消失模鑄造常見缺陷的分析與防止

1、消失模鑄造常見缺陷的分析與防止2010-07-23 18:35:56| 分類： 默認分類|標簽：|字號大中小 訂閱1 .鑄鐵件表面皺皮（積碳）鑄件表面有厚薄不同的皺皮，有波紋狀、滴瘤狀、冷隔狀、渣狀或夾氣夾雜狀等。波紋狀較淺，其余皺皮則較厚、較深。其表面常呈輕質發(fā)亮的碳薄片（光亮碳膜），深凹溝陷處充滿煙黑、碳黑等。皺皮的厚度為 0.1 1.0mm，甚至超過 10mm，導致鑄件報廢。這種缺陷往往在鐵液最后流到的部位或液流的冷端”部位。大件出現(xiàn)在上部；15-20mm 現(xiàn)在側面或鑄件的死角部位，這與澆注系統(tǒng)（頂注、底注、側注、階梯注）有關。當 1350-1420 C 的鐵液注人型內時，EPS 或 S

2、TMMA 料模急劇分解，在模樣與鐵液間成氣隙， 料模熱解形成一次氣相、液相和固液氣相主要由CO,CO2,H2,CH4,和分子量較小的乙烯及其衍生物組成；液相由苯、甲苯、乙烯和璃態(tài)聚苯乙烯等液態(tài)炷基組成；固相主要是由聚苯乙烯熱解形成的光亮碳和焦油狀殘留物組成，因固相中的光亮碳與氣相、液相形成熔膠粘著液相也會以一定速度分解形成二次氣相和固液 態(tài)中的二聚物、三聚物及存在再聚合物，這當中往往會出現(xiàn)一種粘稠的瀝青狀液體，這種液分解物殘留在 涂層內側，一部分被涂層吸收分在鑄件與涂層之間形成薄膜，這層薄膜在還原（CO）氣氛下形成了細片狀或皮屑狀、波紋狀的結晶殘?zhí)技垂饬撂?，此種密度較低（疏松）的光碳與鐵液的潤

3、濕性很差，因此在此鑄件表面形成碳沉積（皺皮）。A,影響因素（1）泡塑模樣：模料 EPS 比 EPMMA,STMMA 更容易形成皺皮，因為 EPS 含碳量比后二者高，其中 EPS含碳 92% , STMMA（苯乙烯一甲基丙烯酸甲脂共聚樹脂）含碳 69.6% , EPMMA（可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲脂）含碳 60.0%;此外，模樣密度越高體積越大，分解后液相產(chǎn)物越多，越容易產(chǎn)生皺皮。（2）鑄件材料成分的影響：含碳低的鑄鐵件（合金鑄鐵），模型分解產(chǎn)物中的碳可以部份溶解其中，不易產(chǎn)生皺皮；含碳高的鑄鐵（球鐵）最易形成皺皮缺陷。（3）澆注系統(tǒng)影響：澆注系統(tǒng)對鐵液充型流動場及溫度場有著重大影響，直接決定著EP

4、S（EPMMA,STMMA）模料的熱解產(chǎn)物及其流向；加大直、橫、內澆道截面積，易產(chǎn)生皺皮（模料量增多）。頂注要比底注出現(xiàn)皺皮幾率小，頂部冒口有利于消除皺皮。（4）鑄件結構影響：鑄件的體積與表面積之比（模數(shù)）越小，越有利于模型熱解產(chǎn)物排出，皺皮缺陷產(chǎn)生傾向越小。（5）澆注溫度的影響：隨著澆注溫度的提高模料熱解更徹底，氣相產(chǎn)物比例增加，液、固相產(chǎn)物減少，有利于減少或消除皺皮現(xiàn)。（6）涂料層及型砂透氣性的影響： 涂層及型砂透氣性越高， 越有利于模型熱解產(chǎn)物的排出， 減少了形成 皺皮傾向，因此，涂層越薄、涂料骨料越粗，型砂粒度越粗，越有利于排氣，減少皺皮出現(xiàn)。（7）負壓度影響：實踐證明，隨鑄型負壓度提

5、高，皺皮缺陷減少或消除。因為負壓度越高，充型速度越快，澆注時間變短，致使低粘度的液相產(chǎn)物來不及轉變?yōu)楦哒扯纫合喾纸猱a(chǎn)物，光亮碳出現(xiàn)減少；負壓度越高，越有利于模樣熱解產(chǎn)物通過涂料層進人砂層，越有利于減少皺皮形成或出現(xiàn)。（8）工藝參數(shù)配合的影響：澆注溫度，澆注速度，真空度等工藝參數(shù)配合不當會引起皺皮。當澆注速度加快時，流股變粗，如果沒有相應提高真空度，常會出現(xiàn)皺皮。B.防止措施(1) 采用低密度 EPS 或 EPMMA 作模樣材料；較大的鑄件或直澆道，可采用空心的模樣和直澆道以減少發(fā)氣量，模料密度 0.0160.022 gcm3 為宜。(2) 澆注系統(tǒng)應保證鐵液流動平穩(wěn)、平衡、迅速地充滿鑄型，以保

6、證泡沫塑料殘渣和氣體逸出型腔外 或被吸排入涂層和干砂空隙中，盡量減少澆注過程中鐵液流熱量的損耗，以利加速模料氣化。采用頂注和側注雖不易出現(xiàn)皺皮，但會產(chǎn)生內部富碳缺陷(因為下落的鐵液流易將模樣分解后的殘留物卷入)；底注能減少鑄件內部富碳缺陷，但易在頂面，特別是厚大部位造成皺皮。對于高度不大的小鑄件宜采用頂注，大件 宜采用階梯式側注，并保證內澆道由下而上逐層進鐵。在頂端或殘余物擠至死角處設置集渣冒口，或加大切除量，將皺皮集中去除。(3) 提高澆注溫度和澆注速度，使鐵液有充分熱量將模料氣化，減少其分解物中的固相、液相及玻璃態(tài)成分。鐵液澆注溫度宜比砂型鑄造高30-80 C，或再高些，對于負壓干砂消失模

7、鑄造鐵液澆注溫度以1420 I 480 C 為佳。澆注液流股由細、小，變粗、大，再轉細、小。收包時，冒口要補澆。(4) 合理地控制負壓度，由于負壓缺氧，澆注時模料將主要發(fā)生氣化，而很少燃燒，使發(fā)氣量大為降低 104 g 泡沫塑料模在空氣中 1 000 C 燃燒時生成 1000 L 氣體;在缺氧條件下只產(chǎn)生 100L 氣體。并且，氣 體產(chǎn)物能及時通過干砂型被抽去，鐵液與模樣之間的間隙壓力降低，鐵液充型速度加快，有利于模樣分解。(5) 提高涂層的透氣性。 涂料的透氣性取決于涂料中耐火材料的粒度、 配比及涂層厚度， 好的涂料涂 層在 0.51.0mm 已具有足夠強度并有良好的透氣性。涂層過厚會使透氣

8、性下降，逸氣通道受阻，易產(chǎn)生 氣孔、皺皮等缺陷。球墨鑄鐵件涂料不能加入有機物將其烘干而提高透氣性，因為涂料中存在著有機物的殘余，增加了 C,H2 含量反而易致氣孔或皺皮。(6) 降低鑄鐵碳當量，減少自由碳數(shù)量，配料時盡量按標準化學成分下限熔煉鐵液。型砂可采用具有氧化性能脫碳的 702 砂。影響皺皮缺陷的因素是多方面的， 應緊緊抓住有利于泡沫塑料模氣化這個中心因素， 綜合考慮各方 面影響問題。制定出最佳工藝來保證獲得無皺皮的優(yōu)質消失模澆注鑄鐵件。2 .反噴(嗆火)澆注過程中，由于氣體模熱分解發(fā)出氣體量過大，引起噴火或噴金屬液，導致鑄件報廢。防止方法是：(1)EPS 模樣密度控制在 0.0130.

9、022 g cm-3,模樣要干燥，上涂料后要干燥，減少水分含量和發(fā)氣量。(2)增加涂料透氣性，調整好涂層厚度 (0.51.0mm 為宜)以便模樣裂解后氣體及時逸出。(3)控制干砂透氣性粒度以20 / 40 目為佳，切忌不同粒度干砂混用，降低透氣性；砂箱以五面(四側面和底面)抽氣結構為最佳。同時要控制負壓度(真空泵吸氣)，在真空缺氧條件下，澆注時模樣將主要發(fā)生氣化，而很少燃燒，使發(fā)氣量大為降低。(4)控制澆注溫度和澆注速度以金屬液的熱量來保證模樣氣化，同時在模樣大量生產(chǎn)氣體時的 8001200C 溫度范圍控制澆注速度，以免澆注速度過快，促使裂解氣體大量迸發(fā)。(5)設計合理的澆注系統(tǒng)，保證金屬液充

10、型平穩(wěn)、平衡、迅速地充滿鑄型模樣，以保證模樣裂解氣體 逸出型腔之外而被吸排出去；采用頂注、底注、側注、階梯澆注時，要注意在氣體、焦狀體，殘余物到達的死角處或頂端設置氣眼、集渣冒口或加大切除量。3.氣孔(1)過程中產(chǎn)生紊流， 或頂注、側注情況下，部分模樣被金屬液體包圍后進行裂解，所產(chǎn)生的氣體不能從金屬液中排出，就會形成氣孔，這種氣孔大而多，并且內表面有碳黑。防止措施：改進工藝，使鐵液平穩(wěn)充型，不出現(xiàn)紊流；提高澆注溫度，提高負壓度(如果產(chǎn)生紊流引起氣孔，降低負壓度 );提高涂層和型砂透氣性。(2) 模樣含有水分、涂層干燥不良或發(fā)泡劑里含量過高，澆注時會產(chǎn)生大量氣體而引起氣孔。防止措施:模型必須要干

11、燥，(按模料發(fā)泡制模工藝特性操作)；涂層必須干透。(3) 模樣粘合劑過多引起氣孔。防止措施:選用低發(fā)氣的模型粘結劑；在保證粘牢前提下，用粘膠量越少越好。(4) 澆注時卷入空氣形成氣孔。如澆注時直道不充滿，就會卷入空氣，這些氣體若不能及時排出，就 會引起氣孔。防止措施：采用封閉式澆注系統(tǒng)，澆注時，保澆口杯內有一定量的金屬液，以保證直澆道處充滿狀態(tài)，此外采用空心的直澆道模，減少發(fā)氣，對防止氣孔亦有利。4 .鑄件尺寸超差、變形及防止影響因素有：鑄件本身的結構、形狀和大小，重量的分布情況、制模過程、造型和澆注等。其中組 模過程和造型過程的影響最大。A.泡沫塑料模的制作工藝對尺寸精度影響(1)模具質量的

12、影響模具尺寸精度直接影響鑄件尺寸精度。為此正確選擇收縮率，準確確定型腔尺寸(可在試模后及時修正，使模樣誤差小于 0.05mm),對模具型腔和鑲嵌件要進行精整和拋光以達到精確尺。此外，要正確選擇 取模方法(方向、位置)，防止出模樣時使其變形。(2)模料和制模工藝的影響。成形后模樣的冷卻程度會影響模樣的尺寸穩(wěn)定性，為此，取模前應使模 樣充分冷卻，發(fā)泡終止，以得到尺寸穩(wěn)定的模樣，并防止頂出模樣時模樣變形。泡沫冷卻會引起內部孔隙 中的水和戊烷凝結，而使泡沫模樣小于模具尺寸，一般約小0.4%(0.3%-0.5%),對此應有所考慮。取出模樣的干燥程度直接影響著鑄件尺寸的穩(wěn)定性，泡沫塑料模的干燥過程稱熟化。

13、為穩(wěn)定模樣尺寸，提高生產(chǎn) 率，可將取模后的模樣在 60-70 C 下干燥 2-8 h,干燥時間不同的模樣實際尺寸也不完全相同，因而影響鑄 件尺寸精度。用不同尺寸珠粒 EPS 制模，也將造成模樣收縮不同而引起尺寸波動，應控制 EPS 珠粒的大 小(對 EPMMA,STMMA 珠粒更要注意控制)。預發(fā)珠粒齡期(預發(fā)珠粒熟化時間稱預發(fā)珠粒齡期)，不同的預發(fā)珠粒其發(fā)泡劑戊烷含量不同，齡期長則戊烷含量少，模樣成形時質量就差，但成形后模樣收縮也小。生 產(chǎn)中應控制預發(fā)珠粒齡期，一般應為212 h ,預發(fā)珠粒齡期控制不嚴，模樣尺寸則波動較大，質量也難以保證確定。模樣密度、制模方法和壓力的影響，密度較高的模樣比密度低的線收縮量小(但發(fā)氣量大);常規(guī)方法制模其收縮量大于冷卻時使用負壓方法的模樣收縮；制模時使用較高的蒸汽壓力可減少模樣熟化的收縮量。粘結劑的質量，粘結操作工藝，胎具的定位等都會影響粘結組合后