通過對濕型鑄造小件產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生的原因分析

1、通過對濕型鑄造小件產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生的原因分析，從型砂的選擇及配制，造型工藝，澆注工藝等方面提出控制缺陷產(chǎn)生的工藝方法。 關(guān)鍵詞：濕型鑄造 缺陷 原因 工藝措施 一前言： 我們瓦軸鑄造有限責(zé)任公司主要生產(chǎn)機床類鑄件，其中小件車間采用濕型粘土砂造型，生產(chǎn)濕型灰鑄鐵小件，主要有機床溜板箱、變速箱、皮帶輪等各種機床類小件產(chǎn)品。濕型鑄造的優(yōu)點是不用烘干設(shè)備和燃料，生產(chǎn)周期短，材料成本低，便于組織流水作業(yè)，落砂容易，灰塵小，勞動條件好，砂箱壽命長。其缺點是型砂強度較低，含有水分，鑄件容易產(chǎn)生砂眼、氣孔、粘砂、夾砂等缺陷。因此，濕型砂必須控制嚴(yán)格，保持較穩(wěn)定的性能。 二廢品統(tǒng)計情況 我們小件車間生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量占

2、總產(chǎn)量的12-15%，雖然生產(chǎn)的都是小型鑄件，最大的不超過90kg，但是廢品多了，也會積少成多，給企業(yè)帶來很大的損失。因此小件產(chǎn)品的質(zhì)量控制也是不容忽視的，2003年小件車間共生產(chǎn)6000噸，廢品率為5.24%，其中砂眼占56.7%，氣孔占7.8%，粘砂占13.5%，其它占22 %。 三產(chǎn)品報廢的原因及分析 由以上濕型小件車間灰鑄鐵小件廢品統(tǒng)計情況可以看出，砂眼、粘砂、氣孔類缺陷是產(chǎn)品報廢的主要原因。根據(jù)統(tǒng)計，加工后因氣眼類缺陷報廢的濕型灰鐵小件，其中最常見的是氣孔，鐵豆氣孔，縮孔，氣縮孔等鑄造類缺陷，此外，粘砂，夾層，表面質(zhì)量差也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要原因。分析產(chǎn)生廢品的原因及防止措施，主

3、要有以下幾點： 1夾砂：因砂型表層受熱膨脹而造成的鑄件缺陷以夾砂形態(tài)最為典型，在濕型鑄造生產(chǎn)條件下鑄件產(chǎn)生夾砂極為常見，但干型鑄件就很少產(chǎn)生這種缺陷。它常見于鑄件上表面，并且上表面越大越容易產(chǎn)生夾砂。產(chǎn)生這種缺陷主要由以下三個方面：1）型砂的導(dǎo)熱率差，甚或有砂粒晶型轉(zhuǎn)變而增大膨脹率，使砂型型壁各層間造成大的溫度梯度，從而使各層膨脹不均而產(chǎn)生壓應(yīng)力。2）提高干砂層后背的高濕度弱砂帶的阻力，可以通過提高高濕度弱砂帶的熱濕拉強度以使型壁表面的干砂層難以鼓出，翹起。將鈣膨脹土用碳酸鈉進行活化處理，變成鈉膨潤土，可以增加高濕度弱砂帶的熱濕拉強度，要使用優(yōu)質(zhì)粘土，還應(yīng)增加型砂中粘土含量，以保證有高熱濕拉強

4、度?？梢栽跐裥托蜕爸刑砑拥矸蹃碓黾有蜕暗臒釢窭瓘姸取Ｔ谑止ぴ煨蜁r，造型完畢，常在上箱型腔頂面插入釘子，并使釘子頭與型腔表面齊平，釘子的作用是澆注時，將型壁表層的干砂層牢牢地釘住在后背的砂層中，使干砂層不能突出，翹起，防止夾砂產(chǎn)生。3）砂型緊實均勻，有利于減少夾砂缺陷。另外在造型操作中砂型扎出通氣孔對防止夾砂缺陷是有效的。 防止夾砂有以下三方面對策： （1）減少砂型（芯）的宏觀膨脹量。 （2）增加干砂層與砂型本體之間的水份凝聚區(qū)的熱濕拉強度 （3）增加干砂層的熱變形量，使熱變形量值超過它的受熱膨脹值。 2砂眼生成原因主要來自于造型材料，型砂和芯砂灰分高，強度低或水分及發(fā)氣物質(zhì)過多，則澆注時由于砂

5、型或砂芯的強度不足或甚至金屬液發(fā)生沸騰而使型砂掉落。造型時緊實不勻，修型不當(dāng)，以及在下芯，合箱時因不注意而發(fā)生碰撞都會造成砂粒的掉落，從而造成砂眼。防止砂眼除了要注意造型和合箱操作以及盡量減少金屬液對砂型的過分沖刷外，主要應(yīng)合理控制型砂水份，提高型砂的韌性和強度。 3氣孔：金屬液在凝固過程中，陷入金屬中的氣泡在鑄件中形成的孔洞，稱之為氣孔，氣孔屬于孔壁光滑的孔洞類鑄件缺陷。與縮松，縮孔，砂眼，夾渣是不一樣的，其形成原因也非常復(fù)雜?；蚴且驗樯靶椭械乃趾窟^高，或是型腔的排氣不好，砂芯之間通氣不暢，或爐料沒有烘干等都易造成氣孔缺陷。跟據(jù)氣孔形成的機理分為侵入氣孔，裹攜氣孔，析出氣孔，內(nèi)生式反應(yīng)氣

6、孔，外生式反應(yīng)氣孔，侵入氣孔是從澆注到鑄件表面凝固成固體殼的期間內(nèi)，外部氣體源（砂型，砂芯等）發(fā)生的氣體侵入型腔內(nèi)的金屬液中，形成氣泡而產(chǎn)生的氣孔。防止侵入氣孔生成的對策： （1）降低砂粒間毛細(xì)管中氣體壓力主要是增大砂型型壁或砂芯的通氣能力，減少和控制砂型或砂芯等氣體源真實發(fā)氣量以降低砂粒間毛細(xì)管中的氣體壓力，避免外部氣體侵入金屬液中，首先要控制型砂濕透氣性和濕型表面硬度，人工增強砂型型壁和砂芯-砂型排氣系統(tǒng)的通氣能力，除了依靠型砂和芯砂的透氣性來保證通氣能力外，生產(chǎn)中主要采取人工增強通氣能力的措施來防止和消除侵入氣孔。減少和控制砂型或砂芯等氣體源澆注時的真實發(fā)氣量。防止砂型或砂芯中發(fā)氣物質(zhì)的

7、局部集中。另外濕型灰鑄鐵件其上箱的型腔頂面到澆口之間的高度，即直澆道的有效高度不應(yīng)小于65mm。 （2）使侵入型腔內(nèi)金屬液的氣體所形成的氣泡，再從金屬液 （3）裹攜氣孔是由于澆注時，澆注系統(tǒng)中的金屬液流裹攜著氣泡，氣泡液流進入型腔，或液流沖擊型腔內(nèi)金屬液面，將氣泡帶入金屬液中，當(dāng)氣泡不能從型腔金屬液中排除，就會使鑄件產(chǎn)生氣孔?？梢酝ㄟ^控制金屬液的含氣量，脫氣處理，采用金屬型，使?jié)沧⒑蟮慕饘僖涸趬毫ο履痰却胧﹣硐龤饪椎漠a(chǎn)生。 由于是濕型砂鑄造，型和芯都沒有烘干，所以極易形成氣孔缺陷，這是濕型鑄造最大的缺點。所以型砂含水量不要過高，發(fā)氣物質(zhì)的加入量不要過多，砂型硬度不要過高，上型的緊實度可比下

8、型略低，適當(dāng)提高型砂的透氣性，型砂中加入少量可減少金屬液體氧化的保護劑。 4縮孔，縮松和縮陷減小了鑄件有效承載面積，承載時在缺陷處應(yīng)力集中，如果鑄件工作時是承載零件則極易斷裂失效，特別是不易檢驗出來的內(nèi)縮孔，縮松更是危險的隱患，故它們都是導(dǎo)致鑄件報廢的缺陷?？s松會使高壓容器鑄件（氣缸，油缸等）液壓或水壓試驗時發(fā)生滲漏，鑄件機械加工后暴露出來的內(nèi)縮孔，縮松破壞了加工表面質(zhì)量。為了防止這些缺陷通常采用的措施是正確設(shè)計補縮作用良好的冒口，設(shè)置外冷鐵，加冷卻筋，增加鑄型的剛性等。 5表面粗糙和粘砂，隨著鑄造技術(shù)的發(fā)展，對鑄件的外觀質(zhì)量要求越來越高，表面粗糙和粘砂大大地增加了鑄件清理的工作量。表面粘糙是

9、型砂鑄造特有的缺陷，在濕型時常發(fā)生在上表面，在干型中，則發(fā)生那些涂料太少或沒有涂料的地方。原砂的礦物質(zhì)組成及化學(xué)成分沒能達到工藝要求。砂子的石英含量過低會使其耐火度，復(fù)用性降低，導(dǎo)致鑄件的表面質(zhì)量差。粘砂現(xiàn)象與砂子的氧化物含量過高有關(guān)，因為堿金屬氧化物（Na2O，K2O）存在于長石和云母中，與石英形成低熔點的化合物，造成化學(xué)粘砂。氧化鐵與其它氧化物形成低熔點的化合物，使耐火度降低，出現(xiàn)粘砂。為防止粘砂主要可以采取也下措施1）用較細(xì)的原砂，提高型砂的流動性及砂型的緊實度，以減小砂型表面的孔隙。2）適量加入抗粘砂附加物，使砂粒表面及砂粒間形成碳膜或燒結(jié)殼，以減少金屬液體表面的氧化及對砂型表面的潤濕

10、和滲透。3）在砂型表面噴.涂耐火度較高，不易被金屬液潤濕且不易與金屬液體表面氧化物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的涂料，以減少金屬液體對砂型表面的熔蝕和滲透。 6裂紋，鑄件產(chǎn)生裂紋缺陷的原因很復(fù)雜，有鑄件材質(zhì)的問題，也有鑄造工藝及造型材料的問題。鑄件裂紋的防止除了改進澆注工藝和鑄件結(jié)構(gòu)外，其他能夠減少砂型（芯）受熱膨脹量，提高型（芯）砂退讓性的措施有：在型砂中加入木屑或有機粘結(jié)劑，采用粒度較分散的原砂等都有利于防止鑄件產(chǎn)生裂紋。 7原砂的選用不當(dāng)，沒按生產(chǎn)工藝分類。這也是產(chǎn)生氣孔和粘砂的一個原因。濕型小件的濕型砂對砂子的顆粒大小，均勻程度，形狀和表面狀況要求相對地要高些，既要有較高的強度，又要有一定的耐火度和良

11、好的透氣性。 8型砂的配制可能不符合要求，沒有制定合理的加料順序，裝載量，混砂時間和必要的調(diào)勻時間，此外，型砂的配方也沒有標(biāo)準(zhǔn)，影響其透氣性和流動性。 10造型工藝存在問題，型砂的緊實度不均勻，透氣性差。容易形成侵入性氣孔。 11澆注工藝控制不當(dāng)，澆注速度和澆注溫度不適中。從缺陷的現(xiàn)象看，縮孔與澆注的速度過快，澆注溫度過高有關(guān)；鐵豆氣孔是由于操作不當(dāng)及其它原因引起鐵水飛濺所致；析出性氣孔，主要是澆注溫度過高及爐料帶入氣體所致。 四防止?jié)裥丸T造灰鐵小件產(chǎn)生鑄造缺陷的工藝措施 1型砂的選擇及配制 為了獲得優(yōu)質(zhì)的鑄件和良好的經(jīng)濟效益，要求型（芯）砂應(yīng)具備以下一些性能：1）良好的成形性，包括良好的流動

12、性，可塑性，韌性和不粘模性。2）足夠的強度。3）一定的透氣性，較小的吸濕性，較低的發(fā)氣量。4）較高的耐火度，較好的熱化學(xué)穩(wěn)定性，較小的膨脹率和收縮率。5）較好的退讓性，潰散性和耐用性。由于濕型鑄鐵件容易產(chǎn)生砂眼，氣孔，粘砂，夾砂，等缺陷，在選擇濕型砂及配制過程中，就要遵循一條原則，既要有一定的表面強度和抗夾砂能力，又要有相當(dāng)?shù)耐笟庑?，為此，濕型砂最好采用較細(xì)的55/100，70/140，100/200的半多角形，圓形的天然石英砂，并且粒度均勻分布在相鄰四個篩號上，每篩余留量都超過10%，但最高不能超過35%，同時，型砂中配置適當(dāng)?shù)拿悍郏蕴岣呖箠A砂能力，降低型砂的熱壓應(yīng)力，提高熱濕拉強度。我廠

13、主要采用70/140的多角形石英砂。 （1）原砂要求： 粒度：55/100，70/140，100/200 形狀： 種類：4S 1SC 2SC 1N；4S最佳 （2）粘土選擇鈉膨潤土 （3）煤粉：采用95%以上能通過100號篩的30%以上揮發(fā)物的煤粉。 （4）濕型砂的配方：按濕型小件單一砂配制。 加料順序：回用砂，新砂，粘土，煤粉，水分 碾壓時間：2min-3min 調(diào)勻時間：2h-3h 2工藝措施 （1）采用ZB148振動造型機，保證砂型緊實度均勻，確保透氣性良好。 （2）設(shè)置出氣冒口，多扎出氣孔，防止侵入性氣孔的發(fā)生。 （3）提高金屬液的靜壓頭；熱節(jié)圓大的采用放置冒口。 （4）合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，確定內(nèi)澆口的橫截面積； F內(nèi)= G/(0.31*t*HP1/2) 式中：G毛坯重量； 流量系數(shù)，取值：0.5-0.55(1280取0.5,每增高50,加0.05)； t澆注時間； HP平均壓力頭。 3澆注工藝 對于濕型灰鐵小件的生產(chǎn)，要控制澆注溫度和澆注時間，金屬液要進行鎮(zhèn)靜處理，澆注時要平穩(wěn)連續(xù)。 （1）采用高溫出爐，低溫澆注，溫度控制在1340-1380，但澆注溫度不能過低，否則，易發(fā)生侵入氣孔，鐵豆氣孔； （2）澆注時間：澆注