消失模鑄鐵件夾雜類缺陷

消失模鑄鐵件夾雜類缺陷消失模鑄造是液態(tài)金屬把泡沫實(shí)型模樣氣化，取代模樣所占據(jù)的空間而凝固形成鑄件，該工藝金屬液充型過程比普通砂型鑄造復(fù)雜的多，同時(shí)存在多種物理、化學(xué)反應(yīng)，并直接影響鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，本文以生產(chǎn)軸瓦鐵套為例，結(jié)合消失模鑄造的工藝過程，分析夾渣、夾砂等夾雜類缺陷產(chǎn)生的原因和防治方法。消失模鑄造工藝過程是用泡沫塑料制作模樣，烘干定型后粘接澆冒口，模樣浸刷耐火涂料，干燥后模樣組束放入專用抽氣砂箱內(nèi)，均勻地填埋并振實(shí)干砂，用塑料薄膜覆蓋砂箱上口，澆注之前對(duì)砂箱抽真空形成負(fù)壓，使砂子進(jìn)一步緊固成鑄型，澆注時(shí)金屬液自澆口杯注入，泡沫模樣受高溫鐵水作用迅速氣化，產(chǎn)生的氣體通過涂層和型砂的間隙被抽走，鐵水取代模樣形成鑄件。消失模鑄造同砂型鑄造過程的根本區(qū)別在于省去了混砂、起模、修型、下芯、合箱等工序和由此產(chǎn)生的質(zhì)量問題，可以得到表面光潔、尺寸精準(zhǔn)的鑄件，但消失模鑄造工藝采用實(shí)型模樣，澆注時(shí)邊充型邊氣化，存在著復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，如果工藝控制不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生鑄造缺陷。夾雜缺陷主要分為夾渣和夾砂，它們產(chǎn)生的原因既有相似之處，又有不同特點(diǎn)，但對(duì)鑄件的危害基本是一致的。下面分別分析兩種缺陷產(chǎn)生的原因和防止的方法。軸瓦鐵套是工程車輛的關(guān)鍵部件，要求不能有任何氣孔、夾渣等影響強(qiáng)度和滲漏的缺陷，其加工表面要占鑄件的85%以上。初期，我們采用消失模工藝生產(chǎn)時(shí)，鑄件毛坯加工后發(fā)現(xiàn)夾雜缺陷嚴(yán)重，廢品率高達(dá)70%。正是通過此產(chǎn)品的生產(chǎn)攻關(guān)，逐步摸索了夾雜類缺陷產(chǎn)生的原因和防治方法。1夾渣缺陷產(chǎn)生的原因及防止夾渣是夾雜缺陷的一種，又稱渣眼。消失模鑄件夾渣缺陷包括：鐵液熔渣和模樣殘?jiān)?。鑄件上二者一般都呈黑色，大小不一，形狀很不規(guī)則，有塊狀、片狀、線條狀等。一般存在于鑄件內(nèi)部，多見于鑄件上表面的皮下和拐角處。通常鑄件外觀良好，加工去除表面金屬后才能發(fā)現(xiàn)，對(duì)生產(chǎn)和質(zhì)量危害很大。1.1金屬熔渣缺陷的產(chǎn)生和防止熔化鐵水時(shí)，或多或少要產(chǎn)生熔渣，特別是爐料銹蝕嚴(yán)重或采用鐵屑熔煉時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的金屬熔渣。在澆注時(shí)熔渣很容易隨著鐵水進(jìn)入型腔，留在鑄件內(nèi)部，凝固后就形成黑色夾渣。由于夾渣的密度比鐵水小，一般要浮在鑄件上面，鑄件拐角處對(duì)熔渣有阻礙作用，熔渣上浮時(shí)易產(chǎn)生滯留，所以該部位也多見夾渣缺陷。消失模鑄造是在負(fù)壓條件下澆注，鐵水充型時(shí)存在較強(qiáng)的附壁效應(yīng)，即鐵水優(yōu)先沿著型壁填充，所以通常情況下，消失模鑄件表面很少見到渣眼，夾渣多存在于鑄件皮下。熔渣的主要成分是金屬氧化物、碳化物等，鐵水熔渣是消失模鑄件夾渣的主要來源。根據(jù)夾渣產(chǎn)生的原因及易產(chǎn)生的部位，結(jié)合消失模鑄造金屬充型的特點(diǎn)，制定防止鑄件鐵水熔渣的主要措施如下：（1）加強(qiáng)扒渣和檔渣工作：在出爐前，鐵水表面撒聚渣劑并進(jìn)行扒渣，使倒入澆包內(nèi)的鐵水表面渣子盡可能少，鐵水包液面上撒蓋聚渣劑并鎮(zhèn)靜2～3min，讓熔渣上浮聚合，然后充分扒凈渣子再澆注。（2）采用茶壺包澆注：澆注時(shí)將鐵水包壺嘴出鐵口內(nèi)的渣子扒出，包口吹掃干凈，接下來在澆注中就不會(huì)有渣子流出，從而最大限度地減少澆注進(jìn)渣的可能性，這是最好的檔渣方法，要特別關(guān)注澆包的打結(jié)質(zhì)量，不能造成包襯材料掉落進(jìn)入鑄件。（3）設(shè)置底注式澆道和聚渣冒口：底注式澆道能使鐵水自下而上平穩(wěn)充型，有利于泡沫模樣的充分有序氣化和渣子的上浮，鑄件頂部設(shè)置聚渣冒口，便于渣子的收集和去除。對(duì)于重要的鑄件采用底注澆道并設(shè)置聚渣冒口是非常必要的工藝手段。（4）采用過濾網(wǎng)：過濾網(wǎng)對(duì)細(xì)小的熔渣都有很好的過濾作用，特別是澆注初期效果明顯，但常發(fā)生在澆注后期過濾網(wǎng)被燒穿，使檔渣失敗，要求過濾網(wǎng)有足夠的耐火度和抗沖刷性。如果能夠控制潔凈的鐵水，就沒必要采用過濾網(wǎng)；如果鐵流中夾渣多，即使采用過濾網(wǎng)也要失敗。1.2模樣殘?jiān)毕莸漠a(chǎn)生和防止消失模鑄造在澆注時(shí)，泡沫塑料模樣與高溫鐵液發(fā)生強(qiáng)烈的物理化學(xué)反應(yīng)，其中以泡沫模樣劇烈的熱解氣化為主，產(chǎn)生的氣體被真空泵抽走。實(shí)踐也證明，任何泡沫塑料熱解反應(yīng)后并不能全部氣化，最終要產(chǎn)生微量的固態(tài)殘余物，俗稱殘?jiān)?，其主要成分為碳。鐵水充型時(shí)固態(tài)殘余物如不能及時(shí)排出，就會(huì)殘留在鑄件內(nèi)部，形成消失模特有的黑色塊狀?yuàn)A渣。模樣殘?jiān)纬傻牟课煌饘偃墼鞠嗤?，有時(shí)兩種夾渣會(huì)同時(shí)交錯(cuò)出現(xiàn)，由于顏色相似很難分辨。消失模固態(tài)殘余物的多少，同泡沫模樣的密度、粘接膠用量、涂料和型砂的透氣性、澆注溫度等工藝因素有關(guān)。根據(jù)模樣夾渣產(chǎn)生的原因和易形成的部位，制定防止鑄件產(chǎn)生殘?jiān)毕莸拇胧┤缦拢海?）控制泡沫模樣的密度：模樣密度越低，熱解氣化反應(yīng)越迅速、固態(tài)殘余物越少，越有利于鑄件的澆注成型，減少鑄件產(chǎn)生夾渣的機(jī)會(huì)。一般情況下，要求EPS模樣密度控制在18～23g/cm3，如果模樣本身不易變形，外觀成型良好，盡可能將密度控制在下限。（2）減少粘結(jié)膠的用量：粘接模樣和澆口要使用粘結(jié)膠，各種膠的發(fā)氣量和殘留物量，遠(yuǎn)大于泡沫塑料本身。粘接模樣和澆冒口時(shí)，要做到盡可能少用膠，對(duì)于減少夾渣提高質(zhì)量有利。但須保證具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。（3）適當(dāng)提高澆注溫度：鐵水溫度提高，有利于模樣的充分氣化分（4）使用空心澆道：空心澆道有利于鐵水的順利充型，并最大限度減少發(fā)氣和殘?jiān)?，采用空心澆道有困難時(shí)，選用泡沫板材切割澆道，也要盡可能選擇低密度板材，密度在14～18g/cm3，在實(shí)際生產(chǎn)中往往忽視澆道模樣的密度。（5）采用底注式澆注系統(tǒng)：底注式澆道鐵水自下而上充型，模樣自下而上有序氣化分解，有利于熱解產(chǎn)物排出和上浮。頂注澆口，鐵水充型紊亂，容易卷挾泡沫形成夾渣。（6）設(shè)置排渣冒口：在鑄件頂部設(shè)置聚渣小冒口，可讓產(chǎn)生的殘?jiān)细〔R集在冒口內(nèi)。對(duì)于重要的鑄件，設(shè)置排渣冒口掌握的原則是，多而小，分散而均勻。在實(shí)際生產(chǎn)中，結(jié)合鑄件產(chǎn)生夾渣的部位，應(yīng)有目的的設(shè)置聚渣冒口。2夾砂缺陷產(chǎn)生及防止2.1夾砂缺陷產(chǎn)生的原因夾砂是鑄件夾雜類缺陷的另一種主要形式，主要是型砂隨澆注的鐵水進(jìn)入型腔而滯留在鑄件內(nèi)部形成的。夾砂與夾渣的外觀區(qū)別在于：機(jī)加工后夾砂為白色顆粒狀，大小同砂粒，多見于鑄件澆注位置的上表面皮下。夾砂的主要成分為SiO2，如澆注時(shí)涂層被沖破，涂料連同型砂混入鐵水進(jìn)入鑄件不排出而形成夾砂。由于夾砂是鐵水流動(dòng)中沖破型壁帶入型砂所致，邊澆注邊沖刷帶入，因而鑄件的其它部位往往也能看到夾砂。相比之下，鐵水熔渣一般在澆注初期進(jìn)入鑄型，其分布相對(duì)集中，而夾砂分布相對(duì)分散。同采用傳統(tǒng)砂型鑄造相比，消失模采用干砂造型，夾砂缺陷一般為分散分布的粒狀，很少為塊狀。模樣粘結(jié)膠縫不嚴(yán)密、澆注系統(tǒng)存在尖角、涂層太薄、局部漏涂、涂料強(qiáng)度低等是造成夾砂缺陷的主要原因。另外，澆口杯與直澆道頂口接觸的部位，如密封不嚴(yán)，干砂很容易從此處進(jìn)入直澆道隨鐵水進(jìn)入型腔形成夾砂。需要說明的是，夾砂的形成不僅僅是造型用砂，涂料、聚渣劑、澆口杯打結(jié)料進(jìn)入型腔形成的缺陷，一般也稱為夾砂。2.2防止夾砂缺陷的措施（1）保證涂層連續(xù)、均勻、完整：根據(jù)我國(guó)消失模鑄造原材料、工藝和負(fù)壓澆注的實(shí)際情況，小型鑄件涂層厚度一般控制在1～2mm為宜。澆注系統(tǒng)由于鐵水沖刷時(shí)間長(zhǎng)、沖力大，澆道涂層一般要厚于鑄件涂層，實(shí)際操作時(shí)可加厚一遍?？刂普麄€(gè)涂層不開裂、不破損、不漏白。（2）提高模樣粘接質(zhì)量：模樣與澆道粘結(jié)縫要嚴(yán)密，不存在開口和縫隙，防止涂料滲入接縫中。模樣與澆道連接處要圓滑過渡，避免澆道與模樣粘結(jié)部位存在尖角，造成澆注沖砂。（3）提高涂料強(qiáng)度：合適的涂料強(qiáng)度有利于抵抗鐵水沖刷，涂料配比中，耐火粘結(jié)劑與有機(jī)粘結(jié)劑合理搭配，使涂層具備良好的綜合強(qiáng)度，增強(qiáng)耐高溫沖刷能力。膨潤(rùn)土、硅溶膠、水玻璃等無機(jī)粘結(jié)劑有利于保持涂料高溫強(qiáng)度。（4