11吊锤铸件质量检验评估

情境五铜合金铸件水玻璃型壳熔模铸造—铜合金吊锤铸件质量检测与评估指导教师：杨兵兵张木铜合金铸件铸造技术课程组铜合金吊锤铸件质量检验及评估三、水玻璃型壳生产铸件常见缺陷二、水玻璃型壳的质量和缺陷分析四、吊锤铸件质量检验、分析一、任务布置铜合金铸件铸造技术课程组

在完成吊锤铸件型壳制备、合金熔炼及后处理的基础上，完成吊锤铸件质量检测与评估。一、任务布置

铜合金铸件铸造技术课程组二、水玻璃型壳的质量和缺陷分析型壳表面质量1型壳的尺寸稳定性2型壳的强度性能3水玻璃型壳的其它缺陷4型壳质量是决定铸件质量的主要因素，据统计，熔模铸件废品大约50%是由于型壳质量不良引起的。只有正确的掌握型壳质量的影响因素和缺陷产生原因，才能采取有效地工艺措施来保证铸件质量。铜合金铸件铸造技术课程组型壳表面质量表面蚁孔产生原因水玻璃涂料同石蜡-硬脂酸模料的润湿角大于同砂粒的润湿角，所以撒砂后涂料就会在局部地方脱离蜡模表面，这种情况就想砂粒将涂料“吸”了上去一样，在型壳内表面形成一些密集的或单个的小孔，称为“蚁孔”。砂粒愈粗，涂料粘度愈小，孔洞就愈大。在铸件表面的形影位置上，就形成金属刺状缺陷，严重的还伴有粘砂现象，因而使铸件表面质量恶化。

1.压制蜡模时要少擦油，擦油要均匀。2.在涂料方面主要是加入表面活性剂，利用表面活性剂的不对称性，其非极性基一端就同非极性的拉膜表面能很好的吸附。

3.在撒砂方面，砂粒粒度要与涂料年度相适应。涂料粘度大，撒砂可粗些，反之则细些，如果涂料粘度小而砂粒过粗时，此种情况会更严重。防止方法铜合金铸件铸造技术课程组表面凹坑产生原因型壳表面凹坑多产生于铸件大平面、内角、内孔、凹形表面以及涂料堆积部位。坑内露出砂层，坑的形状可呈条状、块状或其他不规则形状。在铸件的相应部位形成金属瘤或桔皮状缺陷。原因：1.表面层硬化不均匀

2.表面层未撒上砂子

3.硬化剂选用不当，如采用氯化铝硬化时，由于界面硬化速度快，胶凝收缩大。1.首先应控制好涂料粘度，尽可能减少涂料在熔模上局部堆积。2.表面层涂料在硬化前干燥，对于消除这些缺陷是十分有效地。

防止方法铜合金铸件铸造技术课程组表面胶体析出物产生原因用聚合氯化铝硬化时，若工艺条件控制不当，在型壳脱蜡的内外表面上常出现白色或灰白色疏松多孔的胶体析出物。其外观呈中空条状，链状或鹿角状凸起。脱蜡及焙烧时均不能除去，因而在铸件相应部位形成孔洞。生产经验表明，胶体析出物主要与型壳未经充分硬化，残留碱分过多而引起。从硬化剂本身来说，碱化度和PH值愈高，胶体析出物（可能是铝硅酸钠）也愈多。防止方法1.水玻璃模数不宜过低，比重不宜过大。2.要严格控制涂料粘度，操作时要力求涂料均匀，防止局部推积。3.要掌握好硬化剂的浓度，温度和硬化时间。

4.在制壳后的停放时间内，型壳要继续脱水和渗透硬化，Na2O将继续降低，型壳强度将继续增长。5.脱蜡水应维持酸性，用盐酸水脱蜡时，对维持胶体析出无有一定效果。铜合金铸件铸造技术课程组型壳的尺寸稳定性

普通水玻璃型壳和高强度型壳尺寸变化的主要区别表现在耐火材料方面，加入粘土的高强度型壳在700℃以前膨胀比较平缓，绝对尺寸变化也小，其次700℃以后的收缩也比较平缓，冷到室温时型壳试样尺寸缩小仅相当于普通型壳的1/4，这就大大减少了因尺寸变化引起的内应力，使型壳热稳定性有所提高。粘土中Al2O3

含量愈高，型壳的热稳定性就愈高。

因此，采用耐火黏土和含有Al2O3

含量较高的铝硅系熟料时，为提高铸件的尺寸精度提供了可能性。其次，尺寸稳定性高的型壳为不填砂浇注提供了有利的条件。铜合金铸件铸造技术课程组型壳的强度性能

熔模铸造从制壳、焙烧、浇注到落砂清理，型壳有三种强度性能，即常温强度、高温强度和浇注后的残留强度。

1.常温强度型壳的常温强度主要来源于粘结剂中胶体的粘结作用。对于水玻璃粘结剂来说，就是硅酸凝胶的粘结作用，此外，还有不完全化学反应所残留下来的硅酸钠玻璃体，对常温强度也有一定作用。2.高温强度同硅酸乙酯型壳相比，水玻璃型壳的主要缺点是高温强度低。通常在800~1200℃范围内，硅酸乙酯仍具有较好的强度，而且在800℃以上强度几乎不下降，但普通水玻璃型壳在800℃时的强度几乎降为零。水玻璃高温强度低是由于残留氧化钠的影响。通常情况下，普通水玻璃型壳强度最低，加入耐火黏土的高强度水玻璃型壳的高温强度比普通水玻璃型壳有明显的提高。

型壳的高温强度应以焙烧和浇注时铸件不变性，型壳不跑火为限，并不是愈高愈好，强度过高时铸件容易产生裂纹，残留强度可能随着增大。铜合金铸件铸造技术课程组

3.残留强度型壳的残留强度决定着型壳的溃散性，从而影响铸件淸砂劳动量。

在普通水玻璃中，若残留Na2O＜0.1%时，型壳经过焙烧、浇注，型壳必然会产生较大的温差与相变应力，残留强度就会降低，浇注冷却后型壳溃散性很好，铸件容易淸砂。加入粘土、匣钵粉和铝矾土以及铝盐为硬化剂时，型壳的残留强度有不同程度的增大，加入熟料比生料残留强度大些，粘土或铝矾土中Al2O3

含量愈高，则残留强度就愈大。总之，水玻璃型壳中加入各种增强材料以及新型硬化剂的使用，随着高温强度的提高，残留强度也有不同程度的提高，这是一个很大的矛盾。所以为了使型壳具有一个综合的强度性能，应当在提高型壳高温强的的同时，对于如何降低其残留强度给予足够的重视。铜合金铸件铸造技术课程组水玻璃型壳其它缺陷茸毛产生原因

用氯化铵硬化的型壳，在脱蜡后的存放期间，内外表面析出白色笋状结晶，俗称“茸毛”或“白毛”。一般认为茸毛是由于型壳中的盐分在干燥过程中随着水分蒸发而产生浅议和扩散所致。茸毛的析出，使型壳常温强度下降，表面发酥，表面粗糙度也变坏。为了防止茸毛，型壳脱蜡后存放时间不宜过长，脱蜡水应保持酸性。焙烧时，由于水分迅速蒸发，盐分来不及扩散，故不产生茸毛，即使产生少量茸毛，也会在高温下挥发。用聚合氯化铝或结晶氯化铝硬化时，若硬化剂使用时间过长或用含氯化铵的热水脱蜡时，脱蜡水中氯化铵浓度过大，也可能产生茸毛。防止方法铜合金铸件铸造技术课程组型壳裂纹产生原因1.干燥硬化期间：缩聚速度大于溶剂挥发速度，引起粘结剂收缩产生应力而开裂。2.熔失熔模时：熔模受热膨胀而引起应力。3.型壳焙烧过程中：硅酸凝胶脱水收缩和耐火粉料膨胀不均匀都会引起应力集中。防止方法1.如果型壳在干燥硬化后就出现细而直的裂纹，此时应该加快溶剂蒸发速度和适当减慢硬化速度的措施。如：适当通风。2.熔失熔模时开裂，则需要提高脱蜡温度，再设计浇注系统时也应该考虑模料顺畅排出。3.焙烧过程中开裂，主要是焙烧时入炉温度过高或升温过快引起的，此时应适当降低装炉温度和升温速度。铜合金铸件铸造技术课程组型壳表面脱层产生原因平防止方法表面层和加固层涂料之间结合不好。①涂料粘度过大②涂料堆积过厚③表面层砂过细或粉尘多、浮砂多1.严格控制涂料粘度。2.沾浆后多旋转模组，使浆料流平，避免涂料堆积。3.选择合适的撒砂粒度，并降低粉尘含量。铜合金铸件铸造技术课程组型壳溶胀产生原因平防止方法浇道或型壳狭窄处蜡模熔化较其余部分慢，使得熔蜡在该处产生堆积，造成型壳溶胀。

调整模组排样，采用熔点低的浇道蜡。铜合金铸件铸造技术课程组型壳煮烂产生原因防止方法型壳由于干燥不完全，未能使硅溶胶完全转变成凝胶，仅仅形成冻胶，而冻胶与凝胶之间遇水又能发生转变，这样在脱蜡的过程中发生型壳煮烂现象。严格控制干燥环境参数，充分干燥后再进行下一层操作。铜合金铸件铸造技术课程组三、水玻璃型壳生产铸件常见缺陷表面粗糙产生原因

1.粘砂；2.熔模表面光洁度不够3.型壳表面光洁度不够（涂挂性；面层耐火材料粒度；面层粘度；焙烧后灰分；析出物）

1.提高熔模表面光洁度2.提高型壳表面光洁度（模料和涂料吸附性好，脱脂提高涂挂性，面层耐火粉料应细，面层粘度应合适，改善涂挂性）防止方法铜合金铸件铸造技术课程组铸件变形严格控制造型材料质量及用量大平面零件应避免水平放置大件应缓慢升温控制工作环境温度延长保压时间合理设计和装配压型禁止熔模随意堆放均匀壁厚避免尖角浇注系统对铸件的应力和温度分布影响控制浇注速度铸件结构和合金种类来确定出箱时间清理型壳时，不能直接敲型壳；熔模变形型壳变形合金冷却变形热应力变形产生原因防止方法铜合金铸件铸造技术课程组产生原因

铸件精度通常包括尺寸精度和表面粗糙度。

1.铸件变形

2.表面粗糙1.避免变形表面粗糙外2.还应确保稳定的工艺条件和工艺过程。防止方法精度不合格铜合金铸件铸造技术课程组产生原因

金属液中的熔渣没有彻底清除，浇注时熔渣未能上浮引起的。

1.熔炼材质应洁净，注意脱氧造渣；2.浇注前必须除净浮渣；3.出炉和浇注时，合金液不应断流；4.合金液浇注前应静置，有利于熔渣排出；5.采用茶壶包浇注；6.提高铸型浇注温度，有利于熔渣上浮；防止方法渣孔（夹渣）铜合金铸件铸造技术课程组产生原因

型壳层呈片状加入铸件内，称为夹砂。

原因：型壳分层鼓胀；

型壳破裂与剥离1.适当降低涂料粘度和增强涂料层的硬化作用，是合金液不直接冲击型芯和铸型壁。2.设计合理的浇注系统，力求在铸件上分布均匀；3.控制适当的浇注温度；加快铸型的散热速度，使整个铸型尽快均匀化。防止方法夹砂铜合金铸件铸造技术课程组产生原因

砂粒在铸件内部或表面形成的空穴1.避免铸件存在内尖角；2.提高模组组合质量，防止熔模和浇注系统存在焊接间隙；3.提高模壳强度和韧性，防止因型壳裂纹、脱皮等使砂粒落入型腔；

4.脱蜡前将浇口杯端面清理干净，并除掉浮砂；

5.采用翻边浇口防止砂粒落入型腔；防止方法砂眼铜合金铸件铸造技术课程组产生原因1.熔模铸造采用热型浇注，缓慢冷却，导致合金在固液混合态的时间边长，易于产生热裂；2.熔模铸造一般形状复杂，厚薄交界处热节和转角部位较多，这类部位易于出现热裂纹；

3.由于浇注温度高，铸件冷却速度慢，易引起晶粒粗大和偏析导致热裂；

4.浇注系统的内浇道家具铸件温度分布差异。1.避免其他缺陷的前提下，降低浇注温度；2.铸件设计时避免铸件热节过大过多；3.设计铸件浇冒口系统时，使合金液从逐渐各处均匀供给，使热量分布均匀。防止方法热裂纹铜合金铸件铸造技术课程组产生原因

铸件完全凝固后产生的裂纹称为冷裂纹。

产生原因：热应力和相变应力过大。1.改善铸件结构。使铸件壁厚均匀，避免尖角以减少热应力和应力集中；2.浇注系统的设计应该避免在铸件凝固过程中产生应力3.在强度允许的前提下，尽量减小型壳的层数；降低合金的冷脆性；逐渐在落砂、切割浇注系统等过程中采用合适的方法。防止方法冷裂纹铜合金铸件铸造技术课程组产生原因1.浇冒口系统设计；2.合金在液态冷却阶段的收缩率；3.合金温度过热；4.浇注时铸型的温度过高1.改进零件和铸件的结构，减少热节和壁厚差；2.浇冒口应注意补缩的设计；3.选择合适的合金浇注温度和铸型浇注温度；4.从热节浇注是浇注速度应降低；5.壁厚差不大，致密性要求低湿，可从远端均匀注入金属液；防止方法缩孔缩松铜合金铸件铸造技术课程组产生原因金属豆分为外部金属豆和内部金属豆；

1.外部金属豆产生的主要原因是铸型造型时在面层存在的空穴、气孔或蜡滴引起的；2.内部金属豆主要是主要是由于浇注系统设计不良或浇注操作不当引起的合金液飞溅、喷射并氧化。1.对于复杂铸件适当降低涂料的粘度，使涂料中气体容易溢出并涂覆全面均匀；2.配制涂料的材料必须纯净，配制后应静置足够时间后使用；3.涂刷涂料后用软毛刷涂刷清除气泡；4.浇注系统设计应注意缓冲作用，避免产生喷射；5.合金浇注温度愈高，型壳焙烧温度应相应提高。防止方法金属豆铜合金铸件铸造技术课程组产生原因

1.浇注时合金液量不够，合金静压头过小或流动性差；2.合金液温度低；

3.浇注系统尺寸不合理；

4.浇注速度过慢，或者浇注时合金液断流；5.铸型透气性差，憋气；

6.铸型跑火；1.改进合金的熔炼质量提高合金流动性，正确控制合金的浇注温度；2.设计合格的浇注系统，防止金属液流动距离过长而引起过度降温；3.必要时可适当提高铸型的加工余量。防止方法冷隔及浇不到铜合金铸件铸造技术课程组产生原因

1.型壳裂纹、分层或者强度不够，使型壳承受不了合金液的压力；2.搬运振动过大或者方式不当，损坏铸型；3.充型压力过大或者浇包位置过高，冲坏型壳。

1.提高型壳强度，防止分层和裂纹；

2.搬运铸型时应符合操作规程，轻拿轻放。

3.浇注时缓冲浇注防止方法跑火铜合金铸件铸造技术课程组产生原因1.炉料不洁净导致熔炼的金属液含气量过高。2.结晶温度范围较宽的合金产生气孔难度较大；3.合金熔炼工艺不当，对生成气孔的影响很大；4.合金的熔炼工艺不当；5.铸型透气性不良；6.浇包烘烤不良；7.浇注温度过低；8.浇注速度过快；1.妥善管理炉料，使用前应喷砂和干燥；2.合金除气、变质等操作按规定进行；3.浇注系统设计时应考虑合金液的排气；4.铸型、浇包应烘烤彻底；5.选择恰当的浇注温度；6.铸型中应开通气孔。防止方法气孔铜合金铸件铸造技术课程组产生原因1.合金氧化性强；2.炉料不洁净，合金液面覆盖不良；3.浇注速度过慢，导致金属液暴露在空气中时间延长。

1.洁净的金属炉料，减少金属炉料和空气的接触机会；2.强氧化性合金可采用真空熔炼和浇注；3.缩短合金的熔炼、浇注时间；4.采用缝隙浇口或者具有撇渣器的底注浇口；5.采用茶壶包或者挡板包短液快速浇注防止方法氧化斑疤铜合金