阀体铸造工艺课件

1、2022/9/26阀门铸造工艺兰州理工大学 材料科学与工程学院Lanzhou University of Technology 报告人：阎峰云 教授/博导工业流程控制工艺及阀门应用技术讲座 2014.8.26 苏州2022/9/24阀门铸造工艺兰州理工大学 材料科学与工程学2022/9/26主要内容铸造概述铸造工艺简介及发展合金元素对钢的铸造性能影响铸件的质量控制铸造CAE技术服务平台简介，。2022/9/24主要内容铸造概述，。2022/9/261、铸造概述一）何为铸造：将液体金属浇到具有与零件形状相适应的铸型空腔中，待其凝固后，以获得一定形状尺寸和表面质量的零件的产品，称之为铸造。 三大要

2、素：合金、造型、浇注凝固 最大优势：可以成形复杂零件 2022/9/241、铸造概述一）何为铸造：将液体金属浇到具2022/9/26二）铸造发展（以造型方法为主） 铸造：工艺古老，历史悠久，曾经辉煌。青铜器的失蜡铸造。 20世纪30年代开始使用气动机器和人工粘土砂工艺生产。1933年出现水泥砂型，1967年出现水泥流态砂型；1944年出现冷硬覆膜树脂砂壳型；1955年出现热法覆膜树脂砂壳型，1958年出现呋喃树脂自硬砂型；1947年出现CO2硬化水玻璃砂型，1968年出现了有机硬化剂的水玻璃。 近50年来，用物理手段制造铸型的新方法，如：磁丸造型，真空密封造型法，消失模造型等。 基于金属型的各

3、种铸造方法。 如离心铸造、高压压铸、低压铸造、液态挤压等2022/9/24二）铸造发展（以造型方法为主）2022/9/26三）铸造特点适应性广，灵活性大。所有的金属材料产品。铸造不受零件的重量、尺寸和形状限制。重量可从几克到几百吨，壁厚由0.3mm到1m，形状可以是十分复杂的零件。所用的原辅材料大多来源广，价格低廉，如废钢、砂等。铸件可通过先进的铸造工艺方法，提高铸件的尺寸精度和表面质量，使零件做到少切割和无切割。铸件综合成本低，投资少，上马快。铸造部分企业工艺落后，机械化程度低，生产效率低。铸件的尺寸精度低、表面质量差、企业效益差。高耗能、高污染、高劳动强度。铸造属于高危行业，工作苦、脏、累

4、。行业效益差，人才流失严重。铸造工序较多，流程长，对产品质量难以控制、废品率较高，铸件成本大幅上升。2022/9/24三）铸造特点2022/9/262、铸造工艺简介及发展根据产品结构、大小及技术要求制定铸造方式。通常分为两种：砂铸和特种铸造。砂铸：有粘土砂、树脂砂（呋喃、碱性酚醛、聚尿烷等）、壳型铸造 水玻璃砂(CO2法、真空CO2置换（VRH）、热空气法、硅酸二钙和赤 泥等粉状硬化剂的自硬砂、有机酯硬化。特铸：有熔模铸造（失蜡铸造）、陶瓷型铸造、磁性铸造、真空密封造型、 消失模铸造、金属型铸造、压力铸造（高、低、差）、离心铸造、 真空吸铸等。 企业根据所具备的生产条件确定铸造方式。2022/

5、9/242、铸造工艺简介及发展根据产品结构、大小及2022/9/26一）砂型铸造工艺1、型砂型（芯）砂质量对铸件质量有很大的影响，如：夹砂、砂眼、粘砂气孔、裂纹等缺陷的产生常是由于型砂质量不合格所致。 型砂性能对铸件质量有重大影响。型砂应具备如下性能：（1）强度在外力作用下，其不易被破坏的性能称为强度。在铸型制造、搬运以及浇注时，不发生变形、损坏。否则造成塌箱、冲砂和砂眼等缺陷。（2）透气性型砂由于各砂粒间存在空隙，具有能使气体透过的能力称为透气性。对应型芯的发气性。（3）耐火度型砂在高温金属液作用下不软化、熔化的性能。当耐火度不足时，形成粘砂，轻则使切削时加快刀具磨损。重则使铸件报废，为弥补

6、型砂耐火度不足，在铸型型腔表面刷一层涂料。（4）退让性型（芯）砂具有随着铸件的冷却收缩而被压缩其体积的性能，浇注后，型砂高温强度愈低，退让性愈好，铸件所受机械阻力也小。铸件内应力减小；反之收缩受阻，内应力大，甚至产生裂纹。 上述主要是铸型的工作性能。还有回用性、溃散性、流动性和可塑性等工艺性能，对于树脂砂还有微粉、灼烧减量、碱性树脂的残碱量、原砂的酸耗值等。 2022/9/24一）砂型铸造工艺1、型砂型（芯）砂质量对铸2022/9/262、型砂的分类：按照粘结剂的不同，型砂可分为：（1）粘土砂（2）水玻璃砂（3）树脂砂(4)油砂及合脂砂。树脂砂工艺是铸造工艺上的一次大变革，它采用“树脂”作为粘

7、接剂，使铸造工艺在各个方面都上了一个台阶。树脂砂工艺的种类很多如壳芯，热芯盒、冷芯盒，自硬砂等等。呋喃树脂自硬砂工艺不仅适用大批量的机械化生产，同时也适用于单件、多品种、小批量生产，它同传统粘士砂比较它具有如下优点：生产铸件尺寸精度高，表面粗糙度低，节省能源，提高劳动生产，改善工劳动件，旧砂回率高，污染小等。该工艺自上世纪八十年代引入中国（兰石、兰高阀，自贡机床），尤其是生产线投入，相关技术原材料问题的解决。在我国发展很快，尤其在机床、造船、重机、电工等行业，所使用都取得较好的成果。局限性，在浇注碳钢薄壁铸件时，因其高温强度较高，故极易产生裂纹缺陷。高端阀门有问题，同时也有一个铸件表面渗碳问题

8、，对生产超低碳不锈钢最好不要采用该工艺。 2022/9/242、型砂的分类：按照粘结剂的不同，型砂可2022/9/2693、造型方法：造型方法分为手工造型和机器造型：手工造型适用于单件，小批量生产。按砂箱特征可分为：两箱、三箱、地坑、脱箱几种。按模型特征可分为：整模、挖砂、假箱、活块、分模、车板等。4、砂型铸造工艺设计 正确而有效的控制铸件凝固是获得优质铸钢件的头等重要条件。工艺措施如：浇注系统、冒口和冷铁、工艺补正量等。阀门铸钢件由于其壁厚不均匀，应该采取顺序冷却、顺序凝固的原则，以减少内应力、缩孔和缩松等缺陷。 控制铸钢件顺序凝固的工艺措施：1）设计合理分型位置、浇注位置和浇注系统。2）冒

9、口设计在铸件最后凝固的部位，在起到补缩作用的同时，延缓冒口周围钢水的凝固，造成顺序凝固的条件。保温冒口应用。3）浇注操作时，当钢水上升至冒口高度1/4时，改从冒口顶上浇注，其作用可以增加钢水压头，还可以提高冒口温度。2022/9/2493、造型方法：2022/9/264）铸钢冒口尺寸的确定：其方法有模数法；比值法和热节圆法。目前工厂里为了满足便捷的设计要求，常用的是热节圆法，来确定冒口的尺寸。5）铸件收缩率的选定：铸钢件在凝固冷却的过程中，其体积和尺寸都会收缩减小，由液态凝固为固态的收缩量一般以长度的改变量-线收缩率来表示（%）。 影响铸造收缩率的因素很多，主要有金属合金的种类、铸件结构和尺寸

10、长度，另外造型材料、型芯的紧实程度等也影响铸件产生非自由收缩率。 钢 种缩 尺碳 钢WCB ZG2520/1000不锈钢CF8 CF8M ZG0Cr18Ni9 ZG0Ci18Ni12Mo2Ti20-25/1000铬钼钢ZGCr5Mo C520-25/1000耐热钢WC6 WC918-22/1000铸 铁HT25010/10002022/9/244）铸钢冒口尺寸的确定：其方法有模数法；比2022/9/26（2）典型的砂型铸造生产流程型芯砂配制冷铁芯骨准备涂料准备炉料配制钢水溶炼钢水成份化验检 查铸造工艺设计模样制作造型制芯刷涂料烘干型芯下芯合箱浇注落砂清砂切割浇冒口缺陷焊补铸件热处理精整完工20

11、22/9/24（2）典型的砂型铸造生产流程型芯砂配制冷铁2022/9/26（3）几种砂铸工艺1） 湿型砂：粘结剂为膨润土。有一定的湿态强度，砂型退让性较好。造型生产效率高，成本低，便于中小件大批量生产。缺点是：铸件易产生气孔、夹砂、粘砂等缺陷，内在质量不高。多用于低压铸铁阀门。铸钢件阀门极少用。 铸钢件湿型砂的配比及性能表 序号配 比 （%）性 能用 途新 砂旧砂膨润土碳酸钠糊精纸浆含水量%透气性AFS湿压强度KPa粒 度组 别加 入量1101009/110.20.2/0.43.8/ 4.3100/20056/77小铸钢件用砂215505030.40.6/1.24/4.710050/75机器造

12、型用砂干型砂：国家明令禁止要淘汰！ 2022/9/24（3）几种砂铸工艺1） 湿型砂：粘结剂为膨2022/9/262）水玻璃砂以水玻璃为粘结剂。多采用CO2硬化（普通CO2硬化，VRH法，热CO2）气硬化法造型和造芯的各种优点，但存在型壳溃散性差，铸件清砂困难以及旧砂再生、回用率低的缺点。最大特点：成本低，发气性低。 水玻璃CO2硬化砂配比及性能表：序号配 比 %性 能用途新 砂水玻璃碱溶液15-20%膨润土含水量%湿 透气 性湿 压强 度KPa硬化强 度MPa粒度级别加入量1151008-90.74-54-510025-301.5大铸件2301006.5-7.54.5-5.53005-15铸

13、钢件型芯砂3211004-4.5LK-2溃散剂水0.4-0.63.51501.02022/9/242）水玻璃砂以水玻璃为粘结剂。多采用CO22022/9/26普通水玻璃CO2法大件。水轮机球阀阀体，碳钢ZG230-400H 重14T（东方电机）原砂采用 28/55目95%石英砂加约1% 粘土混匀 ,然后加人水玻璃混匀 水玻璃比重控制在1.8-2.5，浓度在50-52度 模数控制：夏秋2.2-2.4,冬春2.4-2.6混碾时间: 干混2min,湿混8min湿透气性250,湿压强度0.07-0.15kg/cm2；干拉强度15kg/cm2（220250烘干）2022/9/24普通水玻璃CO2法大件。

14、水轮机球阀阀体，2022/9/26VRH-CO2水玻璃砂工艺参数真空度: 19952660Pa之间;水玻璃 模数:2.052.20, 密度:1.501.54g/cm3; 水玻璃加入量:面砂 2.5%4.0%,背砂 1.5%2.5%; CO2用量: CO2吹气压力0.04MPa左右,延时 90140s问题：1）铸型强度及表面稳定性在VRH-CO2法中, 日本工艺, 面砂水玻璃加入量 3. 0。面砂在3.5%左右, 背砂在2.5%左右, 铸型强度及表面稳定性较好。气温对硬化有很大影响。2）溃散性问题比传统水玻璃砂溃散性有所提高。溃散性的大小与水玻璃加入量及开箱时间有关。一般控制在铸型温度 200。

15、3） 阀体裂纹问题：薄壁与壁厚不均匀的大口径阀体易于产生裂纹。2022/9/24VRH-CO2水玻璃砂工艺参数问题：2022/9/26酯硬化水玻璃砂优点 水玻璃加入量低 ( 一般 2. 5% 3. 5% ) ,强度高。型砂工艺性能优良, 冬季硬透性好 , 硬化速度通过粘结剂和固化剂种类的调整可调。型芯砂溃散性好 , 铸件出砂清理容易。旧砂易于干法再生 , 回用率 80%。铸件质量和尺寸精度可与树脂砂工艺相似。型芯砂热塑性好 , 发气量较低 , 可防止铸件产生裂纹和气孔等缺陷。原砂的适用范围广 , 可以用硅砂、铬、铁矿砂或镁橄榄石砂等。在各种自硬砂工艺中, 其生产成本低 , 工作环境好。问题：1

16、）对水玻璃要求高，改性水玻璃研发， 2）对气温敏感。2022/9/24酯硬化水玻璃砂优点 2022/9/263）呋喃树脂自硬砂造型以呋喃树脂为粘结剂。固化剂为无机、有机或混合酸。流动性好，易于紧实；溃散性好，铸件的型砂易于清理；铸件尺寸精度高，表面光洁度好，可以大大提高铸件质量。缺点：对于原砂的质量要求高，生产现场有轻微的刺激性气味，而且树脂的成本也较高。呋喃树脂自硬砂混合料配比及混制工艺： 原 砂呋喃树脂加入量占原砂重量比固化剂加入量占呋喃树脂重量比硅烷加入量占呋喃树脂重量比100%1-2%30-50%0.1-0.3%树脂自硬砂最好采用连续式混砂机。各种原料的加入顺序如下：原砂+固化剂（对甲

17、苯磺酸水溶液）-（120180S）-树脂+硅烷-（6090S）-出砂2022/9/243）呋喃树脂自硬砂造型以呋喃树脂为粘结剂。2022/9/261）树脂中加入0.3%的硅烷。2）固化剂的浓度为7080%，加入量（占树脂）随室温与砂温而变。如室温、砂温在1015，固化剂加入量为605；室温、砂温1520，固化剂加入量为50%；如室温15，砂温可加热到20，固化剂加入量为50%。10in-300闸阀阀体，450Kg2022/9/241）树脂中加入0.3%的硅烷。10in-32022/9/261）熔模铸造 阀门行业常用的方法，主要生产中小铸件。 两种工艺方法：采用低温蜡基模料（硬脂酸+石蜡）、低压

18、注蜡、水玻璃型壳、热水脱蜡、大气熔炼浇注工艺，主要用于质量要求一般的碳素钢和低合金钢铸件，铸件尺寸精度可达国家标准级。采用中温树脂基模料、高压注蜡、硅溶胶模壳、蒸汽脱蜡、快速大气或真空熔炼浇注工艺，铸件尺寸精度可达级的精密铸件。一）特种铸造工艺2022/9/241）熔模铸造 一）特种铸造工艺2022/9/26熔模铸造工艺优势与劣势铸件尺寸精度高，表面粗糙度值小：尺寸CT4-6级，表面粗糙度Ra3.2-12.5； 可铸造形状复杂的铸件：典型空心叶片，应用于铸件轻量化技术； 合金材料不受限制：各种合金材料均可。生产灵活性高、适应性强：由于工装的灵活性，相应生产不受批量的限制。A、优势2022/9/

19、24熔模铸造工艺优势与劣势铸件尺寸精度高，表面2022/9/26铸件尺寸不能太大：铸件重量最大可做到1000Kg，超出重量铸件难度较大；工艺流程繁琐、生产周期长。 影响铸件质量因素太多，工序质量控制难度增大； 铸件冷却速度较慢：导致铸件晶粒粗大，碳钢件易脱碳。用于铸造承压薄壳阀门铸件时，其承压能力不能很高。 B、劣势2022/9/24铸件尺寸不能太大：铸件重量最大可做到1002022/9/26工艺流程制模蜡模组树制壳脱 蜡型壳焙烧合金熔炼浇 注脱 壳落 件模具制造磨浇口抛丸精整校正探伤防锈品质检查成品入库热处理2022/9/24工艺流程制模蜡模组树制壳脱 蜡型壳焙2022/9/26流程示意图注

20、蜡制模组树涂料撒砂脱蜡型壳焙烧浇注清理铸件干燥2022/9/24流程示意图注蜡制模组树涂料撒砂脱蜡型壳焙烧2022/9/26制壳工艺工艺种类粘结剂硬化剂应用硅溶胶工艺硅溶胶无表面及精度较高产品水玻璃工艺水玻璃结晶硬化铝表面及精度较低产品复合制壳工艺硅溶胶+水玻璃结晶硬化铝接近硅溶胶工艺产品序号工艺参数粘接剂粉料砂涂料粘度风干温度风干时间硬化时间表面层硅溶胶精制石英粉(320目)精制石英砂(40-100目)粘度60-65S2426-7小时二层硅溶胶精制石英粉(320目)莫来石砂(30-60目)粘度18-22S2428-9小时加固一层水玻璃高铝合成粉(200目)莫来石砂(16-30目)粘度8-10

21、S30-4020-25分钟18-20分钟加固二层水玻璃高铝合成粉(200目)莫来石砂(10-20目)粘度12-14S30-4020-25分钟18-20分钟加固三层水玻璃高铝合成粉(200目)莫来石砂(10-20目)粘度16-26S30-4020-25分钟18-20分钟加固四层水玻璃高铝合成粉(200目)莫来石砂(10-20目)粘度16-26S30-4020-25分钟18-20分钟2022/9/24制壳工艺工艺种类粘结剂硬化剂应用硅溶胶工艺2022/9/26不锈钢阀门精铸工艺美标10 英寸(254 mm)41 型闸阀阀体, 公称压力为4.13MPa(600psi ) , 美标材质为AISI/AS

22、TM 321, 铸件质量439.5kg。面层采用锆英砂较刚玉和石英砂的表面质量要好些。加固层使用莫来石。制壳工艺采用硅溶胶+ 水玻璃作粘结剂的复合型壳。前3 层硅溶胶型壳以较高的粉液比可获得较高的表面质量, 加固层采用水玻璃涂料, 一是可缩短制壳周期, 二是利于水煮脱蜡工艺的实行, 以弥补硅溶胶制壳的湿强度不高。2022/9/24不锈钢阀门精铸工艺美标10 英寸(254 2022/9/26图a冒口比图b冒口的静压头要高一些, 但截面积只有图b冒口的83.8%, 整体样如同花瓶般, 中间的鼓肚上有缩颈。2022/9/24图a冒口比图b冒口的静压头要高一些, 但截2022/9/263、合金元素对钢

23、的铸造性能影响2022/9/243、合金元素对钢的铸造性能影响2022/9/262022/9/242022/9/262022/9/242022/9/264、铸件质量控制一什么是铸件质量在铸件生产中“质量”二字，有两方面的含义。一是铸件本身的质量，即铸件在使用过程中满足用户要求的程度；二是工程质量，即生产铸件的工艺过程对产品质量提供保证的程度。两者内容不同，但有相关。如管理技术落后，工程质量差的铸造企业，通过精工细作，不惜工本也能制造出质量好的铸件，如设施和管理都好的铸造企业在承制要求不高的铸件时，也不必刻意求精。2022/9/244、铸件质量控制一什么是铸件质量2022/9/261铸件本身的质

24、量评定铸件质量依据，首先是看其是否能满足使用条件和设计者对其结构和功能的要求，其次是经济性，要求以最低的生产成本满足产品的质量要求，要用价值工程的观点来分析生产的各个环节，对铸件企业来讲保持产品的竞争能力。2工程质量工程质量是指企业的管理水平和技术素质对产品质量要求的保证程度，其主要因素是从业人员的素质、工艺技术水平、生产用原材料的控制和管理、设备状况、工艺装备的质量和企业的质量保证体系。 2022/9/241铸件本身的质量2022/9/26二对铸件的要求1对铸件材质要求实物的成分和机械性能应满足设计规定的标准和选定的材料牌号。2尺寸公差、重量公差和表面粗糙程度尺寸公差、质量公差、表面粗糙度都

25、是反映铸件质量的重要指标，但对各种各类的铸件要求程度却不尽相同。2022/9/24二对铸件的要求1对铸件材质要求2022/9/26（1）铸件的尺寸公差应符合我国标准GB/T6414铸件尺寸公差和机械加工余量，其中分16个等级，根据铸件的材质和选用的生产方式确定铸件公差等级CT（铸件的尺寸公差等级），根据不同的公称尺寸查找具体公差值。一般粘土砂选14级、自硬砂1112级。 （2）铸件的重量公差MT重量公差按GB/T11351铸件重量公差，同样规定了16个等级，同上确定公差等级CT，根据不同重量查找公差数值。一般确认方式有下列几个：1)成批大量生产时，由供需双方共同随机抽10件，取其平均值；2)小

26、批、单件以合格铸件的实际重量，供需双方确认；3)以标准样品的实际重量作为公称重量。2022/9/24（1）铸件的尺寸公差2022/9/26（3）铸件的表面粗糙度M到目前为止，我国尚未制定铸件粗糙度的分级标准，国际也未制定有关标准，目前大多数国家评定表面粗糙度的参数是用铸件表面的轮廓算术平均偏差（Ra），单位用微米（um）检测粗糙度需用专用仪器，当前各工业国家都采用标准样块作对比法评定。2022/9/24（3）铸件的表面粗糙度M2022/9/263.铸件的质量（1）铸件外观质量通常铸件的设计者根据铸件的使用条件予以规定，或由供需双方协商确定其铸件上允许存在的缺陷，其缺陷一般通过检验人员用目测方法

27、来检查。通常按MSSSP-55阀门、法兰及管件和其他管道元件铸钢件质量体系不规则表面的目测方法。如表面质量要求高的可提出铸件需通过渗透探伤或磁粉探伤法检测，这两种无损伤检测应按ASTMB16.34附录B规定验收。2022/9/243.铸件的质量2022/9/26（2）铸件的内在质量通常情况下不规定检测铸件的内部缺陷，特殊产品才有要求。检验铸件内部质量状态，一般的二种方式：一为铸件解剖，二为无损检测。无损检测主要有渗透探伤（PT）、磁粉探伤（MT）、超声波探伤（UT）和射线探伤（RT）。 2022/9/24（2）铸件的内在质量2022/9/26三对铸造厂质量保证体系考察铸件的买方不仅注意铸件本身

28、的质量，还要关心铸件生产厂制造铸造的工程质量。对阀门的采购而言，因铸件在阀门中按重量来讲占有整台阀门重量的90%左右，可见其铸造的重要性，而产品的质量可靠性和经济性与生产厂的工程质量有重要的相依关系。因此购买阀门时，对阀门的生产厂的实际能力，即铸件是否自己生产，还是采购，也可讲其工程质量是否能满足你所采购的物品的要求，对其进行质量保证考察。 2022/9/24三对铸造厂质量保证体系考察铸件的买方不2022/9/26质量保证考察对铸造一方面主要有三方内容： 1、生产单位的质量保证体系，包括质量管理机构、质量责任制、质量信息网络、标准化组织、计量工作、对从业人员的质量教育、产品的技术档案管理，技术

29、资料等要求做到可追溯性2、生产单位的基本设施，包括生产设备（企业的机械化程度）工艺装备（如砂箱的完好车，定位销等辅助装备）生产过程中的监控2022/9/24质量保证考察对铸造一方面主要有三方内容： 2022/9/263、生产单位的人员素质，包括生产工人上岗前是否经过技术培训关键工序的操作者是否经过必要的培训和上岗资格认定从业人员的文明生产习惯2022/9/243、生产单位的人员素质，包括2022/9/26四、铸件缺陷分析任何的铸件内部都是会有缺陷的，这些缺陷的存在给铸件的内在质量带来很大的隐患，在生产过程中为消除这些缺陷进行的焊补也会给生产流程带来很大的负担。尤其是阀门作为承受压力、温度的薄壳

30、铸件，其内部的组织致密性非常重要。因此，铸件的内部缺陷成为影响铸件质量的决定因素。阀门铸件的内部缺陷主要有气孔、夹砂、砂眼、缩松和裂纹等。2022/9/24四、铸件缺陷分析任何的铸件内部都是会有缺陷2022/9/26（1）气孔：气孔由气体产生，孔洞表面光滑，产生在铸件内部或近表面，形状多呈圆形或长圆形。生成气孔的气体主要来源有：金属中溶解的氮、氢在铸件凝固的过程中被包容于金属之中，形成封闭的圆形或椭圆形内壁有金属光泽的气孔。造型材料中的水分或挥发物质都会因受热而变成气体，形成内壁为暗褐色的气孔。金属在浇注过程中，由于流动不稳定，将空气卷入而生成气孔。2022/9/24（1）气孔：气孔由气体产生

31、，孔洞表面光滑，2022/9/26孔洞类常见缺陷主要有： 气孔、渣气孔、缩孔、缩松等缺陷。气孔(集中性气孔)特征：铸件上存在着光滑孔眼缺陷,往往出现在铸件个别部位。2022/9/24孔洞类常见缺陷主要有： 气孔、渣气孔、缩2022/9/26渣气孔特征：铸件表面存在着夹杂物与气孔并存的孔眼，呈分散状。2022/9/242022/9/26气孔缺陷的防止方法：在冶炼方面应尽量少用或不用锈蚀的金属原料，工具和钢水包要烘烤干燥。钢水浇注要高温出炉、低温浇注，钢水要适当镇静以利于气体的上浮。浇冒口的工艺设计要增大钢水的压头，避免气体卷入，并设置人工气路，合理排气。造型材料要控制含水量、发气量，增加透气性，

32、砂型和砂芯要尽量烘烤干燥。2022/9/24气孔缺陷的防止方法：2022/9/26（2）缩孔（松）：它是产生在铸件内部的（尤其是在热节部位）呈连贯或不连贯的圆形或不规则的空洞（腔），内表面粗糙，颜色较暗，金属晶粒粗大，多呈树枝状结晶，聚集在一处或多处，水压试验时容易发生渗漏。 产生缩孔（松）的原因：金属由液态凝固为固态时发生体积收缩，此时如得不到足够的钢水补充，则必然产生缩孔。铸钢件的缩孔基本是由于对顺序凝固过程控制不当而造成的，原因可能有冒口设置不正确、钢水浇注温度过高，金属收缩量大等。2022/9/24（2）缩孔（松）：它是产生在铸件内部的（尤2022/9/26 缩孔特征：铸件内部存在的表

33、面粗糙、形状不规则的粗 大且集中的孔洞。2022/9/24 缩孔特征：铸件内部存在的表面粗糙、形状不2022/9/26缩松 特征：铸件内部有许多细小、分散且形状不规则孔壁粗糙的孔眼,称为缩松。2022/9/24缩松 特征：铸件内部有许多细小、分散且形状2022/9/26 防止缩孔（松）产生的方法：科学的设计铸件的浇注系统，使钢水实现顺序凝固，先凝固的部位应有钢水补充。正确、合理的设置冒口、补贴、内外冷铁，确保顺序凝固。在钢水浇注时，最后从冒口处顶注补浇有利于保证钢水温度和补缩，减少缩孔的产生。在浇注速度方面，低速浇注比高速浇注有利于顺序凝固。在浇注温度方面不宜过高，钢水高温出炉，经镇静后浇注，

34、有利于减少缩孔。 2022/9/24 防止缩孔（松）产生的方法：2022/9/26（3）砂（渣）眼：是在铸件的内部出现不连贯的圆形的或不规则的孔洞，孔内夹杂着型砂或钢渣，尺寸大小没有规律，聚集在一处或多处，往往在上型的部分较多。2022/9/24（3）砂（渣）眼：2022/9/26产生砂（渣）眼的原因：渣眼是由于钢水在冶炼或浇注过程中，离散的钢渣随着钢水进入铸件形成的。砂眼是由于造型时型腔的紧实度不够，当钢水浇入型腔时，型砂被钢水冲起进入铸件内部造成的。另外修型、合箱时操作不当，有掉砂现象也是造成砂眼的原因。2022/9/24产生砂（渣）眼的原因：渣眼是由于钢水在冶炼2022/9/26防止砂（

35、渣）眼产生的方法：钢水冶炼时要尽量排气排渣彻底，钢水出炉后在钢水包里镇静一下，有利于钢渣的上浮。钢水的浇注包尽量不用翻包，而用茶壶包或底注包，以免钢水上部的渣子顺着钢水进入铸件型腔。在钢水浇注时要采取蓖渣措施，尽量减少钢渣随钢水进入型腔。为了减少夹砂的可能，在造型时要保证砂型的紧实度，修型时注意不要掉砂，合箱前要将型腔吹干净。2022/9/24防止砂（渣）眼产生的方法：2022/9/26（4）夹砂、鼠尾B1、特征：夹砂 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（砂），又称 结疤夹砂。鼠尾 铸件表面呈现条纹状沟痕。 夹砂鼠 尾是熔模铸造中常 见的表面缺陷， 常出现在 铸

36、件大平面或过热处。2022/9/24（4）夹砂、鼠尾B1、特征：2022/9/26夹砂形成原因: 型壳分层，主要有以下几种情况: 面层涂料撒砂后干燥、硬化不良。 面层撒砂太细，过度层撒砂太粗，造成过度层与面层结合不好及砂中粉尘太多。 涂下层时，上层存在浮砂未清除。 涂料粘度过大，涂料流动性不好，产生局部堆积造成硬化不良。 残余硬化液作用在下层涂料上，使涂料两面硬化，但两面都硬化不透，使涂料本身形成未硬化的夹层。 2022/9/24夹砂形成原因: 2022/9/26夹砂防止措施: 面层型壳充分干燥，硬化。 降低第二层涂料粘度,防止面涂料堆积。 面层撒砂不易过细，层间撒砂粒度差不易过于悬殊。 砂中

37、粉尘含量及含水量要尽量小，并注意涂料前的浮砂去除。 型壳过湿不宜高温入炉焙烧 尽量避免铸件的大平面结构平面向上或平面浇注。 必要时，在大平面结构的铸件上加设工艺筋、工艺孔，防止型壳分层导致铸件产生此类缺陷。2022/9/24夹砂防止措施:2022/9/26（5）粘砂分为机械粘砂、化学粘砂在用石英砂型壳浇注高锰钢或高合金钢铸件时, 会发生类似情况，金属液中镍、铬、钛、锰等元素易氧化。他们的氧化物在高温时与型壳中SiO2反应生成低熔点化合物，造成化学粘砂。当石英粉中存在金属氧化物Fe2O3等有害杂质时, 会显著降低型壳耐火度，使粘砂更为严重。 浇注温度过高，钢水氧化，与型壳发生界面反应,造成化学粘

38、砂。 浇注系统设计不合理，造成型壳局部过热，也会造成化学粘砂。2022/9/24（5）粘砂分为机械粘砂、化学粘砂2022/9/26粘砂防止措施 严格控制涂料中的杂质含量，特别是Fe2O3含量。 正确选择耐火材料，做高锰钢和高温合金钢铸件时，应选用中性耐火材料为宜，如电熔钢玉或锆英砂粉等。 合金在熔炼及浇注时，应尽可能避免金属液氧化并充分脱氧、除气。 在可能的条件下，适当降低金属液浇注温度，薄壁件以提高型壳温度，尽量做到出壳后马上浇注为宜。 改进浇注系统，改善型壳散热条件，防止局部过热。2022/9/24粘砂防止措施2022/9/26（6）裂纹：铸件的裂纹大多为热裂纹，其形状不规则，有穿透或不穿

39、透、连续或断续，裂纹处的金属呈暗色或有表面氧化。 产生裂纹的原因：有两个方面，即高温应力与液膜变形。2022/9/24（6）裂纹：铸件的裂纹大多为热裂纹，其形状2022/9/26冷裂纹特征： 铸件上连续地直线或折线及圆滑曲线状穿过晶体的裂纹，称为冷裂。外型呈宽度均匀的细长直线或折线 及圆滑曲线，而且常常穿过整个铸件截面，断口干净，具有金属光泽或轻微的氧化色。（说明裂纹出现在较低温度) 2022/9/24冷裂纹特征： 铸件上连续地直线或折线及圆滑2022/9/26热裂（常见及危害较大），是中碳钢、合金钢最常见和危险较大的缺陷之一。特征 ：外裂：裂口从铸件表面开始，逐渐延伸到内部呈表面宽而内部窄,

40、裂纹被氧化而变色。 内裂: 通常产生在铸件最后凝固的地方(热节处) 有时出现在缩孔的下部,不规则、有分叉。2022/9/24热裂（常见及危害较大），是中碳钢、合金钢最2022/9/26高温应力是钢水在高温下收缩变形受阻而形成的应力，当该应力超过了金属在该温度下的强度或塑性变形极限时便产生了裂纹。液膜变形是钢水在凝固结晶过程中晶粒之间产生液膜，随着凝固结晶的进行，液膜发生变形，变形量和变形速度超过一定极限时，便产生了裂纹。热裂纹产生的温度范围约在12001450左右。 2022/9/24高温应力是钢水在高温下收缩变形受阻而形成的2022/9/26产生裂纹的影响因素：钢中S、P元素是产生裂纹的有害

41、因素，他们和铁的共晶物降低了铸钢在高温的强度和塑性，导致裂纹产生。钢中的夹渣和偏析增加了应力集中，因而增加了热裂倾向。钢种的线收缩系数越大，热裂的倾向越大。钢种的导热系数越大，表面张力越大，高温机械性能好，热裂的倾向越小。铸件的结构设计工艺性不好，如圆角太小、壁厚悬殊太大、应力集中严重，都会产生裂纹。砂型的紧实度太高，型芯的退让性不良阻碍铸件收缩会增加裂纹倾向。其它如浇冒口排列不当、铸件冷却速度太快、切割浇冒口及热处理造成过大应力等也都会影响裂纹的产生。2022/9/24产生裂纹的影响因素：2022/9/26针对以上裂纹产生的原因和影响因素，采取对应的措施，就可以减少和避免裂纹缺陷的产生。 综

42、合以上铸造缺陷产生原因的分析，查找存在的问题，采取相应的改进措施，就可以找到解决铸造缺陷的方法，有利于铸件质量的提高。 2022/9/24针对以上裂纹产生的原因和影响因素，采取对应2022/9/265、铸造CAE技术简介 平台部署：提供完整CAD/CAE/CAM平台搭建，定制和维护；开发自主产权的系统，为客户制定符合企业的战略目标企业信息化平台的规划，统筹信息化产品的管理 软件系统：提供国际一流的专业工程软件代理、销售、培训和技术支持 咨询服务：专注为制造企业或研发机构提供专业、专家级、高附加值的工程技术咨询服务铸造CAE技术平台功能2022/9/245、铸造CAE技术简介 平台部署：提供完整

43、2022/9/26铸造CAE技术服务平台铸造技术难题铸件工艺优化铸件工艺设计铸件形状轻量化设计铸件工艺验证铸件材料测试与研发铸件生产销售企业铸造CAE平台企业发挥各自优势助力产业创新 2022/9/24铸造CAE技术服务平台铸造技术难题铸件工艺2022/9/26铸件设计新理念（铸造CAE）STL文件铸件凝固模拟冒口计算铸件+冒口凝固模拟浇注系统设计和充型模拟充型和凝固计算修改必要时重新计算冒口无缺陷铸件2022/9/24铸件设计新理念（铸造CAE）STL文件铸件2022/9/26 工艺优化：全方位缺陷预测软件解决的铸造问题模具寿命热裂裹气缩孔、缩松冷隔、浇不足冲砂裂纹2022/9/24 工艺优

44、化：全方位缺陷预测软件解决的模具寿2022/9/26原始设计件减少:-29%铸件铸件轻量化设计2022/9/24原始设计件减少:铸件铸件轻量化设计2022/9/26铸造类型 真空吸铸 压力铸造 离心铸造除重力铸造以外2022/9/24铸造类型 真空吸铸 压力铸造 离心铸造2022/9/26第七届铸造专业委员会委员合影留念 平台的行业专家 学校作为中国铸造专业委员会常务理事单位2022/9/24第七届铸造专业委员会委员合影留念 平台的行2022/9/26 徐志安研究员、博导。 1991 年至1994年在比利时根特大学 应用科学学院学习(博士)， 1994年至1995年在比利时根特大学应用科学学院

45、博士后研究，1995年至今在比利时SIRRIS国家工业研究院研究员，主要从事铸造CAE软件ViewCast的研发，“铸造CAD/CAE公共服务平台”高级海外专家顾问，为铸造工程研究中心提供技术支持和咨询主要技术带头人2022/9/24 徐志安研究2022/9/26 已经申请到甘肃省铸造CAE工程实验室，可以为广大企业提供相关服务2022/9/242022/9/26合作伙伴 2022/9/24合作伙伴 2022/9/26具备基础条件 公共服务平台服务设施、软件、仪器设备清单 单位：万元序号项目名称具体内容数量设备原值备注1MAGMASoft软件铸造CAE模拟软件1套120每年升级费用8万元2Vi

46、ewCast铸造CAE模拟软件1套80每年升级费用5万元2Pro/Engineer三维造型软件1套603Ansys有限元软件1套554服务器IBM BladeCenter HS21(8853G7C)1台55台式电脑IBM ThinkCentre M52 8113D6720台0.5万元/台 合计3302022/9/24具备基础条件 公共服务2022/9/26 校企合作 与企业联合成立了铸造工程技术研究中心，开发了一批技术含量高的产品，攻克了多项技术难关。 产学研合作2022/9/24 校企合作 与企业联合成立2022/9/26 与10余家企业签订了服务协议。 校企合作产学研合作2022/9/24 与10余家企业签订了服务2022/9/26 成功实施的案例 建立了温州泵阀企