消失模鑄造澆注系統(tǒng)的考慮

1、消失模 鑄造澆注系統(tǒng)的考慮消失模鑄造的主要特點 : 泡沫塑料模樣 （EPS,STMMA 白模），干砂 （ 根據(jù)鑄件合金的性質(zhì)選用相匹配的型砂 ） 有石英砂、鎂橄欖石砂、 白云母石砂、鎂砂、鉻礦砂、寶珠砂 （融熔燒制 AL2O3 砂） ，少 數(shù)用 702 砂（ 石灰石砂 ） 等，真空泵吸氣 （配合鑄件工藝設(shè)計的需 要，鉆洞的夾層能排氣的砂箱 ） ，可上、中、下、底單向或綜合排 氣。消失模鑄造的特點，它比砂型或其他鑄造工藝更要影響其鑄件力學(xué)性能， 決定因素有 : 化學(xué)成分，白模的 C、H、N 等有機物分解的元素，直接與合金液接 觸，參與作用，比如增 C，冷卻速度 ; 由于采用干砂，因此其冷卻速度要

2、比砂型 （ 粘土砂型、樹脂砂型、金屬型 ） 要慢，影響鑄件基體的結(jié)晶，易成粗晶 ; 熔煉和 處理方法，由于以真空泵吸氣，吸氣速度過快過大，且集中在一處，宛如正火 ; 尤其澆注中，高碳鋼或低合金抗磨鑄件而產(chǎn)生過硬 （不能加工 ）或裂。消失模鑄造澆注系統(tǒng)在整個鑄造工藝過程中，它是將合金液直接引入鑄型 型腔，其進入的合金液速度、溫度 （ 溫度高低，熱場分布 ） ，渣、氣的排除等直 接影響著鑄件質(zhì)量，故澆注系統(tǒng)的設(shè)計除遵循砂型鑄造和熔模精密鑄造的原則 外，以它的特點還必要再考慮。1、熱量。砂型內(nèi)的白模澆注系統(tǒng) （ 直、橫、內(nèi)澆道 ） 和連接鑄件，必須融解、 裂解、分解、氣化掉，其整個空位讓合金液注入。

3、一般合金液的澆注溫度比砂 型鑄造提高 30-50 ，薄壁件至 80，使其提高溫度，有足夠的熱量來融化 掉所有白模。以提高 50澆注溫度 1500高錳鋼液澆注篩板為例，頂注 （ 直、 橫、內(nèi)澆道合一 ） ，如喉管澆口杯下接直、橫、內(nèi)澆道，澆道偏大、偏多，則進 入型腔的鋼液溫度過高、過快，使腔內(nèi)過熱，而產(chǎn)生的缺陷有 : 粘砂、化學(xué)粘砂、 涂層開裂、剝落造成脹砂、結(jié)疤、鼓凸、多肉等，塌砂、腔內(nèi)鋼液進入過速過 猛沖擊力過大，溫度又過高，使局部砂型潰崩、塌散，使鑄件報廢 ; 同樣的過熱 澆注溫度，而采用底注，直、橫、內(nèi)澆道截面過小、偏少，使鋼液進內(nèi)腔時速 度變緩變慢，時間又過長，促使溫度降低過甚，以致局

4、部地方白模完全干凈融 化，而產(chǎn)生的缺陷 : 皺皮、積碳、里皮、粘砂、物理機械粘砂，鋼液、砂、白模 分解殘余液、固物光亮碳和焦油，粘結(jié)在一起，難以清理，澆不到、缺肉、重 皮、夾渣、夾雜、夾氣 - 等等。所以必須要考慮對鑄件相適應(yīng)的澆注系統(tǒng)，直、 橫、內(nèi)截面積，以控制進入型腔的適當(dāng)?shù)乃俣?，溫度和熱場的分布，才能獲得 合格鑄件。2、渣、雜的排除。白模受合金液提供熱量后熱解形成一次氣相、液相和固 相。氣相主要由 CO、CO2、 H2、CH4和分子量較小的苯乙烯以及它們的衍生物組 成;液相由苯、甲苯、乙烯和玻璃態(tài)聚苯乙烯等液態(tài)烴基組成 ; 固相由聚苯乙烯 形成的光亮碳和焦油狀殘留物組成。其光亮碳、氣相、

5、液相形成熔膠粘著狀 ; 液 相二次分解形成二次氣相和固相，液態(tài)中二聚物、三聚物及再聚物，會出現(xiàn)粘 稠的瀝青狀粘液態(tài)，這些物質(zhì)在整個澆注系統(tǒng)流動過程中，會隨著合金液進入 型腔而形成夾渣、夾雜。因此在進入內(nèi)澆道前設(shè)法直、橫、內(nèi)澆道中端頭或兩 端留有集渣坑 （ 包） ，以利集中，因此內(nèi)澆道截面能扼制流速、流量，使渣檔在 橫澆道二端俘集 ; 進入型腔的合金液溫度具有一定流動性，以便讓渣上浮，同時 留出一定時間使渣能浮至液面 ; 內(nèi)澆口截面的大小、分布、角度，使進入型腔的 合金液不產(chǎn)生紊流，不利浮渣，而要平靜和穩(wěn)定的上升，利于浮出渣，最后將 這些渣雜納入冒口或設(shè)置集渣包中，所以澆注系統(tǒng)設(shè)計時必須仔細考慮

6、集渣排 渣等工藝措施。3、排氣。白模在高溫合金液的作用下進而熱解反應(yīng)，尤其1350-1550 急劇裂解，析出 H2可達 48%，聚苯乙烯熱解時析出氣體 （CnH2n,H2,CH4等） ， 800時 165-175cm3/g ， 1000時 500-518cm3/g ， 1200時 738- 689cm3/g，不同合金澆注溫度下的 EPS發(fā)氣量 : 鋅合金 450時， 25cm3/g，銀 合金750時， 40cm3/g，鑄鐵 1300時， 300cm3/g,，鑄鋼， 1550時 500- 600cm3/g。白模在澆注系統(tǒng)和模型中的量 （ 大小、結(jié)構(gòu)、形狀、重量及布置 ）起 著決定性作用，加上澆注

7、溫度、澆注速度，直接影響發(fā)氣量，由于發(fā)氣量在不 同溫度區(qū)間是不一樣的，首先控制好在澆注過程中的白模發(fā)氣量，澆注溫度過 高、速度又快，尤其是直澆道短粗，極易發(fā)生氣體爆發(fā)，再加上真空泵吸氣偏 小，造成反噴，危及安全，設(shè)計控制白模量 （密度、大小 ） ，使發(fā)氣平穩(wěn)有序 ;在 平穩(wěn)有序的澆注下，白模產(chǎn)生氣體和砂型中出來氣體和合金液析出氣體，及時 由真空泵吸出或通過澆注系統(tǒng)的冒口 （出氣冒口 ） 、集渣冒口逸出。必須協(xié)調(diào)好 真空泵從砂箱中的上、中、下、底部吸氣方向，和熱氣上升的規(guī)律，使氣體吸 排干凈，否則，砂箱底下吸氣，真空泵吸氣偏小，同時產(chǎn)生的氣體并不少，這 樣就出現(xiàn)鑄件某處斷面，熱氣上升，吸氣向下二

8、者相持而產(chǎn)生大量氣孔。4、型腔溫度場。澆注系統(tǒng)尤其是內(nèi)澆道的斷面積大小分布、多少，內(nèi)澆道 進合金液方向，位置側(cè)面四壁 ( 上、中、下、頂、底等六面的 ) 內(nèi)澆口，都直接 影響著型腔內(nèi)溫度場的分布均衡，對于要求均衡化凝固的鑄件比如低牌號鑄鐵、 球墨鑄鐵和小中件錳鋼 ( 無特別力學(xué)性能要求 ) ，其內(nèi)澆口務(wù)必在鑄件的壁薄處 均布進入 ( 鑄件重量大小、壁厚結(jié)構(gòu)差異、尺寸、體積等情況，使整個型腔合金 液的溫度場分布，左右、前后、上下均衡，便于同時結(jié)晶凝固 ( 時間不拉長 ); 對 于要求順序凝固鑄件如碳鋼、低合金鋼、中大高錳鋼、中大鑄鐵球鐵件等，內(nèi) 澆口的選擇要由頂注或底面進入，再設(shè)中、上的階梯澆注

9、橫、內(nèi)澆口進入，這 樣使型腔的合金液下面溫度低、上面溫度高，有冒口處溫度最高，便于順序凝 固和補縮 ; 也可設(shè)置鑄件型腔中 - 側(cè)內(nèi)澆口進入，分布時使一端 ( 斷面大小、多 少)溫度低，另外一端溫度高，再在高溫時設(shè)置集渣包、出氣冒口、冒口，以便 順序凝固，高溫端向低溫端鑄件補縮?？傊瑑?nèi)澆口設(shè)置是決定型腔溫度場的 關(guān)鍵，要獲得合格鑄件，必須遵循合金的凝固特征。5、澆注系統(tǒng)各單位截面積、冒口的設(shè)置按鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、大小、壁厚、尺寸、重量等初步確定其結(jié)構(gòu)形式， 目前一般仍按照普通砂型鑄造確定各單位截面積的比例和具體尺寸，實踐證明 各單位的截面積在一個較大范圍變化，均可獲得保質(zhì)鑄件。經(jīng)驗砂型計算

10、:(1) 、經(jīng)驗法，傳統(tǒng)砂型工藝，經(jīng)查表或經(jīng)驗公式計算后得到內(nèi)，一般再 增加 10%-25%即可，試后及時調(diào)整。(2) 、理論法，以水力學(xué)計算公式 F 內(nèi)=G/(Mt0.31 Hp)( 詳見有關(guān)書本 )采用封閉式 :鑄鋼件 :F 內(nèi):F 橫:F 直=1:1.1:1.2鑄鐵件:F內(nèi):F 橫:F直=1:1.2:1.4采用開放式 :F 內(nèi):F 橫:F 直=1:(1.1-1.3):(1.2-1.5)其內(nèi)澆口的大小、尺寸、形狀、方向 （ 角度） ，直接影響白模熔化，型腔合 金液進入速度、溫度 （ 熱場） 、流股動向，如果早期套用砂型鑄造中的三角澆口 或薄片澆口、搭邊澆口，其合金液容量少，散熱周邊面積多，

11、會急劇降低進入 型腔的合金液溫度，等于設(shè)置了卡脖子冷區(qū)，影響白模熔化，宜用變截面式的 內(nèi)澆口，但與白模 （鑄鐵模樣 ）連接處，內(nèi)澆口截面厚度應(yīng)小于鑄件壁厚的 1/2， 最多不能超過 2/3 ，太厚形成小熱節(jié)會產(chǎn)生倒補縮，使根部 （接合處 ）產(chǎn)生縮孔、 縮松甚至小渣、氣孔。內(nèi)澆道長度應(yīng)盡可能短，太長了，易損失合金流熱量， 還易在其中形成小死角區(qū)，影響流股，一般據(jù)鑄件大小 20mm-100mm。冒口設(shè)置: 冒口除了起補縮，獲得組織致密鑄件的常規(guī)作用外，還要有提高 鑄件最后填充部分合金液的溫度和集渣的作用，起著補縮和集渣的作用的冒口 又稱集渣冒口。設(shè)置原則:（1） 、應(yīng)放在可能產(chǎn)生縮孔或縮松的熱節(jié)處

12、或壁厚部位，以便凝固時提供補 縮;（2） 、在合金液最后充型的部位，既可逸氣、集渣，又可起到提高此處合金 液溫度的效果 ;（3）、白模死角區(qū)設(shè)置冒口，以便集渣，同時避免該處產(chǎn)生氣墊作用而造成 鑄件缺肉、輪廓不清晰。冒口形狀有 :球形、圓柱形、立方體形、長方柱形等 ; 有明冒口、暗冒口。 在消失模鑄造工藝條件下采用球形因表面積最小，容積大，凝固時間長; 造型常用暗冒口，使整個澆注過程保持在密閉的真空狀態(tài)，利用場地環(huán)保和衛(wèi)生。球形冒口尺寸據(jù)直徑、模數(shù) M=V體/A 表面積算得。至于集渣冒口不作要求， 便于白模切割粘結(jié)，但是不能過小，反起倒縮作用。對于消失模鑄造工藝設(shè)置冷鐵操作麻煩，非特殊情況少用6

13、、color=Red 耐火材料空心直澆道 : 當(dāng)鑄件較大較高，選定的直澆道直徑 60，又較長 （高）時1.5M，采用空心白模直澆道，而采用耐火材料空心管 （常 用陶瓷耐火管 ） 更具有其優(yōu)勢。 /color1）、優(yōu)勢 、澆注溫度降低少慢，保持合金液進入型腔溫度，其保溫性能好，減少 了合金液流股向干砂傳熱，相對地提高或保持了澆注溫度，使金屬液快速平穩(wěn) 充型; 、避免反噴，大型鑄件、組串、組模的中小件，直澆道截面大，又高（ 長 ） ，尤其在一定溫度區(qū)間發(fā)氣量大，往往產(chǎn)生反噴 ; 、克服掉砂，澆口杯下直澆道口上端、直澆道與橫澆道連接處，均無白 模，故不會引發(fā)掉砂、落砂、沖砂而出現(xiàn)白斑 （ 點，即 S

14、iO2） 的干砂進入鑄件 ; 、消除黑點。使合金液保持了減少損失熱量，更有利于型腔內(nèi)白模氣化、 裂解、液化、稀化而逸出涂料層外，從而避免了因熱量不足剩余的碳氫化合物 殘留在鑄件內(nèi)而成 黑點（ 焦炭點 ）甚至積碳、皺皮 ; 、防止夾砂。沒有了白模直澆道或白?？招闹睗驳溃l(fā)沖砂、落砂、 掉砂而產(chǎn)生夾砂，如果底部嵌入耐火陶瓷過濾網(wǎng)一片，將渣、雜堵在型腔外， 防止了夾砂 （ 渣、雜）; 、有利于型腔內(nèi)熱場，型腔內(nèi)合金液溫度相對提高，有充分時間給予凝 固，利于順序凝固設(shè)置補縮 ; 均衡化凝固熱場均布，也有利于浮渣、浮雜 ; 、減少廢品?？朔讼ｈT造常見一些缺陷，黑點、結(jié)碳、皺皮 （ 尤其 薄壁球墨

15、鑄鐵件 ）; 白點、白斑、夾砂、夾渣 （ 雜） 等引發(fā)廢品，提高了經(jīng)濟效益， 且耐火陶瓷管價格也不貴。（2） 種類和粘結(jié)、空心管種類供應(yīng)靈活優(yōu)惠 : 耐火材料陶瓷管生產(chǎn)廠家，有現(xiàn)存常備產(chǎn)品 供選擇; 也可以根據(jù)消失模鑄造廠家對澆注系統(tǒng)設(shè)定而 *，比如，圓形、方形、異形的直澆道，澆口杯下端均可定制配合緊密無縫接口，一般常用直澆道、橫 澆道、內(nèi)澆道均以方形、長方形為主，便于白模板材的切割而成。多見的澆口 杯和空心直澆道為一整體。、粘結(jié) （裝配）1） 、插入（ 嵌入）: 將漏斗型空心管下端插入長度 （深度） 橫澆道內(nèi)，將其挖去 1/3 白模，使陶瓷空心管放置在橫澆道坑 （園、方） 內(nèi)，斗端底面和插入外壁涂 上粘結(jié)劑，使二者粘結(jié)為一體 ;2）、套入: 空心管內(nèi)徑恰為白模直澆道外徑， （可略大一些，泡沫可壓縮 ）， 套入段不上涂料 ;3）、粘膠粘結(jié)，空心管端面、白模直澆道端面均為平面，