如让面层涂层硬化前充分干燥；采用常温硬化，减少涂层和硬化剂温度差；面层涂料的粉液比和黏度更应适量高些，减少硬化收缩等。图2 橘子皮形成的示意图（a）浸涂料后 （b）硬化后 （c） 干燥及硬

7、化后1-熔模 2-涂层 3-黏附在蜡模上未硬化的涂层 4-平整的间隙凹面的涂层与硬化剂接触的界面上立即凝胶，凝胶结成的硬皮收缩时会将尚未硬化的一部分涂层从蜡模表面上拉起，黏附在蜡模上的那部分未硬化的涂层脱蜡时被熔化模料带走，使型壳局部形成不规则的凹下的表面。 若面层涂料硬化前经过干燥，硬化就会加快，涂层收缩只会使涂层与蜡模之间形成平整的间隙（图2（c），而不会形成橘子皮缺陷。当涂层未能撒上砂时，这种部位会产生大面积的不均匀凝胶收缩，易出现缺陷。另外，在低温季节，当涂料温度低，而硬化剂温度高时，这种缺陷更容易出现。凡能使面层涂料均匀、减少硬化收缩措施，均有利于消除此类缺陷。 具体来说，如让面层涂

8、层硬化前充分干燥；采用常温硬化，减少涂层和硬化剂温度差；面层涂料的粉液比和黏度更应适量高些，减少硬化收缩等。（二）结疤缺陷1.结疤缺陷的特征0.6mm，直径在35mm以上，疤块硬度高于金属本体，难于加工。结疤因形状像癞蛤蟆皮，因此又称癞蛤蟆皮缺陷。这种缺陷常出现在铸件肥厚部分、热节以及内浇道附近。结疤是水玻璃型铸件特有的一种缺陷。2.结疤缺陷的形成原因经化学分析，铸件表面凸起的疤块成分为硅酸盐。结疤是型壳面层涂料中水玻璃分布不均匀，有集聚处，或因水玻璃密度过大，不易充分硬化造成的。焙烧后型壳表面局部会形成黄色或黄绿色的玻璃体，浇注后这些玻璃体与高温钢液反应而形成硅酸盐瘤黏附在铸件表面上。为了减

9、少结疤缺陷我们主要采用以下四种措施：（1）尽量减少型壳表面自由Na2O含量。采用低密度、高粉液比的面层涂料；采取各种措施保证型壳能硬化充分，如保证硬化前干燥，或保证面层硬化时间，或脱蜡时进行补充硬化，并注意防止局部涂料堆积、硬化不透等。33。（3）适当降低金属液的浇注温度和型壳温度（4）改进浇注系统，减轻金属液对型壳的热作用。三、麻点缺陷1.麻点缺陷特征（1）定义脱壳后铸件表面上有许多分散的暗黑色圆形丘疹。喷砂和喷丸清理后，丘疹处铸件表面形成许多圆形浅凹斑点,为凹坑，称麻点缺陷。（2）麻点特征麻点通常出现在不锈钢铸件上。特别是(Cr)5%15%的铸钢件上。有时出现在铸件局部厚断面上，有时在整个铸件表面上。浅洼凹坑直径为0.30.8mm，深0.30.5mm。未清理前浅凹坑中充满着熔渣物质，故呈暗黑色丘疹。麻点使不锈钢防锈能力和耐热性显著下降，需抛光的铸件经抛光后表面达不到光亮一致的程度。缺陷形成原因对缺陷处金属成分和熔渣成分进行分析后认为：麻点是金属液中氧化物Cr2O3、MO等与型壳材料SiO2、Fe2O3、FeO等,发生化学反应形成的。熔渣含硅酸铁、铁铬尖晶石等.3.麻点缺陷防止措施（1）防止和减少金属氧化。尽量采用快速熔炼以减少金属氧化。