消失模铸造缺陷的影响因素及防止措施.

消失模铸造缺陷的影响因素及防止措施章舟1,唐锁云2,厉三于3,李京隆4(1.学林科技开发服务部铸造研究室,浙江杭州310012;2.凯斯特化工有限公司,浙江杭州311106;3.联发消失模成型设备厂,浙江富阳311404;4.宏金隆机械工程技术研究所,云南昆明650100摘要:详细介绍了引起反喷、气孔、尺寸超差、变形等消失模铸造缺陷的因素,分析了这些缺陷产生的原因,并给出了具体的防止措施;同时介绍了消失模铸造中干砂、震实台、砂处理及真空稳压系统的选用原则,浇注系统、浇注工艺、真空度的控制方法等;最后指出必须全方位严格管理,才能稳定地获得合格的消失模铸件。关键词:消失模铸造;缺陷;影响因素;防止措施中图分类号:TG249.5文献标识码:B文章编号:1003-8345(200604-0092-05FactorsCausingDefectsofEPCCastingsPreventionMeasuresZHANGZhou1,TANGSuo-yun2;LISan-yu3,LIJing-long4(1.FoundryResearchLaboratory,XuelinScienceandTechnologyService,Hangzhou310012,China;2.KaisiteChemicalCo.Ltd.,Hangzhou311106,China;3.LianfaEPCMouldingEquipmentsWorks,Fuyang311404,China;4.HongjinlongMechanicalEngineeringTechnologyInstitute,Kunming650100,ChinaAbstract:AdetaileddescriptionwasmadeonthefactorscausingdefectsinEPCprocessproductionsuchasmetalspraying,blowhole,toobigdimensiondeviation,deformation,etc.Thedefectreasonswereanalyzedandrelevantpreventionmeasureswereproposed.Theprincipleswereintroducedforselectingdriedsandsystem,joltingmachine,sandtreatingsystem,andthevacuumpressurestabilizingsystemforEPCprocessproduction.Thegatingsystem,pouringprocess,andcontrolmethodofnegativepressurewasalsodescribed.Itwaspointedoutthatqualifiedcastingscanbeobtainedstablyonlybyconductingstrictomnidirectionalmanagement.Keywords:EPCprocess;defects;influencingfactors;preventionmeasures据了解,该厂当时用的是敲三角试块看断口的办法来判断蠕化效果,这本来无可非议。但该厂现场采用的是底宽约20mm、高约30mm的三角试样,由于蠕墨铸铁的断面敏感性较大,如果这种三角试样断口出现芝麻点的话,可能铸件本体已出现片状石墨了;我们认为,采用这种三角试块来判断铸件本体的蠕化效果是欠妥的。我们认为,采用图4所示的三角试样将更能模拟铸件凝固。3结束语影响铸件质量的因素众多,诸如原材料、工艺、检测等等。在花费大笔资金去购置昂贵、先进的设备的同时,我们不能忽略基本而必要的控制手段,包括提供完整又能间接体现铸件特征的试块。缺少切实的分析数据是铸造不出精品的,整个过程将处于失控状态,或者合格品被误判成废品,造成生产成本的额外增加;或者等外品可能被当成合格品推向了市场,后果难以想象。以上两个案例表明,只有采用科学合理的试块才能客观的反映铸件真实的状态,才能保证生产过程中质量稳定的连续性。图4中等壁厚蠕墨铸铁件炉前三角试块Fig.4Suggestedwedgespecimenforon-spotcontrolofvermicularironcastingswithmediumthickness75A-A40AV型缺口A180!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!设备,仪表及其他Equipments,Instrumentsandmiscellanea消失模铸造缺陷有:铸铁件表面皱皮(积碳,铸钢件增碳,反喷、气孔,尺寸超差、变形,塌箱、溃型,粘砂,节瘤、针刺,冷隔(对火、重皮、浇不到(足,渣孔、砂孔、缩孔、凹陷及网纹,内部夹杂物,缩松、组织不均等,其主要影响因素如下。1白模(模样涂料1.1白模(模样常见缺陷及防止1.1.1模样成型不完整,轮廓不清晰产生原因:(1珠粒量不足,未填满模具型腔或珠粒充填不均匀;(2发泡的粒子粒度不合适,不均匀;(3模具型腔的分布,结构不合理;(4操作时进粒子不规范。防止措施:(1珠粒大小要与壁厚匹配,薄壁模样,应该用小珠粒(最好用EPMMA、STMMA粒子;(2调整模具型腔内结构及通气孔的布置、大小、数量;(3手工填粒时,适当震动或手工帮助填料;用压缩空气喷枪填料时,应适当提高压力和调整进料方向。1.1.2模样熔结不良,组合松散产生原因:(1蒸汽的热量、温度不够,熟化时间过长;(2珠粒粒度太小,发泡或发泡剂含量太少;(3珠粒充型不均匀或未填满模型。防止措施:(1控制预发泡粒子比重,控制熟化;(2增加通气的温度、时间和压力;(3改用粒度较小的珠粒。1.1.3模样外表正常,内部呈未曾熔结颗粒产生原因:(1蒸汽压力不足,没能进入模型中心或冷气充斥型腔;(2成型加热时间短,发泡剂含量太少;(4粒子过期变质。防止措施:(1提高模具的预热温度,且使其整体均匀;(2提高蒸汽的压力,延长成型时间;(3控制粒子熟化时间及发泡剂的用量;(4选用保质粒料。1.1.4模样熔融,软化产生原因:(1成型温度过高,超过了粒子的工艺规范;(2成型发泡时间太长;(3模型通气孔太多,太大。防止措施:(1降低成型发泡温度、压力;(2缩短时间;(3调整模具型腔通气孔大小、数量、分布;1.1.5模样增大,膨胀变形产生原因:(1模具未能充分冷却,温度过高;(2模样脱模过早,过快。防止措施:(1冷却模具,不烫手;(2控制脱模时间。1.1.6模样大平面收缩产生原因:(1冷速太快,冷却时间太短;(2成型时间过长,使模样大面积过热;(3模具过热。防止措施:(1控制冷速和冷却时间;(2减少成型时间;(3将模样置入烘箱(50~60℃内进行后处理,促其均匀,不使收缩过甚而凹陷。1.1.7模样局部收缩产生原因:(1加料不匀;(2冷却不均;(3模具结构不合理或模具在蒸缸中放置不妥当,局部正对着蒸汽进口处的热区。防止措施:(1控制加料均匀;(2调整模具的壁厚和通气孔大小、多少、分布的位置,以此控制冷速,使模具冷速均匀;(3改变模具在蒸缸中位置,避免局部地方对着进口处过热。1.1.8表面颗粒界面凸出产生原因:(1成型发泡的时间过长;(2模具冷却速度太快。防止措施:(1缩短成型发泡的时间;(2降低模具冷速或放在空气中缓冷;(3保证粒子的质量。1.1.9表面颗粒界面凹陷,粗糙不平产生原因:(1成型发泡时间太短;(2违反预发泡和熟化规范;(3发泡剂加入量太少;(4通气孔太小,数量、分布不合理。防止措施:(1延长成型发泡时间;(2缩短预发泡时间,降低成型加热温度,延长粒子的熟化时间;(3使用干燥粒子或相应合格珠粒;(4模具型腔通气孔大小、重量、分布要合理。1.1.10模样脱皮(剥皮微孔显露产生原因:模样与模具型腔表面发生粘合胶着。防止措施:加适当的脱模剂或润滑剂(如甲基硅油。1.1.11变形、损坏产生原因:(1模具工作表面没有润滑甚至粗糙;(2模具结构不合理或取模样工艺不妥;(3冷却时间不够。防止措施:(1及时加润滑油,保证模具工作表面光滑;(2修改模具结构,出模斜度,取模样工艺;(3延长模具冷却时间。1.1.12飞边、毛刺产生原因:模具在分型面处配合不严或操作时收稿日期:2006-05-09作者简介:章舟(1937.11-,男,毕业于东南大学(原南京工学院铸造专业,工程师,目前从事铸造新技术的应用推广工作。设备,仪表及其他Equipments,Instrumentsandmiscellanea未将模具锁紧闭合。防止措施:(1模具分型面配合务必严密;(2飞边可用披刀削去或用砂皮纸磨光(但务必保持模样尺寸。1.1.13模样含冷凝水产生原因:(1颗粒熔结不完全;(2冷却时水压过高和时间过长;(3发泡粒子较粗,成型加热时破裂成孔。防止措施:(1成型加热时蒸汽压力要适当;(2调整冷却水压力和时间;(3将模样放置在50~60℃烘箱或干燥室热空气中进行干燥处理。EPC必须要有合格优质的白模,模样与粒料(EPS、STMMA、EPMMA,模具,发泡、成型设备和操作工艺等密切相关,绝对不能有缺陷。1.2涂料消失模铸造用涂料有其特点:(1涂挂性能够很融合地浸涂和涂刷在白模的表面上,干燥或烘干后不分离起壳;(2流动性白模涂层表面要光滑平整,表面粗糙度、厚薄均匀度应一致。(3光洁性白模表面粗糙度影响铸件表面的粗糙度,白模表面务必涂敷专用模样表面修补涂料,光洁平滑涂膜。然后再挂耐火骨料的涂料,且与白模一起完全气化。表面光洁涂料和耐火涂料必须满足消失模工艺的要求。尤其是耐火涂料除了满足铸造工艺对涂料要求外,干燥烘干后必须具备一定的刚度、强度。白模分解时有利于气体迅速排出,所以对不同铸造合金务必选择匹配的原材料和涂料制作工艺与挂涂的操作工艺,才能防止因涂料引发的各种缺陷。2干砂和造型设备、砂处理、真空稳压2.1干砂和震实台2.1.1干砂(1耐火度取决于干砂种类和成分,一般石英砂(黄砂多用于铸铁件;对铸钢件和合金温度较高及厚壁铸件也可用锆英砂,对于高锰钢件宜用镁砂或镁橄榄石砂。(2透气性取决于颗粒的大小。直径大,透气性好;直径小,透气性差。形状以圆形为好,多角棱形的差。大件用20/40目(或20目、更粗,小件用40/70目(或70目,更细。(3水分干砂中应小于1%,水分太多极易引发许多铸造缺陷,如反喷、气孔、表面微孔等等。(4温度干砂温度应低于30~60℃,砂温太高易使白模在造型震实过程中变形、扭曲、凹陷。(5紧实度取决于干砂的密度和充填方式(震动强度、干砂的形状和颗粒度(粗细。直接影响着真空泵吸气的透气性,影响铸件表面的碳黑,增碳等。2.1.2震实台它的作用是使干砂产生无定向振动,充满白模(组串、簇群内外并达到一定紧实度的砂型且不损害白模(泡塑模样状态。(1有效振动紧实干砂又不损害白模的造型。采用高频低幅振动,频率30~80HZ(1800~4800r/min,并根据不同白模布置在充型过程中调整频率。振幅一般0.5~1.5mm,振动加速度1~2g。(2振动模式根据白模(不同铸件应有各种模式,垂直振动和两个方向的水平振动,也可以采用一个方向的振动(如平衬板垂直布置,磨球组串,也可实施三个方向振动(三维振动、上下左右前后振动,如阀体、六通、复杂泵体等。(3足够的弹性支撑能力震实台支撑力应大于砂箱+型砂+台面的重量总和。如果震动台的举重力(支撑力小于工作时总重量之和,则影响造型或根本无法成型甚至松散干砂,严重影响铸件质量。震动台激振器要具有足够的激振力,使其达到要求的振幅和振动加速度。激振源应多点设置,以产生三维方向的往复式(无方向性振动,以免造成型砂定向流动,致使白模受损及变形。(4震动台性能震动台应有足够的强度,刚度和抗振动疲劳结构措施;台面有合适砂箱的尺寸和装卡砂箱的机构;震动造型操作时噪音小。2.2砂处理干砂粉尘大、降温慢、工人填砂工作强度大,要实现连续的快速生产,必须要有砂处理系统及设备。型砂筛分除块、除粉尘、保证干砂良好的粒度状态;磁选去除金属杂