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行业百（bǎi）科
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夹（jiá）砂是（shì）一（yī）种“膨胀（zhàng）缺陷”，有“鼠尾”、“沟槽”和“夹砂结疤（bā）”三种（zhǒng）形式，其特征是：铸铁表面有夹着砂子的细小纹路．条状沟槽（cáo）以及结疤状凸起（qǐ）物高（gāo）温铁水（shuǐ）的冲刷和烘烤的热作用使砂型（xíng）发（fā）生水分迁移和（hé）体积膨胀，致使表层翘（qiào）起，挑起（qǐ）和开裂（liè），这就是夹砂形成的机理。 1、制型砂的质（zhì）量 型砂的质量必须控制。在这方面防止夹砂的对（duì）策有（yǒu）：选用粒度（dù）分散、形状不规则的原砂，湿型采（cǎi）用钠质膨润土或对（duì）钙质膨润（rùn）土（tǔ）进行活化处理（lǐ），适当（dāng）增加膨润土（tǔ）的用（yòng）量和减少型砂的（de）含水量，加入适量的煤粉（fěn）、重油、沥青粉、细木（mù）屑等“缓冲剂”、去（qù）除旧砂中的粉尘（chén）、保证型砂的混辗质量等（děng）。 2、选择合理的造型工艺 造（zào）型工艺是否合理对铸件产生（shēng）夹砂有很大影响。铸件的浇铸时（shí）间和浇铸位置、铁水的（de）上升速度（dù）、铸型的种类等必须选（xuǎn）择适当。 （1）采用快速浇（jiāo）铸 砂型（xíng）的表面总是要发生膨胀的， 因此防止（zhǐ）夹（jiá）砂的（de）决（jué）定因素（sù）是铁水是否能迅速覆盖和触及砂型的（de）表面，并（bìng）对砂型产生一定的压力。快（kuài）速浇注能使铁水在（zài）铸（zhù）件产生夹砂的“临界时问（wèn）”之前充（chōng）满铸型，不给予砂（shā）型（xíng）产生膨胀和形成高水区的充分时间（jiān）。有人（rén）用高速摄影机观察到（dào）：如果上（shàng）砂型受烘烤后在局部发生垂下的瞬间，铁水（shuǐ）能立刻（kè）触（chù）及，则铁水（shuǐ）有（yǒu）可能把垂下的砂块（kuài）托回原处（chù）。由（yóu）此（cǐ）可见， 快速浇铸（zhù）能利用铁水的（de）压力来对付砂型的膨胀。 浇铸（zhù）速度的（de）快慢（màn）主要取决（jué）于浇口截面的大小。灰铸铁件（jiàn）浇（jiāo）口截面如（rú）用下面的简易计算公式计算，能实现快速浇注。 平面较大（dà）的铸件M取0.8~1.2；平面很大、薄壁的铸件取1.2~1.5；湿（shī）型件宜取中、上限。 生产实践征实，上述公式是可靠的，如果铸件存（cún）在（zài）夹砂缺（quē）陷（xiàn），必须检（jiǎn）查该铸件所用的浇口截（jié）面积是（shì）否在“快浇”的范围之中。对于大平面的铸件宜用尺寸较大（dà）的浇口杯，多（duō）道薄片状的内（nèi）浇口或是（shì）缝隙浇口．使铁水迅速、平稳、不（bú）间断地盖住所浇到（dào）的平面（miàn），避（bì）免砂型（xíng）局部过热。浇口比例（lì）常用半封闭或开放式。 （2）提高铁水的上升速度（dù） 铁水在砂型中应有较高的上升速度，以减低上砂（shā）型受烘烤的程（chéng）度（dù）铁水的上升速度与浇注方案（àn）有关。自（zì）下（xià）而（ér）上充型的倾斜（xié）浇铸方法（一般（bān）倾斜3°--15°）。能避（bì）免（miǎn）分散的铁水流，利于（yú）砂型的排气、减少（shǎo）铁水对（duì）砂型的热幅射和（hé）提高铁（tiě）水（shuǐ）的上升速度。而平傲立浇（jiāo）的工艺则更能显著提高铁水的上升（shēng）速度（dù）。 （3）选用恰当的浇铸（zhù）位（wèi）置 铸件（jiàn）的浇铸位置必须有利（lì）于铁水平稳（wěn）充型和（hé）型（xíng）腔气体的排除，否则，会导致夹砂的缺陷（xiàn）。 （4）采用适（shì）宜的铸（zhù）型 根据（jù）铸件的大小选（xuǎn）择适（shì）宜的铸（zhù）型。湿型一般（bān）适用（yòng）于小件和（hé）平面（miàn）不大（dà）、壁不厚的中件对于中、大的板（bǎn）类和厚壁件宜采用表干型和千型（xíng）。一些大（dà）型平板可用热膨胀小（xiǎo）、导热性（xìng）好和热容量高和石墨粉砂或耐火（huǒ）砖作下型（xíng），既能重复使用（yòng），又（yòu）能有效地防（fáng）止（zhǐ）夹（jiá）砂。 （5）增加砂型的（de）排气 及（jí）时地排除型腔的（de）水蒸（zhēng）汽及其它气（qì）体能有利于铁水（shuǐ）的快速（sù）充填和减（jiǎn）轻高温气流对砂（shā）表层的起拱作用，有益于降（jiàng）低（dī）水分凝聚区的水量和使其（qí）位置内移。因（yīn）此（cǐ）在砂（shā）型上多（duō）放明出（chū）气冒口，分散（sàn）排气（qì）是十分重要的。 3、确保砂型的（de）制造质（zhì）量（liàng） 砂（shā）型的制造（zào）质量涉及（jí）产（chǎn）生夹（jiá）砂的“临界时间（jiān）”。如何精细地造型，提高砂（shā）型的（de）整体（tǐ）强（qiáng）度，是防止夹砂的关键。 （1）舂砂要紧（jǐn）实和均匀（yún） 砂型应舂得紧实均匀，避免局（jú）部过紧和分层。湿型不要（yào）求过高的紧实度，而表干型和下型（xíng）应（yīng）有足够的紧实（shí）度。大型铸铁件（jiàn）防止（zhǐ）夹砂（shā）的经验是：“人工（gōng）用直径10-15 mm粗的钢钎（qiān）都无法插进砂型”。由此可（kě）见防止（zhǐ）夹砂（shā）要注重砂型的刚性当（dāng）然增（zēng）加（jiā）砂型紧实度会影响砂型排气（qì），与之相应的（de）重要（yào）手段是多扎（zhā）气眼（yǎn）， 并（bìng）尽可能接近砂型表层造型时要注意（yì）砂箱的箱带和挂钩不能离型面太近，芯骨也不（bú）能距砂（shā）芯表面过（guò）近（jìn），因为会（huì）引起舂砂不均（jun1）舂（chōng）砂时（shí）首层填（tián）砂不可（kě）过薄，特（tè）别是在模（mó）型表层木板较薄时，木板的弹性（xìng）会使砂型分层。刮板的造型操作（zuò）要特别小（xiǎo）心（xīn）， 以墁刀（dāo）削砂成型为主，刮板刮砂时不能过（guò）分用力， 以免使砂（shā）型分层（céng）。 （2）细（xì）心修型和上（shàng）好涂（tú）料 修（xiū）型（xíng）时不能过度地修磨砂（shā）型， 这（zhè）样易把（bǎ）水分引到砂型表面，形成硬块且（qiě）与（yǔ）本体分离。砂型损坏之处要（yào）划毛后修补，不宜刷水（shuǐ）过多。浇口附近、凸台边缘、大（dà）平（píng）面及铁水断续（xù）流经的部位应（yīng）插钉加固（gù）。插钉呈梅花（huā）状，使（shǐ）砂型有一个整体的强度。涂料是（shì）砂型的保护层，要上好。修型后宜让砂型（xíng）阴干一段时（shí）间再上涂料，以（yǐ）利涂料的（de）渗透。涂料刷两遍（biàn），上浓涂（tú）料，并（bìng）用墁（màn）刀压一遍，第二遗上较稀一点的涂料。 （3）控制（zhì）烘（hōng）干（gàn）范（fàn）围 砂型干燥不好（hǎo）也容易产生夹砂。为此砂型应有正确的烘干范围（wéi）。干燥炉开始（shǐ）不能升温（wēn）过快（kuài），否则会使砂型外层存在较大的温度差，以致开裂。保温要有充（chōng）裕（yù）的时间，以确保砂型烘干透（tòu）彻。配箱（xiāng）后（hòu）应（yīng）尽快浇注， 以免返（fǎn）潮。 4、搞好浇铸（zhù）工艺和操（cāo）作 为了防止夹砂缺陷（xiàn），在浇铸工（gōng）艺方面，应在保证不出现其（qí）它缺陷的前提下，力求用较（jiào）低的浇铸温（wēn）度，在浇铸操作上，应避免（miǎn）断流和尽量用较（jiào）快的速度浇铸。
+查（chá）看全文27 2020-04
对目前国内精铸行业中（zhōng）广泛应用的4种制壳工艺的特点进行（háng）了分析对比。从精铸件质量比较，水（shuǐ）玻璃（lí）型壳较差，复合型壳、硅溶胶-低（dī）温蜡（là）型壳次之，硅溶（róng）胶一中温（wēn）蜡型壳zui好。而（ér）从制壳成本比较（jiào），水玻璃型壳zui低，硅溶胶（jiāo）一中（zhōng）温蜡型（xíng）壳（ké）zui高。对（duì）这（zhè）4种制壳工（gōng）艺分别提出了改（gǎi）进措（cuò）施。 目前国内精铸件生产中广（guǎng）泛采用的制壳工艺有以下（xià）4种： A．水玻璃型壳（ké）； B．复合型壳； C．硅溶胶型壳(低温蜡)； D．硅溶胶型壳(中（zhōng）温蜡)。前3种方（fāng）案均使用低温蜡(模)。 我公（gōng）司4种工艺兼（jiān）有（yǒu），以（yǐ）充分满足市场对（duì）精铸（zhù）件质量、价位的不（bú）同需求（qiú）、增加市（shì）场竞争力（lì）和适应力（lì）。 1、水玻璃（lí）型壳 这一工艺在（zài）国内已有近50年（nián）的（de）生（shēng）产历史（shǐ），其厂（chǎng）点数至今仍占我国（guó）精铸（zhù）厂（chǎng）家的75%以上。经过精（jīng）铸界同仁个半世纪的不懈努力，水玻璃型壳（ké）工艺的应（yīng）用和研究已达到了很高水平。 多年来由（yóu）于背层型壳耐（nài）火（huǒ）材料（liào）的（de）改进和新（xīn）型硬化剂的推广应（yīng）用，水玻（bō）璃型壳（ké）强度有（yǒu）了（le）成倍增长。铸件表面质量、尺（chǐ）寸精度及（jí）成品率（lǜ）有了很大提高，目前仍占很大的市场份额，并替代国外砂铸件成批出（chū）口。 低（dī）廉的（de）成本、zui短的（de）生（shēng）产周（zhōu）期、优良的脱（tuō）壳性能及高透气性至今仍是其他（tā）任何型壳（ké）工（gōng）艺所（suǒ）不及（jí）的优点（diǎn）。但铸件（jiàn）的质量，包括表面（miàn）粗糙度、缺陷（xiàn）数量、尺寸精（jīng）度、成品率、返修率等均比其（qí）他3种（zhǒng）工艺要差 1.1存在的主要问题 (1)水玻璃粘结剂固有的缺点是（shì）Na2O含量（liàng）高，型（xíng）壳高（gāo）温强（qiáng）度、抗蠕变能（néng）力远不（bú）及（jí）硅溶剂型壳(只有（yǒu）它的1/30-1/50)。加（jiā）之（zhī）面层耐火料采（cǎi）用（yòng）了价低质次、粒度级配不（bú）良的石（shí）英砂(粉)，硬（yìng）化剂（jì）至今（jīn）仍限于使用氯化氨，因而必然不能获得高质量的（de）精铸件。 (2)型壳生产条件差，缺乏严格的生产过（guò）程及参数的控制。由于硬化剂的（de）强腐蚀（shí）性，除尘设备的简（jiǎn）陋，很少车间有恒温（wēn）、恒湿（shī）、除尘的生产环境。影响（xiǎng）型壳（ké）和铸件质量的涂料配制、硬化、风干（gàn）、脱蜡等工序，极少（shǎo）按行业规（guī）定的操作（zuò）规（guī）范严格控制。如定期检（jiǎn）测涂料粘度、涂片重、硬化（huà）剂浓度、pH值等。型壳（ké）风干处的温度、湿度、风速等更是（shì）不加（jiā）控制，故常在高、低温或梅（méi）雨季（jì）节（jiē）发（fā）生批量（liàng）报废（fèi）的质量事故。总之（zhī），大部分工厂停留在手工作坊阶段，靠技艺而不是靠科学的质量（liàng）管理进行生产（chǎn）。这是水玻璃型壳数（shù）十（shí）年来铸件质（zhì）量不稳定、废品率、返修率高的重要（yào）原因（yīn）之一。 1.2改进方（fāng）向 (1)采用高纯度的硅（guī）微粉(脉石英（yīng）)代替（tì）常用的低品位的（de）石英砂粉（fěn）作面层耐火材料，并应用“双峰（fēng）”型粒度级（jí）配的圆形石（shí）英（yīng）粉配制面层涂（tú）料。不仅可提高（gāo）面层（céng）型壳的热化学稳定性（xìng），而且可以获得高粉（fěn）液比涂料。我（wǒ）厂用模数为3.4、密度为1.28g/cm3的水玻璃（lí）配料（liào），粉（fěn）液比可达到1.4。硅微粉的技（jì）术要求见。 经湿法球磨、单槽沉淀、磁选及离子高纯水处（chù）理，自然形（xíng）成圆（yuán）形，双峰粒度级配，这种高纯低杂质（zhì）的（de）粉（fěn）粒（lì），比人工级配更理想。已在我公司实际应（yīng）用，效（xiào）果良好。 (2)加（jiā）强制壳（ké）工序的现（xiàn）场（chǎng）质量管理，按行业标准（zhǔn）操作。同时应将涂料、撒砂（shā）、硬化场地与型壳（ké）干燥间隔离。后者控制温度、湿度，前者加强除尘、防腐，从而有利于型（xíng）壳质（zhì）量的稳定及改善操作环境。 (3)采（cǎi）用石英（yīng）-硅溶胶型壳代替一、二层石（shí）英-水玻璃型壳，彻（chè）底（dǐ）取消（xiāo）面层（céng）和过渡层的水玻（bō）璃及（jí）氯化氨（ān）硬化剂。计算表明铸（zhù）件成本仅增（zēng）加0.46元/kg，而制壳生产周期与水玻（bō）璃型（xíng）壳基本相同。 2、复（fù）合型壳 为（wéi）克服（fú）上述（shù）水玻璃（lí）型壳的（de）缺点，目（mù）前不少（shǎo）工厂将一、二层改用锆英石（shí）及莫来石-硅溶胶型（xíng）壳。背层仍采用原有水玻璃型壳工艺（yì）。它是结（jié）合（hé）硅胶型壳（ké）的（de）优良的表面质量和水玻璃低（dī）成本、短周期（qī）的优点的一种改进方案。与水玻（bō）璃型壳相比，其铸件表面质量有了很（hěn）大提高（gāo），表面粗糙度（dù）降低（dī）、表面缺陷减少、返修率下降。可应用于不锈钢、耐热钢（gāng）等高合金钢。生产周期则比低温蜡-硅（guī）溶胶型壳短得多（duō），与水玻璃型壳相近。 2.1存在的主（zhǔ）要问（wèn）题 (1)由于背层保（bǎo）留（liú）了水（shuǐ）玻（bō）璃粘结剂（jì），故其（qí）型壳整体高温（wēn）强度、抗蠕变能力（lì）比硅溶胶型壳低。其型焙（bèi）烧温度只（zhī）限于（yú）950℃以下。900℃以后型壳变形量（liàng）增加（jiā）了30%。而硅（guī）溶胶（jiāo）型壳焙烧温度可达（dá）1000-1200℃，在1000℃以前型（xíng）壳不变（biàn）形。故复合型（xíng）壳浇（jiāo）注的铸件尺寸精度(包括（kuò）形位公差)均（jun1）比不（bú）上硅溶胶型壳。往往在（zài）浇注大型（xíng）(10kg以（yǐ）上（shàng）)铸件时要采取（qǔ）增加硅溶胶型壳（ké）层数的方法(一般至少增加2层)以求获得高的高温强度（dù）及防止铸件变形。 (2)由于型壳前2层（céng）是影（yǐng）响型壳透气性（xìng）的主因（yīn），由水玻（bō）璃型壳（ké）改（gǎi）为硅溶（róng）胶后，型壳（ké）的整体透（tòu）气性大（dà）幅降低，在（zài）焙烧温度较（jiào）低、保温时间不够长时，常会造成铸件（jiàn）气孔及（jí）浇不足、冷隔（gé）等缺陷（xiàn），故复合型壳较难应用于薄壁(δ≤3mm)件、小件及特小件(小于（yú）50g)。又（yòu）因型（xíng）壳高温（wēn）强度不及硅溶胶（jiāo）型壳，更易造成上（shàng）述废品。总之，复合型壳（ké）的透气性不如水玻璃型壳（ké）也（yě）不如硅溶胶型壳。 (3)复合型壳铸件质量稳定性比水玻璃（lí）好（hǎo），但（dàn）远不如硅溶胶型壳。其背层（céng）仍（réng）保留水玻璃粘结剂，为降低（dī）成本仍采用价（jià）格（gé）较低、质量不稳定的耐火材料（liào），如粘土、颗粒粒砂等，且在制壳工艺控（kòng）制（zhì）方面与水玻璃型壳相同，导致铸（zhù）件（jiàn）质（zhì）量（liàng）稳定性差。尤（yóu）其是（shì）10kg以（yǐ）上的大（dà）件（jiàn）及1kg以（yǐ）下的小（xiǎo）件，废品率及返修（xiū）率（lǜ）均比硅溶胶型壳高。 (4)复合（hé）型壳由于采用价昂的（de）锆英石作面层，其型壳成本是水玻璃型壳的4.5倍，若背（bèi）层采用莫来石砂粉，其型壳成本与硅溶胶（jiāo）型壳成（chéng）本相差无几，每kg铸件成本仅相差1元。其（qí）成本低的优势并不明（míng）显（xiǎn）。 (5)复合型壳（ké）不能使用中温蜡料。中温蜡不能使（shǐ）用（yòng）热水脱蜡（là）。在（zài）高压釜中脱（tuō）蜡时，由（yóu）于高（gāo）温、高压(170℃，0.7MPa)中（zhōng）温蜡液会与（yǔ）背层中的水玻（bō）璃及残留（liú）硬化剂产生（shēng）剧烈的皂化反应(白色泡沫状皂化物)，不经回收处理无法回用。而硅溶（róng）胶型（xíng）壳，则可以（yǐ）应用（yòng）低、中温（wēn）蜡，无此弊（bì）病（bìng）。 综上所述，复合型壳是（shì）水玻璃型壳（ké）的改进，在铸件表（biǎo）面质量、成品率及返修率方（fāng）面比（bǐ）前（qián）者优越，但与硅（guī）溶胶型壳仍有本质差别（bié）。除生产周期（qī）较（jiào）短，制壳（ké）成本稍（shāo）低（dī）之（zhī）外其铸件质量及（jí）稳定性不及（jí）硅溶胶型壳。 2.2改进方向 (1)采用（yòng）石英代替锆英砂用于面层（céng）型壳耐火材料。铸件表面（miàn）质量不完全取决于面层型壳（ké）耐火材料，而与粘结剂有（yǒu）密切关（guān）系，也与蜡料有关（guān）(蜡模表面粗糙（cāo）度（dù）、皂（zào）化（huà）物残留等)。复合型壳（ké）只（zhī）能采用（yòng）低温蜡，大部分应用（yòng）于（yú）表面粗糙度中等(Ra=6.3-12.5)、尺（chǐ）寸精度不甚（shèn）高(CT4-CT6)的精铸件，实践证明采用石英-硅溶胶面（miàn）层代替锆英石-硅溶胶是完全可行的。 这一措施使每t铸件型壳成本由（yóu）原4150-4830元下降（jiàng）到1360元，与水（shuǐ）玻璃型壳比仅增加460元。 (2)加强制壳工序尤（yóu）其是背层（céng）制壳的质（zhì）量管理及环境改（gǎi）善(详见本文1，2节)。 (3)背（bèi）层应当（dāng）采用质量稳定、高温性能优（yōu）良而成本相（xiàng）对低廉的耐火材（cái）料，同时要兼（jiān）顾与（yǔ）面层型壳（ké）耐火材料膨胀率相匹配。推荐下列2种常用（yòng）的背（bèi）层（céng）材料。 ①耐火粘土-石（shí）英（yīng）粉涂料(各50%)，撒颗粒砂(耐火砖废料破（pò）碎过筛而制成)，其优点（diǎn）是来源广（guǎng）、价格低，其型（xíng）壳高温强度（dù）和抗蠕变（biàn）能力均高于莫来（lái）石（shí）、铝矾土。价格仅为铝矾土的1/2-1/3。它适用于锆英石或石英石作面（miàn）层的复合型壳。 ②耐火粘土-颗粒粉涂（tú）料(体积比（bǐ）为3：7)，撒颗粒砂。此方案（àn）只适（shì）用（yòng）于锆英石复合型壳。有些工厂复合型壳背层采用（yòng）莫来石砂粉或铝矾土，其涂（tú）料性能较稳定，壳薄、易焙烧，但成本过高且其型壳高温性能不及（jí）上2种型壳。铝矾（fán）土脱壳性能（néng）较差。至于废陶瓷器（qì）皿（mǐn）、硫璃瓦（wǎ）、地砖等破碎（suì）而成（chéng）的材料价格虽低，但未经高温烧（shāo）成（chéng），成分（fèn）复杂（zá），型壳高温开裂倾向大，耐火度偏低。浇注后(尤其是厚大件)脱壳困难，不（bú）宜采用（yòng）。 3、硅溶（róng）胶（低温蜡）型壳 这一工艺符合国（guó）情，在（zài）铸造1kg以上（shàng），特（tè）别是5kg以上中大件铸（zhù）件时，具（jù）有更（gèng）大（dà）的适应性和优越性(与（yǔ）中（zhōng）温蜡相比)。 一般来说，中大铸件（jiàn）的质量要求，特别是表面粗糙度、尺寸精（jīng）度以及形位公差的要求不会太（tài）高，采（cǎi）用（yòng）高熔点中温蜡并无必要（yào）。中温蜡需（xū）要高压(大（dà）于6-7MPa)或液（yè）态蜡（là）压注蜡模，设备投资大。中温蜡厚（hòu）大蜡模易（yì）缩陷、变形、成本（běn）高。低温蜡（là）成型容易、设备简单，而（ér）蜡模（mó）表面（miàn）粗糙度（dù）相差（chà）不大。 这一工艺比复合型壳（ké）质量（liàng）稳定，尤其是铸件尺寸（cùn）精度高，因它（tā）没有水（shuǐ）玻璃存（cún）在，型（xíng）壳高（gāo）温性能（néng）好，在1000-1200℃焙烧后型壳透气性高，抗蠕变（biàn）能力强，既可（kě）适用于薄（báo）壁（bì）件（jiàn），复杂结构的中小件，又可（kě）生（shēng）产重达50-100kg的特大件，如（rú）水泵、叶轮（lún）、导流壳、泵（bèng）体、球（qiú）阀体（tǐ）、阀板等。对（duì）于薄壁中小件（jiàn）或大件可（kě）以采用叉壳（ké）或抬壳在炉前直接浇注（zhù），更可获得高成（chéng）品率。 3.1存在问题 (1)由于采用低温蜡，大部分型壳在水中（zhōng）脱蜡（là），难免有皂化物残（cán）留（liú）进入（rù）型壳中(尤其（qí）是复合型壳及（jí）水玻（bō）璃型（xíng）壳同时脱蜡时)易产生铸件表面夹杂，返修率稍高，这是其（qí）缺点之一（yī）。 (2)制壳生产周期长是它的zui大缺点和不足，尤其在生（shēng）产大件，有深孔、深槽件时，每层干燥常（cháng）要24-48h。以（yǐ）50kg双流道（dào）叶轮（lún）为（wéi）例，常须10-15d 制壳时间，稍有未干（gàn）透之死角，在水脱蜡时会造成硅（guī）溶（róng）胶回溶，型壳裂纹。 (3)硅（guī）溶（róng）胶型壳(低（dī）温蜡)型壳成本较水玻（bō）璃型壳（ké）高5倍(每t铸件制壳成本为（wéi）5000元)，比（bǐ）复合型壳高17%。铸件成本相（xiàng）应（yīng）较高（gāo）。 3.2改进方向 (1)为防止（zhǐ）因低温蜡回收（shōu）处理不彻底及（jí）用水脱（tuō）蜡时与复合型壳或水玻（bō）璃型壳共用同一热水槽，易产生铸件皂化物夹杂缺陷应采（cǎi）取以下措施。 ①采用蒸气脱蜡(蒸气（qì）压（yā）力0.2-0.4MPa，温度（dù）120-130℃)代（dài）替水脱（tuō）蜡，不仅可以防止皂化物夹（jiá）杂（zá）而且型壳不（bú）易产生（shēng）裂纹，对（duì）铸件的质量稳定更有保障。 ②若采用热水脱蜡，应在水中加人体（tǐ）积分数为（wéi）1%-3%的（de）工业盐酸（suān），脱蜡后再用含盐（yán）酸的（de）热水（shuǐ）冲洗每组（zǔ）型壳以减少（shǎo）皂化物残留。尽可能（néng）不要与水玻璃型壳、复合型壳共用同一槽水（shuǐ）脱蜡，也可更换水液（yè），单独集中脱蜡，以减（jiǎn）少皂化物（wù）入壳（ké）。 ③回收蜡处理可用盐酸的体积分数为（wéi）3%-5%的酸化水（shuǐ），沸腾及（jí）沉淀时间要足够（gòu）长。冬（dōng）季硬化（huà）水温度低，水（shuǐ）玻璃及复合型壳中Na2O的残留量（liàng）高，蜡料皂化也较严重，应多加盐酸处（chù）理回收（shōu）蜡，减少皂化物。蜡料处理后，及时补加硬（yìng）脂酸也很重（chóng）要（yào）。 (2)为（wéi）缩短制壳生产周期（qī），可采（cǎi）用“快干硅溶（róng）胶”制壳，此工艺已日渐（jiàn）成熟，其各层型壳干燥时（shí）间（jiān）可缩短（duǎn）1/2以上。小件各层(除zui后层外（wài）)干燥仅须3h，制壳时间由原63h缩短为24h。中大件也较一般硅溶胶（jiāo）缩短50%。而其市场价只提高（gāo）20-30%，完（wán）全（quán）可由场地、电耗的减少及（jí）生产率的提高来弥（mí）补（bǔ）。快干硅（guī）溶胶的推广（guǎng）应用（yòng）是（shì）硅（guī）溶胶制壳工艺的改革必由之路，将会（huì）逐步扩大应用。 (3)为降（jiàng）低硅溶（róng）胶（jiāo）型壳的成本，zui有效的（de）方法是采用石英石代替锆英石作（zuò）面层型壳耐火材料。目前（qián）锆英（yīng）石耐火材料占整个硅溶胶制壳成（chéng）本的60%，改用石英后每t铸件（jiàn）制壳成本（běn）由（yóu）5000元降（jiàng）为2210元，下降55.8%。中大件可采用熔融石英砂(粉)取代（dài）锆英砂(粉)已逐步在推广应用。 4、硅（guī）溶胶（jiāo）（中温蜡）型壳 这是国际上通用的精（jīng）铸件生产工艺，它具有zui高的铸件质量、zui低的返修率，特别适合于表（biǎo）面粗糙度要求高（gāo）(Ra0.8-3.2)，尺寸精度高(CT3-CT5级（jí）)的中（zhōng）小件、特小件（jiàn）(2-1000g)。但由于设备（bèi）及成本***，较少应用于中大（dà）件(5-100kg)。 4.1存在问（wèn）题 (1)成（chéng）本高，其型壳生产成本（běn）是（shì）水（shuǐ）玻璃型（xíng）壳的（de）8倍。比低温蜡-硅溶胶型壳也（yě）高出25%。主要（yào）原（yuán）因是其制（zhì）壳（ké）、蜡（là）模材（cái）料成本高（gāo），且设备耗电也大得多，设（shè）备投（tóu）资也大（dà）。 (2)生（shēng）产（chǎn）周期与（yǔ）低温蜡-硅溶胶（jiāo）型（xíng）壳相（xiàng）同，比水玻璃及复合（hé）型（xíng）壳长得多。 (3)生产5-50kg的（de）中（zhōng）大件往往要采用中（zhōng）温（wēn）液（yè）态蜡(65-70℃)及高压(4.0-7.0MPa)注蜡，厚壁（bì）蜡模易缩凹，铸件（jiàn）尺寸精度并不太高，中大件对尺寸精度、表面粗糙度要求也没有小件那么高，故中（zhōng）大件较少采用硅溶胶(中（zhōng）温蜡)型（xíng）壳。 4.2改进方向 (1)为降低成本，保（bǎo）证质（zhì）量（liàng），在解决了石（shí）英（yīng）对中温蜡润湿性很差的难题（tí）后（hòu），采用（yòng）石英石或熔融石（shí）英代替锆英石（shí）无疑（yí）是一方向（xiàng）。熔融（róng）石（shí）英其热膨胀系（xì）数仅（jǐn）为5×10-7/℃，且其价格（gé）只有锆英石（shí）的1/6。在国（guó）外（wài），熔（róng）融石英已（yǐ）逐步在扩大应用范围。 (2)采用快（kuài）干硅溶胶（jiāo）缩短制（zhì）壳周（zhōu）期是国内外同行共同努力的方向(见前述)。 (3)研制（zhì）国产的中温（wēn）蜡或改进石蜡一硬脂酸低温蜡是我国精铸（zhù）界的重要任（rèn）务。如何（hé）解决国产中（zhōng）温蜡或改进型（xíng）的（de）低温（wēn）蜡回收处理的难（nán）题，使（shǐ）其在生产（chǎn）中能（néng）长期保（bǎo）持蜡料性（xìng）能（néng）不变化是能（néng）否推广应用的关键。 5、结束语 (1)各种型壳工艺有其不同（tóng）的适用对（duì）象，选择的依据是：铸件的质量要求、价位及交货（huò）期。综合（hé）考虑，正确（què）选用（yòng）zui经济合理的制壳工艺方案是保证（zhèng）生产（chǎn）优质、低成本铸件的基础。 (2)水玻璃型壳虽有不少优点但粘结剂本身固有的缺点使铸件质量难以（yǐ）提（tí）高，质量稳定（dìng）性也差（chà）。今后将会逐步（bù）被（bèi）复合型（xíng）壳，尤其是（shì）成（chéng）本低的石英一（yī）硅（guī）溶（róng）胶复合（hé）壳（ké）所（suǒ）取代。 (3)硅溶（róng）胶是理（lǐ）想（xiǎng）的粘结剂，其（qí）型壳质（zhì）量高，铸件（jiàn）质量稳定，返（fǎn）修率低，是今后的（de）发展方向。石英石、熔（róng）融石英耐火料在面层型壳中的应用，快（kuài）干硅溶胶的推（tuī）广（guǎng），将其生产（chǎn）成本及（jí）制壳周期大（dà）大降低和缩短（duǎn），克服了（le）这2点不足，硅溶胶型（xíng）壳(低温蜡或中温蜡)将在我（wǒ）国精铸（zhù）界得到广泛（fàn）应用，毕竟（jìng）高的铸（zhù）件质量是zui重要的指标。
+查看（kàn）全文（wén）24 2020-04
1、铸件（jiàn）“桔（jú）皮（pí）”缺陷的（de）特征（zhēng） 铸件“桔（jú）皮（pí）”是生产（chǎn）中反复出现的一种（zhǒng）铸造缺陷，它对铸件质量的（de）影响（xiǎng）较大（dà），缺陷出现（xiàn）在铸件（jiàn）肥厚部位、热节及内浇（jiāo）道（dào）附近以及受热集中而冷却（què）又慢的（de）部（bù）位。铸件表面（miàn）有微凸的小圆斑，呈“眼（yǎn）圈”状，这些（xiē）表面粗糙，看（kàn）起来象“桔子皮”的斑点，在多种铸件中反复（fù）出现，有时整（zhěng）批铸件（jiàn）均（jun1）有，其在每个铸件上的数量少则几个，多至整个平（píng）面；小圆斑有的较（jiào）大，有的小至麻点；有（yǒu）时是单个分散的，有时也呈密（mì）集的片（piàn）状凸起（qǐ）物，高出（chū）铸件0.4-0.6mm，直径（jìng）3-5mm。据我公司统计，废品中（zhōng）的15%是“桔皮”缺陷造（zào）成的，而且碳钢（gāng）件产生（shēng）桔皮缺陷的机会更（gèng）多一（yī）些。 2、“桔皮”缺陷产生的原因分析 导致“桔皮”产生（shēng）的根本的原因是涂料表面堆积、硬化不充分（fèn）。型（xíng）壳在焙（bèi）烧后，其表面上形成（chéng）黄（huáng）色（sè）或黄（huáng）绿色（sè）玻璃体，浇注（zhù）后与（yǔ）钢液反（fǎn）应而形成硅酸盐瘤粘附（fù）于铸（zhù）件（jiàn）表面。单纯地延长硬化时间（jiān），无助（zhù）于zui终解决“桔皮”问题（tí）。通过实（shí）践，有以下几方面的（de）原因。 2.1原材料方（fāng）面的影响（xiǎng） 众所周（zhōu）知（zhī），水玻璃（lí）涂料的粉液比低，粉料分布不均匀。水玻（bō）璃（lí）的模数愈高，密（mì）度愈大，则涂料的粉液比愈低，粉（fěn）料的分布愈不（bú）均匀，也zui不易充（chōng）分（fèn）硬化。 (1)水玻璃的（de）影响 水玻璃的（de）模数、密度（dù）以及杂（zá）质的多少对（duì）涂料的（de）流动性影响极大。随着模数的增大，水玻璃中亚胶（jiāo）粒（lì）子（zǐ）比例增加，其粘（zhān）度会随之增加，涂料（liào）的流变性（xìng）恶化（huà），当模（mó）组涂挂时极易在表层造成局部涂料堆积。 水玻璃参（cān）数不一致（zhì）对涂料性能的影（yǐng）响是很大的，这一点很容易被（bèi）忽视。参数的不一致性表现在两个方（fāng）面（miàn）。 其一是模数（shù）的不一致性，刚进厂的水玻璃只（zhī）有经过长时间的静置（zhì）扩（kuò）散(分散)后才能使同一（yī）批模数（shù）趋于一致，达（dá）到稳定的分散状态；这一过程所需时间在一星（xīng）期以上，如果急于使用则不可（kě）能获得理想的（de）涂料流变性（xìng）能。 其二是（shì）溶液密（mì）度的不一致性，在配涂料前（qián）通常要对水玻璃溶液（yè）的（de）密（mì）度（dù）进行调（diào）整（zhěng），应该特别注（zhù）意加（jiā）水搅拌后（hòu）马上测得的密度是（shì）不真（zhēn）实的，因为液体分散稳定的过程尚未完成，与所希望（wàng）的（de）密度有（yǒu）一（yī）定的误差，据此配制的涂料，其粘度和流动性（xìng）都有误（wù）差。 (2)耐火粉料的影响 耐火粉料颗粒的分布和形（xíng）状对涂料（liào）流变性的影响较大，双峰粉涂料（liào）具有较好的流变性是大家公认的；但即便是粒（lì）度（dù）分布基（jī）本（běn）相同的双峰粉（fěn），当（dāng）耐火粉（fěn）料颗料形状分别（bié）为多角、尖角和片状的粉配制涂（tú）料时（shí），在粉液比和水玻璃模数相同的（de）条件（jiàn）下（xià）其流变性也会有很（hěn）大的差异。 当粉料形状越接近（jìn）片状时，其比表面（miàn）积也越大，颗粒间的摩擦（cā）力和作用力（lì）增（zēng）大，涂料的粘度将（jiāng）大于多角形的（de）粉（fěn）料。 (3)水（shuǐ）玻（bō）璃密度（dù）和粉液比的综合影响 水玻璃密度（dù）和粉液比的变化（huà）对表层（céng）涂料流变性的影响是非常直观的，水（shuǐ）玻璃密度和粉液比（bǐ）过大时（shí）涂（tú）料粘（zhān）度增加、流变（biàn）性变（biàn）差、涂层变厚会引起涂（tú）料（liào）在型（xíng）壳表面局部堆（duī）积，型（xíng）壳硬化不良zui终导致“桔皮”问题（tí）。 2.2工艺方面的影响 (1)表面层风干不充分。表面（miàn）层风干（gàn）是涂料的再均匀化过（guò）程，同时，也是水玻璃脱（tuō）水（shuǐ）固化（huà）过程，如风干时间过短，表面层涂料在熔（róng）模表面分布不均匀，造成（chéng）其后的（de）硬化不充分，脱蜡后（hòu）将在（zài）型壳内表面形（xíng）成团状聚集物，局部形成钠盐（yán）杂（zá）质。 (2)过度滴控（kòng）。过度滴控指（zhǐ）表面层浸挂涂（tú）料时（shí），单方向流动未（wèi）能及时（shí）粘砂，将导致涂料在熔模表面局部（bù）方向上的（de）堆积（jī），造成其后的硬化不（bú）完全。 (3)型壳（ké）层间硬化（huà）不（bú）良。由于涂料（liào）层尤其是（shì）前两（liǎng）层中存在（zài）未硬化部分，未硬化的涂料在脱蜡和（hé）焙烧后造成型壳内表面的钠盐聚集，与钢（gāng）水反应后生成“桔皮”缺陷。 2.3环境方面的影响 在寒冷的（de）冬季，过（guò）低的室温使涂料流动性（xìng）变差造成涂料堆（duī）积，过厚堆积的涂料又不能完全（quán）硬化（huà）；此外（wài）硬（yìng）化液的温度随室（shì）温的降（jiàng）低也会造成硬化过（guò）程（chéng）的缓（huǎn）慢和不（bú）完全。环境湿度的（de）影响则主要（yào）发生在雨季，空气（qì）湿度的（de）增（zēng）加（jiā）会影响风干过（guò）程，常因（yīn）为（wéi）风干不足而（ér）出现“桔皮”问（wèn）题。 3、避（bì）免“桔皮”缺陷（xiàn）的措施 3.1原料选用 (l)水玻璃在模数合（hé）适的情况下，必须严（yán）格（gé）控制杂质（zhì）含（hán）量；应根据环境的（de）温度、湿度（dù）、铸件的结（jié）构（gòu）特（tè）点以及所配粉料的特点调整水玻璃密度。 (2)粉料在粒度符合使（shǐ）用（yòng）要求的条（tiáo）件下，其粒形至关重要，球形和多角形粉料是较理想的（de），而（ér）片状粉料不能使（shǐ）用。 3.2工艺对（duì）策 (1)水（shuǐ）玻璃密度（dù）的调整。密度的合适与否将直接影响铸件的表面质量（liàng），密度过大会导致涂料流动（dòng）性差而造（zào）成分层（céng）和“桔皮”缺陷，密度过小（xiǎo）又会形成铸件表面的黄瓜刺；合适的密度（dù）通常与环境（jìng）温度、粉料的粒度、微观形（xíng）状及（jí）铸件的结构特（tè）点有关（guān）系（xì）。密度（dù）一般（bān）控制在（zài）1.27-1.29g/cm3之间，其调（diào）整原（yuán）则是: ①环境温度高时增加密度（dù），低时减小密度； ②粉料粗且（qiě）片状比例小时（shí）增加密度，粉料细且片状比例大时（shí）减小（xiǎo）密度（dù）； ③结构（gòu）简单涂料易流动的铸件可适当（dāng）增加密度，反之减小密度。 (2)粉液（yè）比的确定（dìng）。粉（fěn）液比也是（shì）影响铸（zhù）件表面质量的重要（yào）因素之一，比例过大则（zé）会因（yīn）涂料（liào）的流动（dòng）性差（chà）导致涂（tú）挂不均匀而产（chǎn）生分层和（hé）涂料堆积；而太小则（zé）会产生铸件表（biǎo）面的黄瓜刺。其（qí）配比原则是在保（bǎo）证涂料流动性的前提（tí）下（xià）尽量提高粉液比。 (3)硬化液的（de）浓（nóng）度、温度与硬化时间。一般情况下，氯化氨质量分数在25%以上（shàng）的硬（yìng）化剂才会（huì）有较（jiào）好的（de）硬化效果（guǒ）；如果氯化（huà）铵含量低，靠延长时间（jiān）是不能改善硬化效果的。 (4)涂挂操作方式。实际生产中有相当一部分（fèn）“桔皮（pí）”问题是由于操作不当造成的，涂料的单方向流（liú）动极易产生堆积而造成硬（yìng）化不（bú）充（chōng）分（fèn），所以在蜡模（mó）浸挂涂料（liào）之后（hòu）的滴（dī）控直到撒砂完毕的整个过程（chéng）中，必须不断改变模组（zǔ）的方向。 (5)脱蜡（là）工艺。在脱蜡（là）热水中补（bǔ）充（chōng）适当的（de）硬化剂（jì），由于硬化剂（jì）的吸热作用（yòng）和反应，会进（jìn）一步使（shǐ）得表面（miàn）层（céng）所滞留的反应（yīng）产物NaCl溶于脱蜡水中而（ér）大（dà）部分去（qù）除（chú），此时（shí），型壳表面形成（chéng）的是（shì）一层低钠硅胶层，有利于防止“桔皮（pí）”缺（quē）陷（xiàn）的（de）产（chǎn）生。 (6)环境温度（dù）。环境温度偏低会（huì）导（dǎo）致涂料流动性差，造成涂挂不均（jun1）匀而形成桔皮及其他制壳（ké）缺陷，制壳（ké）工（gōng）序的环境温度应控制在15℃以上。
+查看（kàn）全文23 2020-04
气泡（pào）是铸件常（cháng）见问题之一，而且一（yī）旦（dàn）铸件（jiàn）出现（xiàn）了气泡问题（tí），也等于产品报废（fèi）了。那么如何避免铸件产生气泡？看（kàn）看下面（miàn）这7条。 【缺陷现象】 铸件表（biǎo）皮下，聚（jù）集气（qì）体鼓胀所形成的泡，有时会崩裂，存在贯通和非贯（guàn）通两种。 别名：鼓（gǔ）泡、起（qǐ）泡 【原因分析】 模具温度（dù）太高，开模过（guò）早。 填（tián）充速度太（tài）高，金属流卷入气体（tǐ）过多。 涂料（liào）发气量（liàng）大，用量过多，浇注前未燃尽，使挥发气体（tǐ）被包在铸件表层，另涂料含（hán）水（shuǐ）量大。 型腔内气体没有排（pái）出，排气不顺。 合金熔（róng）炼（liàn）温度过高。 铝合（hé）金液体除气不彻底，吸有较多气体，铸件凝固时析出留在（zài）铸件内 填充时（shí）产（chǎn）生紊流。 【对应措施】 1、测（cè）温枪测试模具表面（miàn）温度，显（xiǎn）示数（shù）值超（chāo）过工（gōng）艺（yì）规定范围（wéi）。降低模具表面温度，增（zēng）加保（bǎo）压时间（jiān）； 2、铸件表面内浇口压入的金属流明显比（bǐ）其它（tā）部位亮很多。填充速度（dù）高产（chǎn）生原（yuán）因（yīn）一方面是设备本身的压射速度高（gāo），另一（yī）方面可（kě）能（néng）是内浇口太（tài）薄（báo）造（zào）成。降低压射速度（dù），适当（dāng）增（zēng）加内浇（jiāo）口厚度（dù）；判断内浇口薄的方法：是否有浇口（kǒu）易粘现象（xiàng），降（jiàng）低（dī）二快速度看远（yuǎn）端是否有严重压不实现象，不给压打件，看是否有多股铝液流； 3、喷涂（tú）时察看雾的颜色是（shì）否呈（chéng）白色，合模前（qián）察看型腔是（shì）否还有（yǒu）气体残留。更换涂料或（huò）增大涂（tú）料与水的配比（bǐ）； 4、在烫模阶段，铸件（jiàn）表面有明显的漩（xuán）涡和（hé）涂料堆积。判断（duàn）及解决方（fāng）法：调开档，人为产生涨模（mó），如果解决，需开排（pái）气道（dào）； 5、铸（zhù）件表面内浇口压入的金属流特（tè）别亮并（bìng）伴有粘结。适当降低浇注（zhù）温（wēn）度； 6、取样块测密度，看（kàn）是否符合要求。重新（xīn）进行（háng）除气处理或在保温炉（lú）内进行再次（cì）精炼（liàn）； 7、烫模阶段铸件表面明显有各流溶（róng）接不到（dào）一起的痕迹伴有涂料堆积。 判断及解决方法：涂黑油生产，看痕迹是（shì）否有堆积，分析（xī）堆（duī）积部位（wèi），解（jiě）决方法（fǎ）： a、开设或加大相应部（bù）位（wèi）的集渣包， b、调整内浇口（kǒu）流（liú）向、位置或填（tián）充（chōng）方向。
+查看全文22 2020-04
1．冒口设（shè）计的基本原理（lǐ） 铸件（jiàn）冒口（kǒu）主要是在铸钢件上（shàng）使用。铸铁件只用于（yú）个（gè）别的厚大件的灰铸铁件（jiàn）和球铁件上。金属液在液（yè）态降温和凝固过程中，体积要收缩。铸件（jiàn）的体收（shōu）缩大约为线收缩的（de）3倍（bèi）。因此，铸钢（gāng）的体（tǐ）收缩通常按3---6%考虑，灰铸（zhù）铁按2---3%，不（bú）过（guò）由于灰铸铁和球墨铸铁凝（níng）固时的（de）石墨化膨（péng）胀，可以抵消部分体积（jī）收缩，所以如果壁（bì）厚均匀（yún），铸型紧实度（dù）高，通常（cháng）不需要设计冒口。铸件（jiàn）的体收缩如果得不到补充，就会在铸件上或者内部形成缩孔、缩陷或者（zhě）缩松。严重时常常造成（chéng）铸件报废。 冒口（kǒu）尺寸计算（suàn）原则是，首先计算需要补缩（suō）的金属液需要（yào）多少。通常把（bǎ）这一（yī）部分金属液假设成球体，并求出直径（设（shè）为d0）用于冒口计算。冒口补缩（suō）铸件是有一定的范（fàn）围------叫有效补缩距离，设（shè）为L，对厚度为h的板（bǎn）状零件通常L=3~5h 。对棒状（zhuàng）零件（jiàn）L=（25~30）√h 式（shì）子（zǐ）中（zhōng），h------铸（zhù）件（jiàn）厚度（dù） 2．冒口尺寸的基本（běn）计算方法 冒口计算的公（gōng）式、图线、表格等有很（hěn）多（duō）。介（jiè）绍如下。 zui常用（yòng）的（de）方法（fǎ）是，冒口直径（jìng） D=d0+h 理（lǐ）由是假定冒口和铸件（jiàn）以相同的速度（dù）凝固，凝固过程是从铸件的两个（gè）表面向内层进（jìn）行，当铸件完全凝固终了，正好冒（mào）口（kǒu）凝固了（le）同样（yàng）的厚度，这时还剩（shèng）下中间的空心的缩（suō）孔（kǒng），体积（jī）正好（hǎo）等于补（bǔ）缩球的体积，这部分金属液在凝固过程中（zhōng）正好补（bǔ）缩进（jìn）了铸件（jiàn）。 当铸件存（cún）在热（rè）节时，可以把h换成热节的直径T即可。 即D=do+T 。 另外设计冒口，还有个重要的部位，就是冒口颈，所谓（wèi）冒口颈就是冒口和（hé）铸件的连接通道，冒口里（lǐ）的（de）金属液都是经（jīng）由冒口（kǒu）颈补（bǔ）缩到铸件里的。所以对冒口颈（jǐng）的截面是有要求的，通常（cháng）取冒（mào）口颈的直径dj=（0.6~0.8）T 。 冒口（kǒu）高度 H=（1.5~2.5）D 。 H的高度还应该（gāi）考虑要高于（yú）需要补缩部位的高度，否则就成了（le）反（fǎn）补缩了，铸件（jiàn）补缩了冒口（kǒu），这（zhè）是（shì）要避免的。 3．其它（tā）计（jì）算方法 常（cháng）用的经验计算（suàn）方（fāng）法还有不计算需要（yào）估算补缩的金属液，直接（jiē）将热节园的直径乘个系数（shù）得（dé）出冒口直径（jìng）。例如 简单铸件 D=（1.05~1.15）T 外（wài）形简单，热（rè）节比较（jiào）集中。 复杂（zá）铸件 D=（1.40~1.80）T 外形（xíng）复杂，例如有（yǒu）许多（duō）筋条和铸（zhù）件的其余部分连接。 中间类型 D=（1.15~1.40）T 介于以上两种之间。 铸造生产的条件千差（chà）万别，因素太（tài）多，以（yǐ）至于所有的计（jì）算公式都是近（jìn）似（sì）的有条件的。往往一（yī）个公式不一定适（shì）用于所有的场合。所以公式中往往有取（qǔ）值范围较大（dà）的系（xì）数供（gòng）用户结合本单位的情（qíng）况选择。
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型砂的配（pèi）制（zhì）包（bāo）括三（sān）个方面，即原材（cái）料的准备、型砂的混制和（hé）将混制好的型（xíng）砂调匀及松（sōng）砂等工艺环节（jiē）。铸造生产中所（suǒ）使用（yòng）的型砂（shā），有的是由回用砂加适量的新砂、粘土和（hé）水经混（hún）合均匀配（pèi）制成的，有（yǒu）的全部（bù）是由新（xīn）的材料配制成的。为了确保新砂质量，所有的原材料（liào）都须（xū）根据技术要求经验收合格后才能使用。为此，在配砂前都必须进行加工（gōng）准备。 （1） 新砂（shā） 新（xīn）砂在（zài）采购、运输（shū）过程中常（cháng）混有草根（gēn）、煤屑及（jí）泥（ní）块等杂物，同（tóng）时（shí）含有一定数量的分（fèn）分。潮湿的原砂不易过筛，配砂（shā）时不便于控制型砂的水分。因此，除（chú）含水量低、用于手工造型的湿型砂可直（zhí）接配制外，新砂在（zài）使用前必须进行烘干（gàn）和过筛（shāi）。新砂的（de）烘干用（yòng）立（lì）式或卧式烘干滚筒，也可采用（yòng）气流烘干的办法。常用的筛砂设备有手工筛、滚筒筛和振动筛等。 （2） 粘土 刚开采的（de）粘土往往含有（yǒu）较多的水分具多为块状，因此（cǐ）使用前必须烘干、破碎并磨成粘土粉（fěn），主（zhǔ）要由专门的工厂进行加工，包（bāo）装万袋供应。有的工厂事先将膨润土或粘土与煤粉按（àn）比例制成粘土—煤（méi）粉粉浆（jiāng），使粘（zhān）土充（chōng）分吸水（shuǐ）膨胀，混砂时与原砂（shā）一起加入到（dào）混砂机（jī）里混合均匀。这（zhè）种做法可（kě）简化混（hún）砂操作（zuò），便于运（yùn）输，改善（shàn）劳动条件，提（tí）高型砂质量。但必须严（yán）格控制粉浆的含水量，否则会影响型砂（shā）性（xìng）能。 （3） 附加（jiā）物 煤粉、硼（péng）配、氟化物和硫黄等附（fù）加物都（dōu）必须粉碎、过筛后再使用。 （4） 旧砂 为了节（jiē）省造型材料，降低铸件（jiàn）成本，旧砂应回用（yòng）。旧（jiù）砂在型砂所占比例很大，它对型（xíng）砂（shā）的（de）成分及性能（néng）有着（zhe）很大的影响。旧砂（shā）中常混有（yǒu）各种杂物（wù），如钉（dìng）子、铁块和砂团等，在回用前必须（xū）进行处理，包括（kuò）将砂块粉（fěn）碎，用电（diàn）磁分离器除去其中的铁质杂物然（rán）后（hòu）过筛，必（bì）要时进行冷却。 在机械化程度高（gāo）的铸造车间（jiān），型砂（shā）需求量大（dà），周转速度很快，往（wǎng）往旧砂的温度还比较（jiào）高，有的回用砂温度高（gāo）达（dá）60摄氏（shì）度以上，如果采用这种型砂造型（xíng），容易粘附模样、芯盒及砂（shā）斗（dòu）。由于型砂温（wēn）度过高，会使水分蒸发太快，使型砂性能不稳定，同时影响铸件表面质（zhì）量，影响造型劳（láo）动生产率。因此必须在铸件落砂、旧砂（shā）过筛、运输和混砂过程中加（jiā）强通（tōng）风冷却，降低（dī）型砂温度。 （5） 混砂 混砂的任务是（shì）将（jiāng）各种原材料混合均匀，使粘结（jié）剂包覆（fù）在砂粒（lì）表面上，混砂的质量主要（yào）取决于混砂工艺（yì）和混砂机的形式。 一、混（hún）砂（shā）机的形式。生产中常用的混砂设备有辗轮式、摆轮式和叶片式（shì）混砂机。辗轮式混砂机除（chú）有（yǒu）搅拌作用外，还有辗压（yā）搓（cuō）揉作用，型砂的质量较好，但生产（chǎn）效率较低，主要用来（lái）混制面砂和单一砂。摆（bǎi）式混砂机的生产效率比辗轮式（shì）高几倍，且可边（biān）混砂边鼓风冷却，并有（yǒu）一定的搓揉（róu）作用，但型砂（shā）质量不如辗轮式（shì）混砂好（hǎo），主要用于（yú）机（jī）械化程度（dù）高、生产量大（dà）的（de）铸造车间混制（zhì）单（dān）一砂（shā）及背砂（shā）。叶片式混砂机（jī）是一种连续作业式（shì）的设备，各（gè）种原是否（fǒu）无误（wù）混砂机的一端进入，混好的型砂从混砂（shā）机的另一端出来（lái），生产（chǎn）效率高。叶（yè）片式混（hún）砂机（jī）有混合作用（yòng），但搓（cuō）揉作用（yòng）很差（chà），主要用于混制（zhì）背砂和（hé）粘土含量（liàng）低的单一砂。 二、加料顺序与混砂（shā）时（shí）间。混制粘（zhān）土型砂的加（jiā）顺序一般（bān）是先（xiān）加回用砂、原砂、粘土粉和（hé）附加物等干料，干混均匀后（hòu）再加水（shuǐ）湿（shī）混，均匀后即可使用。如果型砂中含有渣油液以（yǐ）及其（qí）他液态粘（zhān）结（jié）剂，则应（yīng）先（xiān）加水将型（xíng）砂混合（hé）均匀后再加入油类粘（zhān）结剂。这种先加干粉后（hòu）加水的混砂（shā）加（jiā）料顺序存在的缺（quē）点是，在混砂（shā）机（jī）的辗盘边缘遗留一些粉料，这些粉料吸水后粘（zhān）附在混砂（shā）机壁上，直到混辗后期或卸砂时才（cái）脱落下来，使型砂（shā）里（lǐ）含有混合不均（jun1）匀的粘土或煤粉团块，恶（è）化了型砂性能。同（tóng）时（shí）干混时粉尘飞扬，劳动条件差。因此，有（yǒu）的工厂采用先在（zài）回用砂里加水混（hún）合（hé），然后加粘土及煤粉混合（hé）均匀，zui后再加少量水分（fèn）调节到所需要（yào）的含水（shuǐ）量的混砂工艺（yì）。试验结果表明，后面这种加（jiā）料顺（shùn）序（xù）可缩短混砂（shā）时间，提高型砂质（zhì）量，改善劳动条件。 为了（le）使各种原材料混合（hé）均匀（yún），混砂时间不（bú）能（néng）太短（duǎn），否则影响型砂性能，但混砂时间也不宜（yí）过长。否则将使型（xíng）砂（shā）温度升（shēng）高，水分过多挥发，型砂结（jié）成块状（zhuàng），性能变坏且生产效率低（dī）。混砂（shā）时间主要根据混砂机的形式、粘土（tǔ）含量、对型砂性能要求等来（lái）决定。一般来说，粘土含量（liàng）越多（duō），对型（xíng）砂质量要求越高，混砂时间越（yuè）长。采用辗（niǎn）轮（lún）式混（hún）砂机混制面砂（shā）时（shí），混砂时间一般为6—12分钟，北砂为（wéi）3—6分钟，单一砂为4—8分钟。 （6） 调匀 型砂的调匀又称回性（xìng）、渗匀，是指（zhǐ）将（jiāng）混好的型砂在（zài）不失去水分（fèn）的条件下放置一段时（shí）间，使水分均匀渗透到型砂中，让粘土充分吸水膨（péng）胀（zhàng），以提高型砂的强度和（hé）透气性等性能（néng）。调匀（yún）时间主要根据粘土种（zhǒng）类及加（jiā）入量而定。型砂中粘土含量（liàng）越多，原（yuán）砂（shā）的（de）颗粒越细，调匀（yún）时间越长。调匀时间（jiān）应适当，否则型砂性能难以满（mǎn）足要注。单一砂一般（bān）为2—3小时，面砂为4—5小时。机械化铸造厂间型砂调匀是在型砂调匀斗里进行，非机（jī）械化的（de）手工（gōng）造型（xíng）车间是将混好的型砂堆放在轩间地面（miàn）上（shàng），并用湿麻（má）袋覆盖进行调（diào）匀。 型砂经混辗（niǎn）和调匀后（hòu）会被（bèi）压实，有的被压成团块。如果采用这种型砂直接造（zào）型，型砂的坚实度不均匀，透（tòu）气性等性能差。因此（cǐ），调匀后（hòu）的（de）型砂必须经松砂（shā）或过筛才能使用。在（zài）机械化的铸造车间（jiān）一般采（cǎi）用圆（yuán）棒式或叶片式松砂机进（jìn）行松（sōng）砂处理。在（zài）百机（jī）械化的（de）手工造型车（chē）间（jiān），常用移动式松砂机或用筛孔为5—8毫米的筛（shāi）子过（guò）筛。
+查看（kàn）全（quán）文20 2020-04
覆膜（mó）砂铸造在（zài）铸造领域已有相当长的历史（shǐ），铸件的产（chǎn）量（liàng）也相当大；但（dàn）采用覆膜砂铸造生产精密铸（zhù）钢件（jiàn）时面临很多难题：粘砂（结疤（bā））、冷隔、气孔。如何解决这些问题有待于我们去（qù）进一步探讨。 一、对覆膜砂的认识与了解（覆膜砂（shā）属于有机粘结剂型、芯砂） （1）覆膜砂的特点：具有适宜（yí）的强（qiáng）度性（xìng）能（néng）；流动性好（hǎo），制出的砂型、砂芯轮（lún）廓清（qīng）晰，组织致密，能够（gòu）制造出复杂（zá）的（de）砂芯；砂型（xíng）（芯）表面质量（liàng）好，表面粗糙度可达（dá）Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可（kě）达CT7～CT9级；溃（kuì）散性好（hǎo），铸件容易清理。 （2）适用范围：覆膜砂既可（kě）制作铸（zhù）型又（yòu）可制作砂芯，覆膜（mó）砂（shā）的型或芯既可互相配合使用又可与其它砂型（芯）配（pèi）合（hé）使用；不仅可（kě）以用于金（jīn）属（shǔ）型重力铸造或（huò）低压铸（zhù）造，也可以（yǐ）用于铁（tiě）型覆砂（shā）铸造（zào），还（hái）可（kě）以用于热法离心铸造；不仅可以用（yòng）于铸铁、非铁（tiě）合（hé）金铸件的（de）生（shēng）产，还可以（yǐ）用（yòng）于铸钢（gāng）件的生产。 二、覆（fù）膜（mó）砂的制备 1．覆膜砂组成 一般由耐火材料、粘结剂、固化（huà）剂、润滑剂及特殊添加剂（jì）组成。 （1）耐火材料是构成（chéng）覆膜（mó）砂的（de）主体（tǐ）。对（duì）耐（nài）火材料的要求是：耐火度高（gāo）、挥发物（wù）少、颗粒较（jiào）圆整、坚实等。一般选用天（tiān）然（rán）擦洗硅（guī）砂（shā）。对硅砂（shā）的要求是：SiO2含（hán）量（liàng）高（铸铁及非（fēi）铁合金铸件要（yào）求大于90%，铸钢（gāng）件要（yào）求大（dà）于97%）；含泥量不大（dà）于（yú）0.3%（为擦洗砂）--[水洗（xǐ）砂含（hán）泥量规定小于；粒度①分（fèn）布（bù）在（zài）相（xiàng）邻3～5个（gè）筛号上；粒形圆（yuán）整，角形因素应（yīng）不大于1.3；酸耗值不小于5ml。 （2）粘结剂（jì）普遍采用酚（fēn）醛树脂。 （3）固化（huà）剂通常采用乌洛托品；润（rùn）滑（huá）剂一般（bān）采（cǎi）用硬脂（zhī）酸钙，其作用（yòng）是防（fáng）止覆膜砂结块，增（zēng）加流动性。添（tiān）加剂的主（zhǔ）要作用是改善覆膜砂的（de）性能（néng）。 （4）覆膜砂的基本配比（bǐ） 成（chéng）分 配（pèi）比（质量分数，%）说明：原砂（shā） 100 擦洗（xǐ）砂（shā）， 酚醛树脂（zhī） 1.0～3.0 占原（yuán）砂（shā）重 ，乌洛托品（pǐn）（水溶液2）10～15 占树（shù）脂（zhī）重，硬脂酸（suān）钙 5～7 占（zhàn）树脂（zhī）重，添（tiān）加（jiā）剂 0.1～0.5 占（zhàn）原（yuán）砂重。1：2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树（shù）脂重，添（tiān）加剂 0.1～0.5 占原砂重。 ２．覆（fù）膜砂的生产工（gōng）艺 覆膜砂的制备（bèi）工艺主要有冷法覆膜、温（wēn）法（fǎ）覆膜、热法覆膜三种，目前覆膜砂的（de）生产（chǎn）几（jǐ）乎（hū）都是采（cǎi）用热覆膜法。热（rè）法覆膜工艺（yì）是先将（jiāng）原（yuán）砂加热到一（yī）定温度，然后分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬（yìng）脂酸钙混合搅拌，经冷（lěng）却破碎（suì）和（hé）筛分（fèn）而成。由于配（pèi）方的差异，混制工艺有所（suǒ）不同。目前国内覆膜（mó）砂生产线的种类很多，手工加料（liào）的半自动生产（chǎn）线约有2000~2300条（tiáo），电（diàn）脑控制的全自动（dòng）生产线（xiàn）也已经有将近50条，有（yǒu）效（xiào）提高了生产效率和产品稳定（dìng）性。例如（rú）xx铸造（zào）有限公司的自动化（huà）可视生产线（xiàn），其加料时（shí）间控（kòng）制精确到0.1秒，加热温度控制精确到1/10℃，并且可以通过视频（pín）时时（shí）观察混（hún）砂状态，生产效率（lǜ）达到6吨/小时。 ３．覆（fù）膜砂的（de）主要产品类（lèi）型 （1） 普（pǔ）通类覆膜砂 普通覆膜砂（shā）即传统覆膜砂，其组成通常由石（shí）英砂（shā），热塑性酚醛树脂，乌洛托品和硬脂酸（suān）钙构成，不（bú）加有关添加（jiā）剂，其树脂加入量通常在一（yī）定强度（dù）要求（qiú）下相（xiàng）对较高，不具备耐高温，低膨胀、低发气等特性，适用于要求不高（gāo）的铸件生产 （2） 高强度低（dī）发（fā）气类覆膜砂 特（tè）点（diǎn）：高（gāo）强度、低膨（péng）胀、低（dī）发气、慢（màn）发气（qì）、抗（kàng）氧（yǎng）化（huà） 简介:高（gāo）强度低（dī）发气覆膜砂是普通覆（fù）膜砂的更新换代产品，通过加入有关特性的“添加剂”和采用（yòng）新的配制（zhì）工艺，使树脂用量大幅度下降（jiàng），其（qí）强（qiáng）度（dù）比普通覆膜砂高30%以上，发气量显著降（jiàng）低，并能延缓发气速度（dù），能更好地适应铸（zhù）件生产的需要。该类覆（fù）膜砂主要适用于（yú）铸（zhù）铁件中，中小（xiǎo）铸钢、合金铸钢件的生产。目前该类覆膜砂有三个系列：GD-1高（gāo）强度低（dī）发（fā）气覆膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气（qì）覆膜（mó）砂（shā）；GD-3高强度低膨胀低（dī）发气抗（kàng）氧化覆膜。 （3） 耐高温(类)覆膜砂(ND型) 特点：耐高温（wēn）、高强度、低膨（péng）胀、低（dī）发气、慢发气、易溃散、抗氧化 简介:耐高温覆膜（mó）砂是（shì）通过特殊工艺配方（fāng）技术（shù）生产出（chū）的具有优异高（gāo）温性能(高温下（xià）强度（dù）高、耐热时间长、热膨胀量小、发气量低)和综（zōng）合铸造性能（néng）的新（xīn）型覆膜（mó）砂。该类覆膜砂（shā）特别适（shì）用于复（fù）杂薄（báo）壁精密（mì）的铸铁件(如汽车发（fā）动机缸体、缸（gāng）盖（gài）等)以（yǐ）及高要求的铸钢件(如集（jí）装箱角和火（huǒ）车刹（shā）车缓；中（zhōng）器壳件等)的（de）生产，可（kě）有效（xiào）消除粘砂、变形、热（rè）裂和（hé）气孔等（děng）铸造缺陷。目前该覆膜砂有四个系列：VND-1耐高温覆膜砂. ND-2耐（nài）高温（wēn）低（dī）膨胀低（dī）发气（qì）覆膜砂（shā） ND-3耐高温低膨胀低发气抗氧化（huà）覆膜砂（shā） ND-4耐高温高强底（dǐ）低（dī）膨胀（zhàng）低发气覆膜 （4） 易溃散类覆膜砂 具（jù）有较好的强度（dù），同时具有优异的低温溃散性能，适用于生产有色金属（shǔ）铸（zhù）件。 （5） 其它特殊要（yào）求覆膜砂 为适（shì）应不同产（chǎn）品的需要，开发出了系列特种（zhǒng）覆膜砂如：离（lí）心铸造（zào）用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆（fù）膜砂、防粘（zhān）砂、防脉（mò）纹、防橘皮覆膜砂等。 三、覆膜砂制芯主要（yào）工艺（yì）过程 加热温（wēn）度200-300℃、固化时间30-150s、射（shè）砂压（yā）力0.15-0.60MPa。形（xíng）状简单的砂芯（xīn）、流动（dòng）性好的覆膜砂可选用较（jiào）低（dī）的（de）射砂压力（lì），细薄砂芯选择较（jiào）低的加热温度，加热温度低时可适当延长固化（huà）时（shí）间等（děng）。覆膜（mó）砂所使（shǐ）用的树脂是酚醛类树脂。制芯（xīn）工（gōng）艺的（de）优点：具有（yǒu）适宜（yí）的（de）强度性能；流动性好；砂（shā）芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性好，铸件容易清理。 1、铸型（模具（jù））温度 铸型温度是影响壳层厚（hòu）度（dù）及强度的主要因（yīn）素之一,一般控制在（zài）220～260℃,并根据下列原则选定: （1）保证覆膜砂上（shàng）的树脂（zhī）软化及（jí）固化所需的足（zú）够热量； （2）保证（zhèng）形成需要的壳厚（hòu）且壳型（芯）表面不焦化； （3）尽量缩短结壳（ké）及硬化（huà）时间，以提高生产率。 2、射砂压力及时间 射砂时间一般控（kòng）制在3～10s，时间过短则砂型（芯）不能（néng）成型。射砂压力一（yī）般为0.6MPa左右；压力过（guò）低时，易造成射不（bú）足或疏松（sōng）现象。3、硬化时间：硬化时间的长（zhǎng）短主要取决于（yú）砂（shā）型（芯）的厚度（dù）与铸（zhù）型的温度，一般在（zài）60～120s左右。时间过短，壳层未完全固（gù）化则强度低（dī）；时间过长（zhǎng），砂型（xíng）（芯）表面层易（yì）烧焦影响铸件质量。覆膜砂造型（芯）工艺参数实例：序号图号 壳（ké）厚（hòu）（㎜） 重量（㎏） 铸型温度（dù）（℃） 射砂时间（s）硬（yìng）化时间（s） 1 （导向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （阀体）DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100 四、覆膜砂应用中存在（zài）的问题及（jí）解（jiě）决对策 制芯的方法（fǎ）种（zhǒng）类（lèi）很多，总的（de）可以划分（fèn）为热固性方法和冷（lěng）固（gù）性方（fāng）法两大类，覆膜（mó）砂制芯（xīn）属于热固性（xìng）方法类。任何一种制（zhì）芯方法都有其自身的优（yōu）点（diǎn）和（hé）缺点，这主要取决于（yú）产品的质量要求、复杂程度、生产批量、生产成本、产品价格（gé）等综合因素来决定采用何（hé）种制芯方法。对铸件（jiàn）内腔（qiāng）表面质量要（yào）求高（gāo），尺寸精度要求高、形状复杂的砂（shā）芯采用（yòng）覆膜砂制芯是非常有效（xiào）的。例如：轿（jiào）车发动机气缸盖的（de）进排气道砂芯、水道砂芯、油道砂芯，气缸体（tǐ）的水道砂芯、油道（dào）砂芯，进气（qì）岐管（guǎn）、排气岐管的壳芯砂芯（xīn），液压阀的流（liú）道砂芯，汽（qì）车涡轮增压器（qì）气道（dào）砂芯等等。但是在覆膜砂使用中还常遇（yù）到一些（xiē）问题，这（zhè）里仅就工作中（zhōng）的（de）体会略（luè）谈一二。 1、覆膜砂（shā）的（de）强（qiáng）度和发（fā）气量的（de）确定方法（fǎ） 在原砂质量和（hé）树脂质量一定的前提下，影响覆（fù）膜砂强（qiáng）度的关键因素（sù）主（zhǔ）要取于酚醛树脂的加入（rù）量。酚醛树脂加（jiā）入（rù）量多，则强度就（jiù）提高，但（dàn）发气量也（yě）增加，溃散性（xìng）就降低。因此在（zài）生（shēng）产应用（yòng）中一定要控制覆（fù）膜砂的强度来减少发气量，提高溃散性（xìng），在强度标准的制订时定要找到一（yī）个平衡点。这个平衡点就是保证砂芯的表面质量（liàng）及（jí）在浇注时不产生变（biàn）形、不产生（shēng）断芯前（qián）提（tí）下的强度。这样（yàng）才能保证（zhèng）铸件的表面质量和尺（chǐ）寸精（jīng）度，又可以减（jiǎn）少发气量，减少铸造件气孔（kǒng）缺陷（xiàn），提高砂芯的出砂性能。对（duì）砂（shā）芯（xīn）存放，搬（bān）运过程中可以（yǐ）采用工位器具、砂（shā）芯小车，并在其上面铺有（yǒu）10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可（kě）以减少砂芯（xīn）的损耗率。 2、覆（fù）膜砂砂芯的（de）存放期 任（rèn）何砂芯（xīn）都（dōu）会吸湿，特别（bié）是南方地区空气相对湿度大，必须对砂芯存放期（qī）在（zài）工（gōng）艺文件上加（jiā）以（yǐ）规定，利用精益生产先（xiān）进先出的生产方式（shì）减少砂芯的存放量和（hé）存放周期。各（gè）企业应（yīng）结合自己的（de）厂房（fáng）条件和当地的气候条件（jiàn）来确定砂芯的存放周期。 3、控制好覆膜砂的供（gòng）货质量（liàng） 覆（fù）膜砂进厂时必（bì）须附有供应商（shāng）的质量保证资料，并且企业根据抽样标（biāo）准进行检查，检（jiǎn）查合（hé）格后方可入库。企业取样检测不合格时由质保和技术部门做出处理结果（guǒ），是让步接受或向（xiàng）供应商（shāng）退货。 4、合（hé）格的覆膜砂在制（zhì）芯时发现砂芯断裂变形 制芯时砂芯（xīn）的断裂变形通常会认为覆膜砂强（qiáng）度（dù）低造成的。实（shí）际上砂芯断（duàn）裂和变（biàn）形会涉及到许（xǔ）多生产过程。出（chū）现不（bú）正常情况，必（bì）须要（yào）查到真（zhēn）正的原因才能彻底解决（jué）。具体原因如下： （１）制芯（xīn）时模具（jù）的温度和（hé）留模时（shí）间，关系到（dào）砂芯（xīn）结壳硬化厚度是否满足工艺要求。工艺上（shàng）所规定（dìng）的（de）工艺参数都需（xū）要（yào）有一个范围，这（zhè）个范围需靠操作人员（yuán）的技能来进行（háng）调整。在模具（jù）温度上限（xiàn）时留模（mó）时间可以取（qǔ）下限，模具温（wēn）度在下限时留模时（shí）间取上限（xiàn）。对操作人（rén）员需要不（bú）断地培训提高操作技能。 （２）制芯时在模具上会粘有酚醛树脂和（hé）砂粒，必须进行（háng）及（jí）时清理并（bìng）喷上脱模剂，否（fǒu）则会（huì）越积越多开模时会（huì）把砂芯拉断或（huò）变形。 （３）热芯盒模具静模上的弹簧顶（dǐng）杆（gǎn），由于长期在（zài）高温状态（tài）下工作会产生弹性（xìng）失效而造成砂芯（xīn）断裂或变（biàn）形。必须及时更换弹（dàn）簧。 （４）动（dòng）模和静（jìng）模不平（píng）行（háng）或不在同一中（zhōng）心（xīn）线（xiàn）上，合模时在油缸或气缸的压力作（zuò）用下，定位销前端有一段斜度，模具还是会合紧（jǐn），但在开（kāi）模时（shí）动模和静模仍会恢复到原始状态使砂芯断裂或变形（xíng）。在（zài）这种情况下射砂时会跑砂，砂（shā）芯的尺寸（cùn）会变大。解决（jué）对策是及时（shí）调整（zhěng）模（mó）具的平行度和（hé）同轴度。 （５）在壳芯机上（shàng）生产空心砂芯（xīn）时，从砂芯中倒出尚未硬化（huà）的覆膜砂需要重新使用时，必须进行（háng）过筛并未用过的覆膜（mó）砂按３：７比例混（hún）合后使用，这样才能保证壳芯砂（shā）芯的（de）表面质量和砂芯强度。
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什么叫淬火（huǒ）？ 钢的淬火是将钢（gāng）加热到临界温（wēn）度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过（guò）共（gòng）析钢）以上温（wēn）度，保（bǎo）温一段时间，使（shǐ）之全部或（huò）部分奥（ào）氏体化，然后以（yǐ）大于临（lín）界冷却速（sù）度的冷（lěng）速快冷（lěng）到Ms以下（xià）（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体（tǐ））转（zhuǎn）变的热处理工艺。通常也将（jiāng）铝（lǚ）合金、铜合（hé）金、钛（tài）合（hé）金、钢化玻璃（lí）等材料的固溶处理或带有（yǒu）快（kuài）速冷却过程的（de）热处理工艺称（chēng）为淬火。 淬（cuì）火的目的： 1）提高金（jīn）属成（chéng）材或零件的机械性能。例如：提高工（gōng）具、轴承等的硬度和耐（nài）磨性，提高弹簧（huáng）的弹性（xìng）极限，提高轴类零件的综合机械性能等。 2）改善某些（xiē）特殊钢的材（cái）料性能或化学性能。如（rú）提高不锈（xiù）钢的耐蚀性，增加磁（cí）钢（gāng）的（de）永（yǒng）磁性（xìng）等。 淬火冷（lěng）却时，除需合理选用淬火（huǒ）介（jiè）质（zhì）外，还（hái）要有正确的淬（cuì）火方法，常用的（de）淬（cuì）火方法，主（zhǔ）要有单液淬火，双液（yè）淬火，分级淬火（huǒ）、等温（wēn）淬火，局部淬火（huǒ）等。 钢铁工件在（zài）淬火后具有以下特点： ① 得到了马氏体（tǐ）、贝氏体、残余奥氏体（tǐ）等不（bú）平衡（即不稳（wěn）定（dìng））组织（zhī）。 ② 存在（zài）较（jiào）大内应力。 ③ 力学性能不能满足要求。因此，钢铁（tiě）工件淬火后一般都要经（jīng）过回火 什（shí）么叫回火？ 回火是（shì）将（jiāng）淬火后的金属（shǔ）成（chéng）材或零件加热到某一温度，保温一定时间后（hòu），以一（yī）定方式（shì）冷却的热处理工艺，回火（huǒ）是淬火后紧接着进行的一种操作，通常（cháng）也（yě）是工件进行热（rè）处理的zui后一道工序，因而把（bǎ）淬火和回火的联合工艺称为zui终处理。淬火与回火的主要目的是： 1）减少内（nèi）应力和降低脆（cuì）性，淬火件存在（zài）着很（hěn）大的应力和脆性，如没有及时回火往（wǎng）往会产生变形甚至（zhì）开裂。 2）调整工件的机械性能，工件淬（cuì）火后，硬度高，脆性（xìng）大，为了满（mǎn）足各（gè）种工（gōng）件不同的（de）性能要（yào）求，可以通（tōng）过（guò）回（huí）火来调整，硬（yìng）度（dù），强度，塑性和（hé）韧性。 3）稳定工（gōng）件尺寸。通过（guò）回火（huǒ）可使（shǐ）金相组织（zhī）趋（qū）于稳定，以保（bǎo）证在以（yǐ）后的使用过程中不（bú）再（zài）发（fā）生变形。 4）改善某些合金钢（gāng）的（de）切削性（xìng）能。 回火的作用在于： ① 提（tí）高组织稳定性，使（shǐ）工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使（shǐ）工（gōng）件几何尺寸和性能保持稳定。 ② 消除内应力（lì），以（yǐ）便（biàn）改善工件（jiàn）的使（shǐ）用（yòng）性能（néng）并稳定工件（jiàn）几何尺寸（cùn）。 ③ 调整钢铁的力学性能以满足使（shǐ）用要求。 回火之所（suǒ）以具有这（zhè）些作用，是因为温度升高（gāo）时（shí），原（yuán）子活（huó）动能力增强（qiáng），钢铁中的铁、碳和其他合金元素（sù）的原子可以（yǐ）较快（kuài）地进行（háng）扩散，实现原（yuán）子的重新排列组（zǔ）合，从而使不稳（wěn）定的不平衡组织（zhī）逐步（bù）转变为稳（wěn）定的平衡（héng）组织。内应力的（de）消除还与温（wēn）度升高时金属强度（dù）降低（dī）有关。一般（bān）钢铁回火时，硬度和强（qiáng）度（dù）下降，塑性提（tí）高（gāo）。回（huí）火温度（dù）越高，这（zhè）些力（lì）学性能的变化越大。有（yǒu）些（xiē）合（hé）金（jīn）元素含量较高的合金钢，在某（mǒu）一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的（de）金属化合物，使（shǐ）强度和硬（yìng）度（dù）上升（shēng）。这种现象称（chēng）为二次硬化。 回火（huǒ）要求：用途不（bú）同的工件应在不同（tóng）温度下回火，以满足使（shǐ）用（yòng）中（zhōng）的要（yào）求。 ① 刀具（jù）、轴承（chéng）、渗碳淬火零件、表面（miàn）淬火（huǒ）零件通常在250℃以下进行低温回火（huǒ）。低温回火后硬度（dù）变化不大，内应力减小，韧（rèn）性稍有提高。 ② 弹（dàn）簧在（zài）350～500℃下中温回火，可获得较高（gāo）的弹（dàn）性（xìng）和必要的韧性。 ③ 中碳结构钢制作的零件（jiàn）通（tōng）常在500～600℃进（jìn）行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好配合。 钢在（zài）300℃左右回（huí）火时，常使其脆性增大，这（zhè）种现（xiàn）象称为首类（lèi）回火脆性。一般不应在（zài）这个温度（dù）区间回火。某些中碳合金（jīn）结构钢在高温回（huí）火（huǒ）后，如果缓（huǎn）慢冷至（zhì）室（shì）温，也易（yì）于变（biàn）脆（cuì）。这种现象称为第（dì）二类回火脆性（xìng）。在钢中（zhōng）加入钼，或回火时在油或（huò）水中冷却，都（dōu）可以（yǐ）防止第二类回火（huǒ）脆性。将第二类回火（huǒ）脆性的钢重新加热至原（yuán）来的回火温度（dù），便可以消除这种（zhǒng）脆性。 在生产中，常根据对（duì）工（gōng）件（jiàn）性能（néng）的要（yào）求。按加热（rè）温度（dù）的不同，把回火分为低温回火，中（zhōng）温回（huí）火，和高温回（huí）火。淬火和随后的高温（wēn）回（huí）火相结合的（de）热处理工艺称为（wéi）调质，即（jí）在具有高（gāo）度（dù）强度的（de）同时，又有好的塑性韧（rèn）性。 1、低温回火：150-250℃ ，M回，减少内应力和（hé）脆性，提高塑韧性，有（yǒu）较高的硬度（dù）和耐磨性。用于（yú）制作量具、刀具和滚动（dòng）轴（zhóu）承等。 2、中温回火：350-500℃ ，T回，具有较高的（de）弹（dàn）性，有一定的塑（sù）性（xìng）和硬（yìng）度。用于制（zhì）作弹簧、锻模等。 3、高温回火：500-650℃ ，S回，具（jù）有良好的综合力学（xué）性能（néng）。用于制（zhì）作齿轮、曲（qǔ）轴等。 什么是正火? 正火是—种改善钢（gāng）材韧（rèn）性的热处理。将（jiāng）钢构件加（jiā）热到Ac3温度（dù）以上30〜50℃后（hòu），保（bǎo）温一段时间出（chū）炉空冷。主要特（tè）点是冷却（què）速度快于（yú）退火而低于淬（cuì）火，正火时可在稍快的冷却中使钢材的（de）结晶晶粒细化，不但可得到满（mǎn）意的强（qiáng）度，而且可以明显（xiǎn）提高韧性(AKV值），降（jiàng）低（dī）构件的（de）开（kāi）裂倾向。—些低合金热（rè）轧钢板、低合金钢（gāng）锻件与铸造（zào）件（jiàn）经正火处（chù）理后，材（cái）料的综合力学性能可以大大改善，而且也（yě）改（gǎi）善了切（qiē）削性能。 正火有以（yǐ）下目的和（hé）用途（tú）： ① 对（duì）亚共析钢（gāng），正火用以消（xiāo）除铸、锻、焊件的（de）过热粗晶组织和魏氏组（zǔ）织，轧材中的（de）带状组（zǔ）织；细（xì）化（huà）晶粒；并可作为淬火前的预先热处理。 ② 对过（guò）共析（xī）钢，正火可以消除网状二次渗碳体，并（bìng）使珠光体细（xì）化，不但改善机械性（xìng）能（néng），而且有利于以（yǐ）后的球化退（tuì）火。 ③ 对低（dī）碳深（shēn）冲薄钢板，正（zhèng）火可以消除晶（jīng）界的游（yóu）离（lí）渗（shèn）碳（tàn）体（tǐ），以改善其深（shēn）冲性能。 ④ 对低碳钢和低碳低合金钢，采用正火，可得（dé）到较多的细（xì）片状珠光（guāng）体组（zǔ）织，使硬度（dù）增高到HB140-190，避免（miǎn）切削时（shí）的“粘刀”现象，改善切削加工（gōng）性。对中碳钢，在既可（kě）用正火（huǒ）又可（kě）用退火的场合下，用（yòng）正火更为经济和方便。 ⑤ 对普通中碳结构钢，在力学性能（néng）要求不高的场合下，可用正火（huǒ）代替淬火（huǒ）加高温回火，不仅操作简便（biàn），而且使钢（gāng）材的组织和尺寸稳定（dìng）。 ⑥ 高温正火(Ac3以上150～200℃)由于高温下扩散速（sù）度（dù）较高（gāo）,可（kě）以减少铸件和锻件（jiàn）的成分偏析。高温正火后的粗大晶（jīng）粒可通（tōng）过随后第二次较低温度的正（zhèng）火（huǒ）予以细化（huà）。 ⑦ 对（duì）某些用于汽（qì）轮机和锅炉的低、中碳（tàn）合（hé）金钢，常采用正（zhèng）火以（yǐ）获得（dé）贝氏体组织（zhī），再经高温回火，用于400～550℃时具有良好的抗蠕变能力。 ⑧ 除钢件和钢材以外，正火还（hái）广（guǎng）泛用于球墨铸铁（tiě）热处理，使其获得珠光体基体，提高球墨铸铁的强度。 由于正火的特点是空气（qì）冷（lěng）却，因而环境气温、堆放方式、气流及工件尺寸（cùn）对（duì）正火后的组织和性（xìng）能均有影响。正（zhèng）火组织还（hái）可作为（wéi）合金钢的一（yī）种分类方法。通常根据直径为25毫米的（de）试样加（jiā）热（rè）到900℃后（hòu）,空冷得（dé）到的组织，将合金钢分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。 什么是退火（huǒ）？ 退火是（shì）将金属缓慢加热到一定（dìng）温度，保（bǎo）持足够时（shí）间，然后（hòu）以适宜速度（dù）冷却的（de）一种金属热处理工艺。退火（huǒ）热处（chù）理分为完全退火（huǒ），不完全退火和去（qù）应（yīng）力退火。退火材料的力（lì）学性能可以用拉伸试（shì）验来检测，也可（kě）以用硬度试验来检测。许多（duō）钢（gāng）材都（dōu）是以（yǐ）退火热（rè）处理状态（tài）供货（huò）的，钢材硬（yìng）度检（jiǎn）测可以（yǐ）采用洛氏硬度计，测试HRB硬（yìng）度，对（duì）于较薄（báo）的钢板、钢带以及（jí）薄壁钢（gāng）管，可以采用表面洛氏硬度计，检测HRT硬度。 退火的目（mù）的在于： ① 改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊（hàn）接过程中所造成的各种组织（zhī）缺陷以及残余（yú）应力，防止工（gōng）件变形、开裂。 ② 软化工件以便进行切削加工。 ③ 细（xì）化晶粒，改善组织以提（tí）高（gāo）工件的机械（xiè）性（xìng）能。 ④ 为zui终热（rè）处理（淬火、回火）作好（hǎo）组织准备。 常用的（de）退火工艺有： ① 完全退火（huǒ）。用以（yǐ）细化中、低碳钢经铸造、锻（duàn）压和焊（hàn）接后出现（xiàn）的力（lì）学性能不佳的粗（cū）大过热组织。将工件（jiàn）加热到铁素体全部转（zhuǎn）变为奥氏体的温度以（yǐ）上（shàng）30～50℃，保温（wēn）一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷（lěng）却过程中奥氏体（tǐ）再次发生转变，即可使钢的组织（zhī）变细。 ② 球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压（yā）后的偏高硬度。将工件加（jiā）热到（dào）钢开始形成奥氏体的温（wēn）度以上（shàng）20～40℃，保温后（hòu）缓慢冷却（què），在冷却（què）过（guò）程中珠光体中（zhōng）的（de）片层状（zhuàng）渗（shèn）碳体变为球状，从（cóng）而降低了硬度。 ③ 等温退火。用以降低某些（xiē）镍（niè）、铬含量较高的（de）合金结构钢的（de）高硬（yìng）度，以进行切削（xuē）加（jiā）工。一般先（xiān）以较快（kuài）速度冷（lěng）却到奥氏体zui不稳定的温（wēn）度（dù），保温适当时间，奥氏体转变（biàn）为托氏体（tǐ）或索氏（shì）体（tǐ），硬度即可（kě）降低。 ④ 再结晶退火。用以消除金属（shǔ）线材、薄板在（zài）冷拔（bá）、冷轧过程（chéng）中的硬化现象（硬度升（shēng）高（gāo）、塑性下降）。加热温度一般为钢开始（shǐ）形成奥氏体的温度以下50～150℃ ，只有这样（yàng）才能消（xiāo）除加工（gōng）硬（yìng）化效应使金属软化。 ⑤ 石墨化（huà）退火。用以使含有（yǒu）大量（liàng）渗碳体（tǐ）的铸（zhù）铁变成（chéng）塑性（xìng）良好的可（kě）锻（duàn）铸铁。工艺操作是将（jiāng）铸件加热到950℃左（zuǒ）右（yòu），保温一定时间后适当冷却，使（shǐ）渗碳体分解（jiě）形成团絮状石墨。 ⑥ 扩散退火。用以使合金（jīn）铸件（jiàn）化（huà）学成（chéng）分均匀化，提高其使用（yòng）性能（néng）。方法是在（zài）不发生熔化（huà）的前提下，将铸件加热到尽（jìn）可能高（gāo）的（de）温度，并长（zhǎng）时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。 ⑦ 去应力退火。用以消除（chú）钢铁铸件（jiàn）和焊接件的内应力（lì）。对于钢铁制品加热后开始（shǐ）形成奥氏体的温度以下（xià）100～200℃，保温后在（zài）空气中冷却，即可消除内应（yīng）力（lì）。
+查看全文（wén）16 2020-04
一（yī）、变形的原因 钢的变形（xíng）主（zhǔ）要原（yuán）因是钢中存在内应力或者外部施加的应力（lì）。内应（yīng）力是因温（wēn）度分布不均匀或者（zhě）相变所致（zhì），残余应力也（yě）是原因之一。外（wài）应力引起的变形主要是（shì）由于工件自（zì）重而造成的“塌陷”，在特殊情（qíng）况（kuàng）下（xià）也应（yīng）考虑碰撞（zhuàng）被加热（rè）的工（gōng）件，或者（zhě）夹持工（gōng）具夹持所引起的凹陷等。变形包括弹性变形和塑性变形（xíng）两（liǎng）种。尺（chǐ）寸（cùn）变化主要是（shì）基于组织转变，故表现出同样的膨胀和收（shōu）缩，但当工件上有孔穴（xué）或（huò）者复杂形状工（gōng）件，则将导致（zhì）附加的变形。如果淬火（huǒ）形成大量马氏体则（zé）发（fā）生（shēng）膨胀（zhàng），如果产生大量残余奥氏（shì）体则（zé）相应的要收缩。此外，回火时（shí）一般发生收缩，而（ér）出现二次硬化现象的合金钢则发（fā）生膨（péng）胀，如果进（jìn）行深冷（lěng）处理（lǐ），则（zé）由于残余奥氏体的马氏体化（huà）而进一（yī）步膨胀，这些组织（zhī）的比容都（dōu）随着含碳（tàn）量（liàng）的（de）增加（jiā）而增大，故含碳量增加也使尺寸变（biàn）化量增大。 二、淬火变（biàn）形的主要发生时段 1.加热过程（chéng）：工件在加热过程中（zhōng），由于内应（yīng）力逐渐释（shì）放而产生变形。 2.保温过程：以（yǐ）自（zì）重塌陷变形为主，即塌陷弯曲。 3.冷却过程（chéng）：由于不均匀冷却和组织转变而（ér）至变形。 三、加（jiā）热（rè）与（yǔ）变形 当加热大型工件时，存在（zài）残余应力或者加热不（bú）均匀，均可产（chǎn）生变（biàn）形。残余应力主要来源于加工（gōng）过程。当（dāng）存在这些应力时，由于随着（zhe）温度的升高，钢（gāng）的屈服强度（dù）逐（zhú）渐下降，即使加热（rè）很均匀，很轻（qīng）微的应力（lì）也会导致变形。 一般，工件的外缘部（bù）位残（cán）余应力较（jiào）高，当温度的上升从外部开始进行时，外缘（yuán）部位（wèi）变形较（jiào）大，残余应力引起的（de）变形包括弹性变形和塑性（xìng）变形（xíng）两种（zhǒng）。 加热时产生的热应（yīng）力（lì）和想变应力都是导致变形的（de）原因。加热（rè）速度（dù）越（yuè）快、工件尺（chǐ）寸越大（dà）、截面变（biàn）化（huà）越大，则（zé）加热变形越大。热（rè）应力取决于温度的不均匀分布程度和温度梯度，它们都（dōu）是导（dǎo）致热膨（péng）胀发生差异（yì）的原因。如果热应力高于材料的高温屈服（fú）点，则引（yǐn）起塑性变形（xíng），这种塑性变（biàn）形就表现（xiàn）为（wéi）“变（biàn）形”。 相变（biàn）应力主要源于相变的不等时性，即材料一部分发生（shēng）相变，而其它部分还（hái）未发生相变时（shí）产生的。加热时材料的组织转变（biàn）成奥氏体发（fā）生体积收（shōu）缩时可出（chū）现塑性变形。如果材（cái）料的各部分同（tóng）时发生相（xiàng）同的组织转变（biàn），则不产生应力。为此，缓慢加（jiā）热可以适当降低加（jiā）热变形，zui好采用（yòng）预热。 此（cǐ）外，由于加热中因自重而出现（xiàn）“塌（tā）陷（xiàn）”变形的情况非（fēi）常多，加热温度越高，加热（rè）时间越长，“塌陷”现（xiàn）象越严重。 四、冷却与变形（xíng） 冷却不（bú）均（jun1）时将产生热应力导致变形发生。因（yīn）工件的外缘和（hé）内部（bù）存在冷（lěng）却速（sù）度差异，该热应力是不可避免的，淬火情（qíng）况下，热应力（lì）与组织应力叠（dié）加，变形更为复杂。加（jiā）之（zhī）组（zǔ）织的不均匀、脱碳（tàn）等，还会导致相变点出现差异，相变的膨胀量也有所不同。 总之（zhī），“变形”是（shì）相变（biàn）应力和热应力共同所致，但并非全部应力都消耗在变形上，而是一部分作为残（cán）余应力存（cún）在（zài）于工件中，这种应力就是导致时（shí）效变形和时效裂纹的原因。 因冷却（què）而导致的（de）变形表现为以下几种形式： 1.件急冷（lěng）初期，急冷的（de）一侧凹陷，然后转（zhuǎn）为凸（tū）起（qǐ），结果快冷的一面（miàn）凸（tū）起，这种情况属（shǔ）于热（rè）应（yīng）力引起的变形大于相变引（yǐn）起的变形。 2.由热应力所引起的变形是钢（gāng）料趋于球（qiú）形化，而（ér）由相变应力所引起的变形（xíng）则使之（zhī）趋于绕线轴状。因此淬火冷却所致的变形（xíng）表（biǎo）现为两者的结合（hé），按照淬火方式的不同，表现出（chū）不同的（de）变形。 3. 仅对内孔部分（fèn）淬火时，内孔收缩（suō）。将整个环形工件加热（rè）整体淬火时，其外径总是（shì）增大，而内径则（zé）根（gēn）据尺寸的（de）不同时涨（zhǎng）时缩，一（yī）般内径大时（shí），内孔涨大（dà），内径小时，内孔收缩 五、冷处理与变形 冷处理促进马氏体转变，温度较低，产生的变形比淬火（huǒ）冷却要小，但此时产生（shēng）的（de）应（yīng）力较大，由于残余应力、相变应（yīng）力和（hé）热应力等的叠加容易导致开裂。 六（liù）、回火与变形 工件在回火过程中由于（yú）内应（yīng）力的均匀（yún）化、减小（xiǎo）甚至消失（shī），加（jiā）上组织发生变化，变形（xíng）趋于减小，但同时（shí），一旦（dàn）出现（xiàn）变形，也是很难矫正的。为了矫（jiǎo）正这（zhè）种变形，多（duō）采（cǎi）用加压回火或喷（pēn）丸（wán）硬化等方（fāng）法。 七 、重（chóng）复淬火与变形 通常情况（kuàng）下，一次（cì）淬火（huǒ）后的工件未经过中间退火而（ér）进行重复（fù）淬火，将增大变形。重复淬火引（yǐn）起的变（biàn）形，经过重（chóng）复淬火，其变（biàn）形累加而趋（qū）于球（qiú）状，容（róng）易产生龟裂，但（dàn）形状相对稳定了（le），不再容易产生变形了，因（yīn）此重复淬火前（qián）应增加（jiā）中间退火，重复淬火（huǒ）次（cì）数应小于等于2次（不含初次淬火）。 八、残余应（yīng）力与变形 加热过程中，在（zài）450℃左右，钢由弹性体转变为塑（sù）性体，因此（cǐ）很容易呈上（shàng）升（shēng）塑性变形。同时，残余应力在约高于此（cǐ）温度（dù）时（shí）也将因（yīn）再（zài）结晶而（ér）消失。因此，快速加热时，由于（yú）工件内（nèi）外部存在温度差，外部达到450℃变成了塑性区，受（shòu）而（ér）内（nèi）部温度较低（dī）处存在残余应（yīng）力作用而发生（shēng）变形，冷却后，该（gāi）区域就是（shì）出现变（biàn）形的地方。由于（yú）实（shí）际生产过程中（zhōng），很难实现均匀、缓慢加热，淬（cuì）火前进行消除应力退火（huǒ）是非常重要（yào）的，除了通过（guò）加热（rè）消除应力外，对于（yú）大型零件采用振动消除应力也是（shì）有（yǒu）效的。
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球墨铸（zhù）铁（NodularCastIron）是一种具有优良（liáng）力学（xué）性能的金属材料，通（tōng）过在铁（tiě）液中加入球化剂和（hé）孕育（yù）剂（jì），让（ràng）石墨（mò）呈（chéng）球状形（xíng）核并长大（dà）而获得。20世纪40年代，现（xiàn）代球墨铸（zhù）铁由美国国际锡公司(INCO)青（qīng）年科研人员K.D.Millis首先研究成功。球墨（mò）铸铁在力（lì）学性能、物理性能、工艺（yì）性能、使用性能上具（jù）有独特的优（yōu）势（shì），生（shēng）产工艺简单，成本低廉，在机械、冶金（jīn）、矿山、纺织、汽车及船舶（bó）等（děng）领域应用广泛（fàn）。 生（shēng）产球墨铸铁时夹渣（zhā）是zui常见的缺陷（xiàn），其多（duō）出现在铸（zhù）件浇注位置的上（shàng）平面或型芯上表面（miàn）部位。夹渣缺陷（xiàn）严重影响铸件（jiàn）的力学性（xìng）能（néng），特别是韧性和屈服强度，导致承压部位发生渗（shèn）漏。 笔者所在单（dān）位生产（chǎn）的一种发电设备铸件前期经常出现铸件夹渣缺陷而报废，针对此（cǐ）缺（quē）陷进行（háng）了改进（jìn）。 1.原工艺及缺陷状况（kuàng） 铸件重量为4500kg，材料（liào）为QT400-18，呋喃树脂自硬砂造（zào）型。采（cǎi）用15t/h工频（pín）电炉（lú）熔（róng）炼（liàn），化学（xué）成分为：wC＝3.5%~3.7%，wS＝2.2%~2.7%，wMn＝0.3%~0.47%，wP≤0.06%，wS≤0.2%，浇注（zhù）温度为1350~1380℃。浇注系统采用半封闭（bì）式、横浇道在分型（xíng）面的环形底注工艺，内浇道为4道φ35mm的陶瓷（cí）管，直（zhí）浇道为φ80mm，横浇道截面为：70/80mm×100mm，截面比为：F直：F横（héng）：F内=1∶2.99∶0.77，工艺方案如图1所（suǒ）示。这样（yàng）设计（jì）出来（lái）的铸件（jiàn）缺陷主（zhǔ）要为夹渣，位置在法兰背（bèi）面和轴承上（shàng）表面（miàn），形（xíng）状不规则，无（wú）金属光（guāng）泽，用渗透液或磁粉检（jiǎn）测（cè），有（yǒu）时用肉眼即可发现，如图2所示。 图1 工（gōng）艺方案 图2 夹渣缺陷分（fèn）布 2.缺陷原因分析 （1）熔炼或球化处理后，加（jiā）入的（de）熔剂（jì）和形成的（de）熔渣在浇注时随金属液一起（qǐ）注（zhù）入型腔。 （2）金属液在浇注过程中镁、稀土（tǔ）、硅（guī）、锰、铁等（děng）二次氧化，产生的金属氧（yǎng）化物和（hé）硫化物、游离石墨等上浮到铸件上表（biǎo）面（miàn）或滞留在铸件内（nèi）的死角和砂（shā）芯下表面（miàn）等处（chù）。 原工艺该铸件（jiàn）的（de）浇注压头为（wéi）2.5m，铁液（yè）从浇（jiāo）口杯（bēi）进（jìn）入浇注系统后，直（zhí）接由内（nèi）浇道底返进入底法兰，进（jìn）流速度大，约0.7m/s，进入型腔的铁液紊（wěn）流严重，且严重卷气（qì），因此铸件表面出现大量的（de）渣，造成该（gāi）产品（pǐn）的（de）废品率超过10%。 （3）由于含硫量（liàng）过（guò）高，使金属（shǔ）液含有大（dà）量硫化物，浇注（zhù）后在铸件内部形成渣。 （4）金（jīn）属液中各组元（碳（tàn）、锰（měng）、硫（liú）、硅、铝、钛）之间或这（zhè）些组（zǔ）元与氮、氧之间发（fā）生化学反应，其（qí）氧化物与炉衬、包衬、砂（shā）型壁或涂（tú）料之间发生界面反应形成夹渣。 3.改进方案（àn） （1）熔炼（liàn）时对原材料进行分拣，保证干燥、清洁、无（wú）锈蚀（shí）。 （2）提高铁液出炉温度和（hé）球化处（chù）理温（wēn）度，对浇包进行充分烘烤。 （3）金（jīn）属（shǔ）液在浇包内应静置一段时间，以（yǐ）利于（yú）渣上浮（fú）。 （4）降低原（yuán）铁液（yè）含硫量，在保（bǎo）证球化前（qián）提下，尽可能减少（shǎo）球墨铸铁（tiě）的残留镁（měi）含量（liàng）。 （5）浇注系统（tǒng）改（gǎi）进。为保证铁（tiě）液在充填型腔的过程中平（píng）稳、流畅（chàng），按大孔出（chū）流（liú）理论对浇注系统进行了改（gǎi）进，如图3所示。采用（yòng）开（kāi）放式浇注系统，通过增（zēng）大进流截面（miàn）降低进流速度。铸（zhù）件整体分（fèn）散进流，快速充型，保（bǎo）证浇（jiāo）口杯、直浇道及时充满。 图3 改（gǎi）进后（hòu）的浇注（zhù）系统（tǒng） 该（gāi）铸件重4500kg，浇注重量6000kg，根据相（xiàng）关公式计算的浇（jiāo）注时（shí）间为60s，阻流截面积为（wéi）52cm2，即（jí）设计（jì）的开放式浇注系统的直浇道截面积（jī）为52cm2。按照（zhào）标准的（de）陶瓷管（guǎn），则（zé）选（xuǎn）择φ80mm的（de）陶瓷（cí）管，截面（miàn）积是50.24cm2，按照推（tuī）荐的（de）浇注系统比例，设计的横浇道截（jié）面形状是（shì）矩形（9cm×6cm），则面（miàn）积是108cm2，内浇道是13道φ35mm的陶（táo）瓷管，截（jié）面（miàn）积是125cm2，则zui终的截面比是F直：F横：F内=1∶2.15∶2.49。 根据上面计（jì）算的参数计算得进流（liú）速（sù）度为（wéi）0.28m/s，进流速度降低很多，是（shì）原工（gōng）艺进流（liú）速度的40%。充型平稳（wěn），避免紊流，大大降低了铁液二次（cì）氧化的机会，从（cóng）而可以（yǐ）减少夹渣缺陷。 4.改进后（hòu）验证 采（cǎi）用以（yǐ）上措施连（lián）续生产15件（jiàn），铸件没有（yǒu）再出现法兰和轴承（chéng）上表面部（bù）位夹渣（zhā）缺陷，改进有（yǒu）效。类似（sì）的方法（fǎ）在（zài）其他产品上（shàng）运（yùn）用，也有明显（xiǎn）效果。 5.结（jié）语 大型球墨铸铁件易于在浇注（zhù）位置上表（biǎo）面以（yǐ）及铁液流动的一些死角区域产（chǎn）生夹渣（zhā）缺陷，这些（xiē）缺陷（xiàn）可（kě）以通过熔炼控制和浇（jiāo）注系（xì）统的改进来解决。浇注系（xì）统形（xíng）式以及（jí）参数选择（zé）应（yīng）能（néng）保证铁（tiě）液平稳充型，为此浇注（zhù）系统各组（zǔ）成部分面积、浇（jiāo）注时间需按照内（nèi）浇道低速进流、铸件整（zhěng）体快速（sù）充满的原（yuán）则来计算。
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热处理工艺中（zhōng）淬火的（de）常用方法有十种，分别（bié）是单介质（zhì）(水、油、空气（qì）)淬火;双介质淬火;马氏体分（fèn）级淬火（huǒ）;低于Ms点的马氏体分级淬火法;贝氏体等温淬火（huǒ）法;复合淬火（huǒ）法;预冷等温（wēn）淬火法;延迟（chí）冷却淬火法;淬火自回火法;喷（pēn）射淬（cuì）火法等。 一、单介质（zhì）(水、油（yóu）、空气)淬火 单介质（zhì）(水、油、空气)淬火：把已加（jiā）热到淬（cuì）火温度的工件淬人一种淬（cuì）火介质，使其完全冷却。这种是zui简（jiǎn）单的（de）淬火方法（fǎ），常用于形状（zhuàng）简单的（de）碳钢（gāng）和合金钢工件（jiàn）。淬火介质根（gēn）据零件传热系数大小、淬透（tòu）性、尺寸、形（xíng）状（zhuàng）等进行选择。 二、双介质淬火 双介质淬火：把加（jiā）热到（dào）淬火温度的工件，先在冷却能（néng）力强的淬火介质中冷（lěng）却至接近Ms点，然后转入慢（màn）冷的淬火介质中冷却至（zhì）室（shì）温（wēn），以达（dá）到不同淬火冷却温度区间，并（bìng）有比较理想的（de）淬火冷却（què）速度。用于形状复（fù）杂件或高碳钢、合金钢制作的大型工件，碳素工具钢也多采用此法。常用冷却介质有水-油、水-硝（xiāo）盐、水-空气、油-空气，一般用水作快冷淬火（huǒ）介质，用油或空气作慢冷淬火介质，较（jiào）少采用空气（qì）。 三、马氏体分级淬火 马（mǎ）氏体（tǐ）分（fèn）级（jí）淬火：钢材奥氏体化，随之浸入（rù）温度稍高或稍低于钢的上马氏点（diǎn）的液（yè）态介质(盐浴或碱（jiǎn）浴)中，保持适当时间，待钢（gāng）件的（de）内、外层都达到介质温度后取出空冷，过（guò）冷奥氏体缓慢转（zhuǎn）变成（chéng）马氏体（tǐ）的淬火工（gōng）艺（yì）。一般（bān）用于（yú）形状复（fù）杂和变形要求严的（de）小型工件，高速钢和（hé）高合金钢工模具也常用此法（fǎ）淬火。 四、低（dī）于Ms点（diǎn）的（de）马氏体分级淬火法 低于Ms点（diǎn）的马氏体（tǐ）分级淬火法：浴槽温度低于工件（jiàn）用钢的Ms而高于Mf时，工（gōng）件（jiàn）在该（gāi）浴（yù）槽中冷却较快，尺寸较大时（shí）仍可获得和分级淬火相同（tóng）的（de）结（jié）果。常用于尺（chǐ）寸（cùn）较大的低淬透性钢工件。 五、贝氏体等（děng）温淬火法 贝（bèi）氏体等温淬火法：将工件（jiàn）淬入该（gāi）钢下贝（bèi）氏体温度（dù）的浴槽中等温（wēn），使其发（fā）生下贝氏（shì）体转变，一般在浴槽中保温30~60min。数控微（wēi）信公号cncdar贝氏体（tǐ）等温淬火工（gōng）艺主要三个步骤：①奥氏体化处理;②奥氏体化后冷（lěng）却处（chù）理;③贝氏体等温处（chù）理;常用于合金钢、高碳钢小尺寸零件及球墨（mò）铸铁件。 六、复合淬（cuì）火法 复合淬（cuì）火法（fǎ）：先将工件急冷至Ms以下（xià）得体（tǐ）积分（fèn）数为10%~30%的（de）马（mǎ）氏体，然后在下贝氏体区等温，使较大截面工件得到马氏体（tǐ）和贝（bèi）氏体（tǐ）组织，常用于合（hé）金工具钢工件。 七、预冷等温淬火法 预冷等（děng）温淬火法：又称升温等温淬（cuì）火，零件先（xiān）在（zài）温度较低(大于（yú）Ms)浴槽中冷却，然后转入温度（dù）较高的浴槽（cáo）中，使奥氏体进行等温转（zhuǎn）变。适用（yòng）于（yú）淬透性（xìng）较差的（de）钢件或尺寸较大又必须进（jìn）行等温（wēn）淬火的工件。 八、延迟冷却淬火法 延迟冷却（què）淬（cuì）火（huǒ）法（fǎ）：零件先在空气、热水（shuǐ）、盐浴中（zhōng）预冷到稍高于Ar3或Ar1温度，然后进行单介质（zhì）淬火。常用于形状复杂各部（bù）位厚薄悬殊及要求变形小（xiǎo）的零（líng）件。 九（jiǔ）、淬火自回（huí）火法（fǎ） 淬火自回火法（fǎ）：将被处理工件全部加热，但在淬火时仅将（jiāng）需要淬硬（yìng）的部分(常为工作部位)浸（jìn）入（rù）淬火液（yè）冷却（què），数控微信公号cncdar待到未浸入部分火色消失的瞬间，立即取出在空气（qì）中冷却的淬火工（gōng）艺。淬火（huǒ）自回火法（fǎ）利用心部（bù）未全部冷透（tòu）的热（rè）量传到表面，使表面回火。常用于承受冲击的（de）工具（jù）如（rú）錾（zàn）子（zǐ）、冲子、锤子等。 十、喷射淬火法 喷射（shè）淬火法：向（xiàng）工件喷射水流的淬火方法，水（shuǐ）流可大可小（xiǎo），根（gēn）据所要（yào）求的（de）淬火深度而定。喷射淬火法（fǎ）不会（huì）在工件表面形成蒸汽膜，这样就能够保证得（dé）到比昔通（tōng）水中淬火更（gèng）深（shēn）的淬硬（yìng）层。主要用于局部表面淬火。
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第1步 材料的选择（zé） 铁素体球铁的（de）生产，选择（zé）高纯（chún）的原（yuán）材料是非（fēi）常必（bì）要的，原（yuán）材料中的Si、Mn、S、P含量（liàng）要少（Si<1.0%, Mn<0.3% S<0.03%，P<0.03%），对Cu、Cr、Mo等一些合金元素要严格控制含（hán）量。由于（yú）很多微量元素对球化衰退zui为敏（mǐn）感（gǎn），如（rú），钨、锑、锡、钛（tài）、钒（fán）等。钛对球化影响很大应加以控制，但钛高是（shì）我国生铁的特点（diǎn），这主要与生铁的冶（yě）金工艺有关。 第（dì）2步 脱硫 原铁液含硫量决定球化剂的加（jiā）入（rù）量，原铁（tiě）液（yè）中的含硫量（liàng）越高，则（zé）球化剂（jì）的加入量越（yuè）多（duō），否则不能获（huò）得球化良好（hǎo）的铸件。球化处理前原铁液中（zhōng）的S含量控制在0.02%以下。对（duì）球化处理（lǐ）前原铁液的含（hán）硫量（liàng）高时，必须进行脱硫处理（lǐ）。 第3步 Mo合（hé）金处理 Mo合金化（huà）处理，采用涡流（liú）工艺，加入（rù）量控（kòng）制在（zài）0.5～1.0%，具体（tǐ）根据zui终Mo含量进（jìn）行（háng）调整。为了确保（bǎo）Mo的有（yǒu）效吸收，对合金（jīn）的粒度应该严格要求（qiú）。 第4步 球化（huà）剂（jì）和球化（huà）处理 生产（chǎn）厚大断面（miàn）球铁件时（shí），为了提高抗（kàng）衰（shuāi）退能力，在（zài）球化剂（jì）中加入一定比例的（de）重稀（xī）土，这样既（jì）可以保证起球化作用的（de）Mg的含量，同时也（yě）可以增加（jiā）具有较高抗衰退能力的重稀土元（yuán）素，如，钇等（děng）。根据国内很多（duō）工厂的试验和（hé）生产（chǎn）实践，采（cǎi）用Re—Mg与钇基重稀土的复合（hé）球化剂作为厚大断（duàn）面球（qiú）铁件生产的球化剂是（shì）非常理想（xiǎng）的，使用这（zhè）种球化剂在实际生产应用过程中也取得了很好的效果。据有关（guān）资料表（biǎo）明（míng），钇的球化（huà）能力仅次于镁，但其抗衰退能（néng）力比镁强的多，且不（bú）回硫，钇可过量加入，高碳孕育良好时，不会出现（xiàn）渗碳（tàn）体。另（lìng）外（wài），钇与磷（lín）可形成高熔点夹（jiá）杂（zá）物，使（shǐ）磷共晶减少并弥散，从（cóng）而（ér）进一步提（tí）高球铁的延伸率。在球化处理（lǐ）时，为了提高镁的（de）吸收率，控制反应速度及提高球化效果，采（cǎi）用特有的（de）球化（huà）工艺。对球化处理的（de）控制，主要是在反应速度上进（jìn）行控制（zhì），控制球化反应时间在2分钟左右。 对此采（cǎi）用中（zhōng）低Mg、Re球化（huà）剂和钇基重（chóng）稀土（tǔ）的（de）复合球（qiú）化（huà）剂，球化（huà）剂的（de）加入量根据（jù）残留Mg量确定。 球（qiú）化（huà）衰退防止：球化衰退的原（yuán）因一（yī）方面和Mg、RE元素由铁液中逃逸减少有关（guān），另一方面也和孕育（yù）作用不断衰退有关，为了防止球化衰退，采取以下措（cuò）施： A、铁液（yè）中应保持有（yǒu）足够的球化（huà）元素含量； B、降低原铁液（yè）的含硫量，并防止铁液氧化； C、缩短铁（tiě）液经球化处理后的停留时间（jiān）； D、铁液（yè）经球化处理并扒渣后，为防止 Mg、RE元素逃逸，可用覆盖剂将（jiāng）铁液表面覆盖（gài）严，隔绝空气以（yǐ）减（jiǎn）少元素的逃（táo）逸（yì）。 第5步 孕育（yù）剂和孕（yùn）育处理（lǐ） 球化处理是球铁生产的基础（chǔ），孕（yùn）育（yù）处理是球铁生（shēng）产（chǎn）的关键（jiàn），孕（yùn）育效果决定了石墨球的直径、石墨球数和石墨（mò）球的园整度，为了（le）保证孕育效果，孕育处理采用多（duō）级（jí）孕育（yù）处理（lǐ）。孕育处（chù）理越接近浇注，孕育（yù）效果越好。从孕育到（dào）浇注（zhù）需要一定的时（shí）间，该时间（jiān）越（yuè）长，孕（yùn）育衰退就越严重。为（wéi）了防止或减少孕育衰退，采用以下措施： A、使用（yòng）长效孕育剂（含（hán）有（yǒu）一定量的钡、锶（sī）、锆（gào）或锰的硅基（jī）孕（yùn）育剂）； B、采用多（duō）级孕育处理（包内孕（yùn）育、孕育（yù）槽孕育、水（shuǐ）口瞬时孕育等）； C、尽量缩短孕育（yù）到浇注（zhù）时间（jiān）。 孕育剂的（de）加入（rù）量控制在（zài）0.6～1.4%，孕育剂加（jiā）入量（liàng）过（guò）少，直接造成孕育效（xiào）果差，孕（yùn）育（yù）量过大，导致铸（zhù）件夹杂。 第6步 浇注工艺控制（zhì） 浇注应采用快浇，平稳（wěn）注入的原则（zé）。为了提高瞬（shùn）时孕育的均匀性及防止熔渣（zhā）进入型腔，水口盆的总容量应与铸件的毛重相当，浇注（zhù）时将孕育剂放入水口盆中，将铁水一次全部注（zhù）入水口，使铁水与孕育剂（jì）充分混合，扒去表面（miàn）浮渣，提出水口堵浇注。
+查看全文10 2020-04