消失模鑄件缺陷分析概要doc資料

消失模鑄件缺陷分析概要二、消失模鑄造的工藝過程2.1消失模鑄造的工藝過程消失模鑄造生產(chǎn)的基本工藝流程要求如下：制作泡沫塑料模樣→掛涂料→模樣干燥→造型↓入庫←檢驗←鑄件清理←澆注←振動埋砂三、消失模鑄造對鑄件性能的影響3.1消失模鑄造對鑄件性能的影響

消失模鑄造（對于干砂實型鑄造）由于其工藝特點：金屬液的澆注溫度為了分解，裂解EPS或EPMMA模料而提高30~50°C，50~70°C不等，摸樣表面涂掛涂料，涂料種類隨不同鑄件而異，鑄型采用干砂有石英砂、鎂橄欖石砂、白云石砂、鎂砂等，以三維振實造型振實，真空泵抽氣負(fù)壓下澆注，型砂粒度（目數(shù)常用20/40,40/70）而影響鑄型緊實度，由于采用干砂，盡管不同種類干砂熱容量（比熱）有差異，但鑄型的冷卻速度均比砂型鑄造為慢，對灰鑄鐵而言，出現(xiàn)白口傾向較少；對球墨鑄鐵而言，干砂鑄型剛度抑制其凝固冷卻時膨脹的作用不及金屬型的強力；對于鑄鋼件不僅增碳，而且由于澆注工藝不同，在不同部位出現(xiàn)的增碳量不同，成分不均勻，組織上有差別，基體組織珠光體量不均，鑄件組織性能也不均勻，通過熱處理調(diào)整后能達(dá)到鑄件的技術(shù)指標(biāo)要求；對于鋁合金由于在消失模鑄造工藝下澆注因其充型能力差，冷卻速度慢，往往會產(chǎn)生嚴(yán)重針孔、氣孔，晶粒粗大、氣密性差。四、消失模鑄件缺陷分析4.1鑄鐵件表面皺皮（皺皮)

考慮和設(shè)計消失模鑄件澆注工藝時，使?jié)沧⑺俣燃涌?，但常常仍會出現(xiàn)鑄件表面有厚薄不同的皺紋（也叫皺皮），有波紋狀、滴瘤狀、冷隔狀，還將有渣狀或夾氣夾雜狀等。皺皮缺陷的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了鑄件的表面質(zhì)量，皺皮0.1~1.0㎜，甚者可達(dá)10㎜及＞10㎜，從而導(dǎo)致鑄件報廢，這種缺陷往往是鑄鐵液最后流到或液流的“冷端”部分，對于大件則出現(xiàn)在上部，中小薄壁件往往呈現(xiàn)在側(cè)面或鑄件的死角部位，這與澆注系統(tǒng)工藝有關(guān)。4.1.1產(chǎn)生原因當(dāng)1350~1420°C鐵液注入型內(nèi)時，EPS或EPMMA料模急劇分解，經(jīng)過反應(yīng)當(dāng)中往往會出現(xiàn)一種粘稠的瀝青狀液體，這種液體分解物殘留在涂層內(nèi)側(cè)，一部分被涂層吸收，一部分在鑄件與涂層之間形成薄膜，這層薄膜在還原（CO）氣氛下形成細(xì)片狀或皮屑狀、波紋狀的殘?zhí)考肮饬撂?，此種密度較低的光亮碳與鐵液的潤濕性很差，因此在鑄件表面形成碳沉積（皺皮）。4.1.2影響因素

①泡沫塑料模料EPS比EPMMA、StMMA更容易形成皺皮，因為EPS含碳量最高，達(dá)到92%。

②鑄件材料成分影響含碳量低的鑄鐵件（合金鑄鐵），摸樣分解產(chǎn)物中的碳可以部分溶解其中，不易產(chǎn)生皺皮；含碳量高的鑄鐵（球鐵）最易形成皺皮缺陷。

③鑄件結(jié)構(gòu)影響鑄件的體積與面積之比（模數(shù)）越小，越有利于模樣熱解產(chǎn)物排除，皺皮缺陷產(chǎn)生傾向越小。

④澆注溫度影響澆注溫度越高，模樣分解越徹底，皺皮缺陷產(chǎn)生傾向越小。

⑤涂料層及型砂透氣性影響涂料層及型砂透氣性越高，越有利于模樣熱分解產(chǎn)物的排出，減少形成皺皮傾向。⑥工藝配合影響控制鐵液的澆注溫度，有鑄件大小，控制澆注速度，都能有效減少皺皮傾向。4.1.3防止措施

①采用低密度EPS或EPMMA作模樣材料②設(shè)計合理的澆冒口系統(tǒng)③提高澆注溫度和澆注速度④提高涂層透氣性⑤其他工藝因素5.1鑄鋼件增碳用消失模鑄造工藝生產(chǎn)鑄鋼件其表面或局部表面碳的含量會增加，比逐漸含碳量的要求要高，稱為增碳或滲碳缺陷。鑄件表面滲碳往往很不均勻，從而使表面硬度產(chǎn)生差異，甚至基體組織也不同，隨著滲碳量的增多，表面擴大，隨之珠光體量也增加，使鑄件加工性能、力學(xué)性能變差，影響了鑄件的表面質(zhì)量，甚至使用性能。5.1.1形成原因泡沫塑料模料EPS在高溫鋼液作用下發(fā)生分解、裂解，其產(chǎn)物又與鋼液作用，同時在涂料和干型砂的作用下是一個復(fù)雜的物理化學(xué)冶金反應(yīng)過程，從而增碳。在鑄鋼件的高溫澆注溫度＞1550°C作用下，EPS分解產(chǎn)物中游離碳很多，在澆注過程中，其產(chǎn)物部分被真空泵吸引而排出型外，部分仍積聚在涂料層和鋼液間，當(dāng)鑄件本身含炭量低時，分解產(chǎn)物中碳將擴散到鑄鋼件中造成滲碳。鑄鋼件的含碳量高低直接影響著其滲碳量，含碳量越低的低碳鋼，其滲碳趨勢就越大，滲碳量越多；反之，就越小，滲碳主要出現(xiàn)在低中碳鑄鋼中。5.1.2防治措施

①選用低密度模料采用EPS時模樣密度控制在0.016~0.025g/㎝3，改用低碳模料EPS（C8H8）改為EPMMA（C5H8），這樣減少模樣的含碳量。也可以采用空心結(jié)構(gòu)的模樣和空心結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)。

②選擇合理澆注工藝鑄型及澆注工藝設(shè)計要能加速模料氣化，減少及錯開其分解產(chǎn)物中液相和固相接觸和反應(yīng)時間，可減少或避免鋼件滲碳。

1）適宜的澆注溫度和澆注速度，澆注系統(tǒng)的開設(shè)決定著鋼液流向和速度；澆注溫度提高，澆注速度也提高，模料分解加快，不易完全氣化，產(chǎn)物中液相量也增加，同時，鋼液與模樣的間隙減少，液相分解物常被擠出間隙，擠到涂層和金屬業(yè)之間，造成接觸面增加，碳濃度增加，這些區(qū)域滲碳量就增加。2）在模樣中加入添加劑（脫碳劑）防止鑄鋼件滲碳。3）提高涂層或干砂鑄型的透氣性，其透氣性越好，模料分解的產(chǎn)物逸出越快，從而降低了鋼液和模樣的間隙中分解物濃度和接觸時間。4）使用防滲碳涂料。5）采用精塑模符合鑄造工藝。 6.1氣孔①消失模裂解時的發(fā)氣過程，其氣體進(jìn)入鑄件而產(chǎn)生氣孔。充型過程中，產(chǎn)生紊流，或頂注、側(cè)注情況下，部分模樣被金屬液體包圍后進(jìn)行裂解，產(chǎn)生的氣體不能從金屬中排出，就會產(chǎn)生氣孔，此種氣孔大而多且伴有炭黑。防治措施：改進(jìn)工藝，使?jié)沧⒊湫瓦^程中逐層置換，不出現(xiàn)紊流，提高澆注溫度；提高涂層和砂型透氣性。②模樣、涂料層干燥不良引起氣孔。模樣含有水分、涂料干燥不良或發(fā)泡劑含量過高，澆注時回產(chǎn)生大量氣體極易產(chǎn)生反噴，此種情況下最易產(chǎn)生氣孔；若涂層烘干不夠，水分含量偏多，此時極易形成侵入性氣孔。防治措施：模樣必須干燥；涂層必須干燥。

③模樣黏結(jié)劑過多引起氣孔，模樣組合粘結(jié)時采用的黏結(jié)劑發(fā)氣量過大，在液體金屬澆注充型時，局部產(chǎn)生大量氣體，可使金屬液在充型過程中翻滾，此時氣體又不能及時排出去，鑄件就要產(chǎn)生氣孔。防治措施：選用低發(fā)氣量的模樣黏結(jié)劑；在保證粘牢前提下，粘結(jié)劑用量越少越好。④澆注時卷入空氣形成氣孔，消失模鑄造澆注過程中，直澆道不能充滿，就會卷入空氣，這些卷入的空氣，若不能及時的排出，鑄件就會產(chǎn)生氣孔。防治措施：采用封閉式澆注系統(tǒng)，澆注時，保持交口杯內(nèi)有一定的金屬液，以保證直澆道處于充滿狀態(tài)。7.1鑄件尺寸超差、變形這類問題主要由鑄件本身結(jié)構(gòu)，形狀和大小，質(zhì)量的分布，泡沫塑料模，造型，澆注等。在這里著重分析泡沫塑料模，造型以及澆注的影響。7.1.1泡沫塑料質(zhì)量對鑄件尺寸的影響：a.模具質(zhì)量，目前以鍛鋁或鋁合金機加工模具在尺寸精度，加工穩(wěn)定性，加工難度上性能最好。b.模料種類和制模工藝影響，具體可以分為：成型后模樣冷卻程度；取出模樣的干燥程度；EPS珠種類和尺寸；預(yù)發(fā)珠粒齡期；模樣密度，制模方法和壓力的影響；粘接的影響除上述因素外，場地條件，生產(chǎn)工藝等也能影響模型質(zhì)量。7.1.2造型對鑄件尺寸精度的影響a.振動造型的影響為使干砂充滿模樣各個部位，達(dá)到一定的緊實度，防止局部緊實不好，避免鑄件尺寸不符，變形，鼓脹，多肉。振動過分會會導(dǎo)致模樣變形，從而造成鑄件變形和精度偏差，采用快速均布雨淋填砂和緊實度常能獲取較高生產(chǎn)效率和最小形變。b.涂料涂層的影響涂料性能，涂層厚度影響模樣尺寸，從而影響鑄件尺寸。涂料應(yīng)具有良好的透氣性，足夠的強度，與鑄件所用材料和型砂性質(zhì)相匹配，涂掛操作工藝要合理。c.澆注工藝影響澆注系統(tǒng)，澆注溫度，澆注工序，澆注速度幾個因素是提高鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵工序，只有不斷完善，才能獲取尺寸精度的鑄件。8.1塌箱及防止在澆注或凝固過程中鑄型一部分塌陷，潰型使鑄件不能成型（一團(tuán)塊）或者局部多肉稱為塌箱，也叫塌型或鑄型潰散。由于鑄型采用無粘結(jié)劑的干砂振實造型，澆注過程易發(fā)生塌型；同時砂箱在移動過程中鑄型可能受到局部破壞，在澆注時金屬液無法完全置換模樣，致使鑄件無法成型。特別是大件（大平臺件更突出）或者內(nèi)腔封閉，半封閉件往往易發(fā)生。8.1.1產(chǎn)生原因a.金屬液產(chǎn)生的浮力過大，這使得鑄型上部型砂容易變形，產(chǎn)生局部潰散，潰塌；鑄型頂部吃砂量小，負(fù)壓度不夠，致使鑄件不能成型或成型不良。b.澆注時模樣分解產(chǎn)生氣體量太多，過急，鑄型排氣速度來不及，真空泵吸氣又不足，導(dǎo)致鑄型潰散，坍塌鑄不成合格品。c.澆注過程中，部分已流入充填模樣位置的金屬液受到作用后又改流到其他部位，使得原來置換出來的位置無金屬液或金屬充填占據(jù)，導(dǎo)致局部鑄型潰散，坍塌，稱之為金屬液“閃流”造成的塌型。此類問題多發(fā)生在一型多模樣，頂注及鑄件存在大平面這幾種情況。d.涂料的耐火度，高溫強度不夠。澆注過程中模樣起到緩沖金屬液充型的作用和降溫作用，減弱金屬液對鑄型的沖刷作用。當(dāng)金屬液置換模樣而充型腔后，干砂就靠涂層支撐，當(dāng)涂層強度不夠或者耐火度不夠時，局部鑄型會潰散坍塌，特別是大件內(nèi)澆道上方極易發(fā)生潰散，坍塌。8.1.2防止措施.a.防止液體金屬浮力造成的塌箱，采取增加頂面吃砂量或在鑄型頂部添加壓鐵；b.選取低密度模料制作模樣，減少發(fā)氣量；c.負(fù)壓澆注時，選擇合理的真空度，與澆注速度相配合；d.選擇強度高，耐火度高，透氣性好的涂料，配合涂料涂掛工藝；e.采用大粒度且目數(shù)單一型砂，增大透氣性；f.振動造型參數(shù)選用要合理，保證充型均勻緊實；g.合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，直澆道與內(nèi)澆道面積要適宜；h.對金屬液沖刷劇烈區(qū)可用陶瓷澆道或者自硬水玻璃砂加固；i.澆注工藝要合理，降低澆注溫度，控制流速，流股必須連續(xù)，不可中斷9.1粘砂及其防止定義：鑄件部分或者整個表面夾持著很難清理的型砂。在無負(fù)壓的情況下，粘砂多出現(xiàn)在鑄件底部或者側(cè)面，以及鑄件熱節(jié)區(qū)和型砂不易緊實區(qū)；負(fù)壓澆注時，各面均可出現(xiàn)，特別是鑄件轉(zhuǎn)角處和組串鑄件澆注時的過熱處。9.1.1產(chǎn)生原因a.涂料涂層脫落或開裂，金屬液借此滲入型砂中，形成機械粘砂。當(dāng)涂料選擇和金屬液不匹配，而干砂中又存在細(xì)小沙?；覊m時，會形成化學(xué)粘砂。b.澆注時負(fù)壓度大小對金屬液流動能力的影響。負(fù)壓度越大，金屬液流動性越好，越容易形成粘砂。9.1.2防止粘砂措施a.選擇良好性能，能牢固粘接模樣，同時能有足夠強度和致密度，耐火度的優(yōu)質(zhì)涂料；b.造型緊實力不可過大，防止損傷涂層。c.選擇合理的負(fù)壓度，鑄鋼為40--59KPa，鑄鐵為26.7--53.3KPa，鋁合金為0--26.7KPa。d.減少型砂之間間隙，選擇較細(xì)的原砂，一般鑄鋼鑄鐵件用28|55目，鑄鋁件用50|100目。e.澆注溫度不宜過高，一般模樣比同條件下砂型鑄造高30--50℃10.1節(jié)瘤，針刺及防止定義：鑄件表面出現(xiàn)形狀不規(guī)則的突出部分像瘤子，針刺等鑄造缺陷。10.1.1產(chǎn)生原因a.造型時型砂未能緊實包裹模樣，抽真空后形成空腔，金屬液進(jìn)入空腔形成突出部分；鑄型在金屬液作用下再次緊實，涂層破裂，金屬液和型砂熔結(jié)在一起形成節(jié)瘤。b.模具表面存在氣孔，縮孔等缺陷或者排氣塞孔眼過大，使得模樣表面存在突出物，負(fù)壓澆注時在鑄件表面形成此類缺陷。同時，當(dāng)涂層內(nèi)表面存在密布小氣孔或者局部大氣泡，在負(fù)壓澆注時也會形成這些缺陷。10.1.2防止措施a.提升鑄型緊實度及均勻性，選取合理振幅防止涂層損壞；b.修改鑄件結(jié)構(gòu)，消除型砂不能到的死角，對個別角落可預(yù)埋自硬砂或者耐火件；c.改善模具表面質(zhì)量，打磨光滑模具；d.保證涂料質(zhì)量，變質(zhì)涂料不能用，黏度要合理，第一遍刷涂要稀，改進(jìn)涂掛工藝，防止拐角出現(xiàn)鼓泡；e.另外，防止粘砂的措施對防止節(jié)瘤和針刺同樣有效。11.1冷隔重皮澆不到及防止

11.1.1形成原因a.模樣氣化時大量吸收金屬液熱量，同時產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致金屬液流動性下降，導(dǎo)致以上缺陷；b.澆注系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)，澆注操作工藝不當(dāng)，當(dāng)多股金屬液流會聚時溫度過低，無法很好融合，鑄件越薄，澆注溫度越低越容易出現(xiàn)此問題；c.充型過程中負(fù)壓太大，液態(tài)金屬沿型腔壁上升過快形成沒有不能熔化的薄層金屬，就會出現(xiàn)重皮。11.1.2防止措施a.提升金屬液澆注溫度；b.改進(jìn)澆注系統(tǒng)，提升充型速度；c.控制合理負(fù)壓度。12.1表面孔眼，凹陷和網(wǎng)紋及防止12.1.1產(chǎn)生原因渣孔液態(tài)金屬帶入熔渣及模樣裂解的固相產(chǎn)物不能排除，漂浮在鑄件表面，鑄件冷卻后形成。砂孔澆注時，干砂進(jìn)入液態(tài)金屬，最后積聚到鑄件表面，噴丸處理掉沙子后留下孔眼縮松，縮孔及縮坑（凹陷）鑄件與內(nèi)澆口及冒口連接處的熱區(qū)，由于補縮不良形成縮孔，縮松缺陷。鑄件厚大部分補縮不足形成縮坑，往往出現(xiàn)在最后凝固的較大表面上。網(wǎng)紋，龜紋模樣表面珠粒間融合不良。連接處的凹溝間隙和細(xì)小珠粒紋路粗而深的龜紋。細(xì)小如網(wǎng)狀紋的為網(wǎng)紋。12.1.2防止方法a渣孔防止：熔煉時除渣要徹底，嚴(yán)格擋渣操作，澆注系統(tǒng)設(shè)計要利于除渣，提升澆注溫度，選取除渣性好的澆包及設(shè)置過濾網(wǎng)擋渣。b砂孔防止：模樣組合粘接要緊密，直澆道密封要好，避免模樣在砂箱中粘接，澆冒口連接處和模樣轉(zhuǎn)角處要圓滑過渡。c縮孔，縮松及縮坑防止：提升金屬液澆冒口補縮能力，確保冒口最后凝固，采用發(fā)熱保溫冒口，充分利用直澆道補縮，采用合理澆冒口系統(tǒng)。d網(wǎng)紋，龜紋防止：選用細(xì)小珠粒，合理的發(fā)泡劑和發(fā)泡方法，模具干燥工藝改進(jìn)，防止局部過熱，模具表面上添加光潔材料，比如石蠟，硝酸纖維素等。13.1內(nèi)部非金屬夾雜物，縮松，組織性能不均及防止13.1.1非金屬夾雜物a型砂夾雜物是由澆注時干砂被沖進(jìn)液態(tài)金屬后不能排除，從而形成于鑄件中的。防止方法是：澆道和模樣結(jié)合處，模樣轉(zhuǎn)角處過渡要圓滑，涂料要涂掛均勻，模樣組裝要在砂箱外。b涂料夾雜物澆注時涂層破壞或者滲入模樣的涂料進(jìn)入金屬液中，鑄件凝固后形成此類缺陷。防止措施是：提升涂料性能，改善涂層強度，模樣組合時結(jié)合部要嚴(yán)格處理，防止涂料滲入角縫隙中的團(tuán)塊。c熔渣夾雜物澆注時，金屬液攜帶熔渣進(jìn)入型腔后沒有排除，鑄件凝固后形成夾渣。防止措施是：采用底注包或茶壺包，金屬液除渣要干凈，加強扒渣，擋渣操作，采用過濾網(wǎng)。d模樣熱解產(chǎn)物夾雜物模樣高溫分解形成部分非氣態(tài)產(chǎn)物，沒有及時排除，殘留在逐漸中，形成夾雜。防止措施是：采用低密度模樣，提升澆注溫度，澆冒口系統(tǒng)要利于排渣或采用集渣包而集中，鑄件冷卻后去除。13.1.2縮孔，縮松消失模鑄造的補縮冒口補縮能力弱于砂型鑄造冒口，因此在收縮率大的鑄鋼件等合金件時，特別容易在熱節(jié)處形成縮孔縮松。防止措施：提升澆注溫度；增大補縮冒口體積；選取形狀合適的冒口（體積大表面積小，散熱難的）；提升冒口溫度，例如從冒口引入，采用保溫冒口，配合使用冷鐵等。在澆注球鐵件時，澆注后立馬加負(fù)壓，提升鑄型剛度，防止縮孔縮松。13.1.3組織性能不均勻a鑄鋼件的增碳增氫產(chǎn)生原因：模樣在氣化時釋放大量碳?xì)洌瑥亩沟描T件增碳增氫，從而導(dǎo)致鑄鋼件塑形和韌性下降，硬度不均。防止措施：降低模樣密度，大件時采用中空模樣；選擇合理澆注系統(tǒng)，使裂解產(chǎn)物集中在冒口；增大排氣速度，適當(dāng)提升負(fù)壓度；采用合理澆注速度，減少熱裂解產(chǎn)物和金屬液接觸時間；提升涂層透氣性和砂型透氣性。b組織性能不均勻產(chǎn)生原因：采用組串群鑄工藝時由于砂箱中位置不同導(dǎo)致冷卻速度不同，從而組織不同，性能不一。改進(jìn)措施：對要求較高的鑄件，提前通過實驗選擇合理的組合澆注方案，使得鑄型內(nèi)部溫度場盡力均勻；提升合金均一性；對模型內(nèi)不同區(qū)域進(jìn)行孕育，變質(zhì)，合金化等處理，從而獲取組織性能均勻的鑄件。14.1消失模鑄造炭黑及防止措施

由于消失模鑄造必須使用消失?！狤PS或StMMA模樣，即白模，由于白模，易產(chǎn)生炭黑和白斑缺陷，鑄鐵件尤其是球墨鑄鐵容易產(chǎn)生炭黑，使鑄件表面局部出現(xiàn)積碳，炭黑，黑渣狀夾雜物。

14.1.1炭黑產(chǎn)生的原因a澆注溫度和澆注系統(tǒng)及澆注工藝白模沒有完全分解，裂解，氣化EPS,StMMA。導(dǎo)致出現(xiàn)焦化狀的夾渣，從而形成炭黑，尤其是使用EPS白模，球墨鑄鐵薄壁和沖天爐熔煉處理的球墨鑄鐵的鐵液，更易產(chǎn)生炭黑b涂料的影響和作用沒達(dá)到充分排氣和溢黑渣生產(chǎn)實踐球墨鑄鐵比灰鑄鐵更易鑄型炭黑，液態(tài)的EPS對涂層的潤濕性更易出現(xiàn)炭黑，EPS是固——液——氣態(tài)的轉(zhuǎn)變，當(dāng)液態(tài)的熱解產(chǎn)物來不及裂解為氣體時，在高溫下烘烤就形成固態(tài)炭黑。1耐火骨料：各種耐火骨料如鋁礬土，石英粉等。其一，表面自由能及吸附能力不同。其二，顆粒形狀，大小分布決定涂層顆粒間空隙，從而影響EPS對涂層的潤濕性及滲透作用。2粘結(jié)劑：涂料中有低溫，高溫粘結(jié)劑，當(dāng)涂層中的有機粘結(jié)劑在高溫金屬液的高溫作用下，與EPS一起融化，二者親和作用較好時，則利于液態(tài)的EP