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夹（jiá）砂是（shì）一种“膨（péng）胀缺陷”，有“鼠尾”、“沟槽”和“夹砂（shā）结疤”三种形（xíng）式，其（qí）特征是：铸（zhù）铁表面有夹（jiá）着砂子的细小纹路（lù）．条（tiáo）状（zhuàng）沟槽以及结疤状（zhuàng）凸起物高温铁水的冲刷（shuā）和烘烤的热作用（yòng）使砂型发生水分迁移和（hé）体积膨胀，致使表层翘起，挑起和开（kāi）裂（liè），这就是夹砂形（xíng）成的机理。 1、制型砂的质量（liàng） 型砂的质量必须控制。在这方面防止夹砂的对策有：选用（yòng）粒度分（fèn）散、形状不规（guī）则的原砂，湿型（xíng）采用钠质膨润土（tǔ）或对钙质膨润（rùn）土进行活化处理（lǐ），适当（dāng）增加膨润土的用量和减（jiǎn）少型砂的（de）含水（shuǐ）量（liàng），加入适量的煤粉、重油、沥青粉（fěn）、细木屑等（děng）“缓冲剂（jì）”、去（qù）除旧砂中的（de）粉（fěn）尘、保证型（xíng）砂的混辗质量等。 2、选择合理（lǐ）的造（zào）型工艺 造型工（gōng）艺是否合（hé）理对铸件产生夹砂有很大（dà）影响（xiǎng）。铸件的浇铸时间和浇铸位置、铁水的上升速度、铸型的种类（lèi）等必须选择适当（dāng）。 （1）采用快速浇铸 砂型的表面（miàn）总是要发（fā）生膨（péng）胀的， 因此防止夹砂的决定因素是铁水是否能（néng）迅速覆盖和触（chù）及砂型（xíng）的表面，并对（duì）砂型产生一定（dìng）的压力。快速浇注能使铁水在铸件产生夹砂的“临界时问”之（zhī）前充满铸型，不给予砂型产（chǎn）生膨胀和形成高（gāo）水区（qū）的充（chōng）分时间。有（yǒu）人用高速摄影机观察到：如果（guǒ）上砂型受烘烤（kǎo）后在（zài）局部发生垂下的瞬间，铁水（shuǐ）能立（lì）刻触及，则铁水有可能把（bǎ）垂下的砂块托回原处。由此可见， 快（kuài）速浇（jiāo）铸能（néng）利用铁水的（de）压力来对付砂型的膨胀。 浇铸（zhù）速度（dù）的（de）快慢（màn）主要取决（jué）于浇口截面（miàn）的大（dà）小。灰铸（zhù）铁件浇（jiāo）口截面如用下面的简易计（jì）算公式计算（suàn），能实（shí）现快速浇注。 平面较大的铸件M取0.8~1.2；平面很大、薄（báo）壁（bì）的铸件取（qǔ）1.2~1.5；湿型件宜取中、上（shàng）限。 生产实（shí）践征（zhēng）实，上述公式是可靠的，如果铸件存在夹砂缺陷，必须（xū）检（jiǎn）查该铸件所用的浇口截面积是否在（zài）“快（kuài）浇”的范围之（zhī）中。对（duì）于大平面（miàn）的铸件宜（yí）用尺寸较（jiào）大的（de）浇口杯，多道薄片状的（de）内浇（jiāo）口或是（shì）缝（féng）隙浇口（kǒu）．使铁水迅速、平稳、不（bú）间（jiān）断地（dì）盖（gài）住所浇到的平面，避免砂（shā）型（xíng）局部过热。浇口比例常（cháng）用半封闭（bì）或开放（fàng）式。 （2）提高铁（tiě）水的上升速（sù）度 铁水（shuǐ）在砂（shā）型中（zhōng）应有较高的上升速度，以减低上砂型受烘烤的程度铁水的上升（shēng）速度与浇注方案有关。自下（xià）而（ér）上充（chōng）型的倾斜浇铸方（fāng）法（fǎ）（一般倾斜3°--15°）。能避免分散的（de）铁水流，利（lì）于砂型（xíng）的（de）排气、减少铁（tiě）水（shuǐ）对砂型的热幅射和（hé）提高铁水的上升速度。而平傲立浇的工艺则（zé）更能显著提（tí）高铁水的（de）上升速度。 （3）选用恰当（dāng）的浇铸（zhù）位置 铸件（jiàn）的浇铸位置必须（xū）有利于铁水平稳充型和型腔气体的（de）排除，否则，会导（dǎo）致夹砂的缺（quē）陷。 （4）采用适宜的铸型 根据铸件的大小选择适宜的铸（zhù）型。湿型（xíng）一般适用于小件和平面不大、壁不（bú）厚的中件对于中（zhōng）、大的板类和厚壁件宜采用表干型和千型。一些大型平（píng）板可用热膨胀（zhàng）小、导热性好和热容量（liàng）高（gāo）和石墨粉砂或耐（nài）火砖作（zuò）下型，既能重复（fù）使用（yòng），又能（néng）有效地防止夹（jiá）砂（shā）。 （5）增加砂（shā）型（xíng）的排气 及时（shí）地排（pái）除型腔的水蒸汽及其它气体能有利于铁水的快（kuài）速充填（tián）和（hé）减（jiǎn）轻（qīng）高温（wēn）气流对砂表层（céng）的起拱作用，有益于（yú）降低水分凝聚区的水（shuǐ）量和（hé）使其位（wèi）置内移（yí）。因此（cǐ）在砂型上（shàng）多放明出气冒口，分散排气是十（shí）分重要的。 3、确（què）保砂（shā）型的制（zhì）造质（zhì）量（liàng） 砂型的（de）制造（zào）质量涉（shè）及产生夹砂的“临（lín）界时（shí）间”。如何（hé）精（jīng）细地造（zào）型，提高（gāo）砂（shā）型的整（zhěng）体强度（dù），是防止夹砂的关键（jiàn）。 （1）舂砂（shā）要紧实（shí）和均匀 砂（shā）型应舂得紧实均匀，避免（miǎn）局（jú）部过紧和分层。湿（shī）型不要求（qiú）过高（gāo）的紧实度，而表干（gàn）型和（hé）下型应有足够的（de）紧（jǐn）实度。大型铸铁件防止夹砂的经验是：“人工用直径10-15 mm粗的钢钎都无法（fǎ）插进砂（shā）型（xíng）”。由此可见防止夹砂要注重砂型的刚性当（dāng）然增加（jiā）砂型紧（jǐn）实度（dù）会影响砂型排气，与之相应的重要手段是多（duō）扎（zhā）气（qì）眼， 并尽可能接近砂型表层造型时要（yào）注意砂（shā）箱的箱带和挂钩不能离型（xíng）面太近（jìn），芯骨也不能距砂芯表面过近，因（yīn）为会引起舂砂不均舂砂时首（shǒu）层填砂不可过（guò）薄，特别是在模型表层木（mù）板较薄时，木（mù）板（bǎn）的弹性会使砂型分（fèn）层。刮板的造型操作要特别小心（xīn）， 以墁（màn）刀削砂成型（xíng）为（wéi）主，刮板（bǎn）刮砂时不能过分用力， 以免使（shǐ）砂型分层。 （2）细心（xīn）修型和（hé）上好涂料 修（xiū）型时不能过度地修磨砂型， 这（zhè）样（yàng）易把（bǎ）水分引到砂型表面，形成硬块且（qiě）与本体分离。砂型损（sǔn）坏之处要划（huá）毛后修补，不宜刷水过（guò）多（duō）。浇口（kǒu）附近、凸台边缘、大平面及铁水断（duàn）续（xù）流经的部位应插钉加固。插钉呈梅花状，使砂型有一个（gè）整体的强度。涂料（liào）是砂型（xíng）的保护层，要上好。修型后（hòu）宜让砂型阴干一段时间再（zài）上涂料，以利涂料的渗（shèn）透。涂（tú）料刷两遍，上浓涂料，并用墁刀压（yā）一遍，第二（èr）遗上较稀一点的涂料。 （3）控制烘干范（fàn）围（wéi） 砂型干燥（zào）不好也容易产生（shēng）夹砂。为此砂型应（yīng）有正确（què）的烘（hōng）干范（fàn）围。干燥炉开始不能升温过快，否则会使砂型（xíng）外层存在较大的温度（dù）差，以致（zhì）开（kāi）裂。保温要有充裕的时间，以确保砂型烘干（gàn）透彻。配箱后（hòu）应尽快浇注（zhù）， 以免返潮。 4、搞好（hǎo）浇铸工艺和操作 为了防止夹砂缺陷，在浇（jiāo）铸工（gōng）艺方面，应在保证（zhèng）不出（chū）现其（qí）它缺陷的（de）前提下（xià），力求（qiú）用较低的浇铸温度（dù），在浇铸操作上，应避免断流（liú）和尽（jìn）量用较快的速度浇铸。
+查看全（quán）文27 2020-04
对目前（qián）国内精铸行业中（zhōng）广泛应用的4种制壳（ké）工艺的特点进（jìn）行了分（fèn）析（xī）对（duì）比。从精铸件质量比较，水玻璃型（xíng）壳较差，复（fù）合型（xíng）壳、硅溶胶（jiāo）-低温蜡型壳（ké）次（cì）之，硅溶胶一中温蜡型壳zui好。而从制壳成本比（bǐ）较，水（shuǐ）玻璃型（xíng）壳zui低，硅溶胶一中温（wēn）蜡型壳zui高。对这4种制壳工艺分别提出了改进措施。 目前国内精铸件生产中广泛采用的（de）制壳（ké）工艺（yì）有（yǒu）以下（xià）4种： A．水玻璃型壳； B．复（fù）合（hé）型壳； C．硅溶胶（jiāo）型壳(低温蜡)； D．硅溶胶型（xíng）壳(中温蜡)。前3种方（fāng）案均使用（yòng）低温蜡（là）(模)。 我公司4种工艺（yì）兼（jiān）有，以充（chōng）分满足市场对精铸件质量、价位（wèi）的不同需（xū）求、增加市场竞争（zhēng）力和适（shì）应力。 1、水玻（bō）璃型（xíng）壳 这一（yī）工艺在（zài）国内已有近50年的（de）生产历（lì）史，其厂点数（shù）至今仍占我国精铸厂家的75%以上（shàng）。经过精铸界（jiè）同仁个半（bàn）世纪（jì）的不（bú）懈努力，水玻（bō）璃型壳工艺的应用和研究已达到（dào）了很高水平。 多年来（lái）由于背层型壳（ké）耐火材料的（de）改（gǎi）进和新型硬化剂（jì）的推（tuī）广应用，水玻璃型壳强度有（yǒu）了成倍增长。铸件表面质量、尺寸（cùn）精度及成品率有（yǒu）了很大提高，目前仍占（zhàn）很大（dà）的市场份额，并替代国外砂铸件成批出口。 低廉的成本、zui短的生（shēng）产周期（qī）、优良的脱壳性能及高（gāo）透气性（xìng）至（zhì）今（jīn）仍是其他任何型壳工艺（yì）所不及（jí）的（de）优点。但铸件的质量，包括（kuò）表面粗糙度、缺陷数量、尺寸精度、成品率、返修率等均比（bǐ）其（qí）他3种工艺要差（chà） 1.1存在的主要问题 (1)水玻璃（lí）粘结剂固有的（de）缺点（diǎn）是Na2O含量高，型壳高温强度、抗蠕变能力远不及硅溶剂型壳(只（zhī）有它的1/30-1/50)。加之面层耐火（huǒ）料采用了价低质次、粒度级配不良（liáng）的石英砂(粉)，硬化剂（jì）至（zhì）今（jīn）仍限于使用（yòng）氯化氨（ān），因而必然不能获（huò）得高质（zhì）量的精铸件。 (2)型壳生产条件差，缺乏严格的（de）生产（chǎn）过程及（jí）参（cān）数（shù）的控制。由于硬化（huà）剂的强（qiáng）腐（fǔ）蚀性，除尘设备的（de）简陋，很少车间有（yǒu）恒温、恒湿、除尘的（de）生产环境。影响（xiǎng）型壳和（hé）铸件质量的涂料配制（zhì）、硬化、风干、脱蜡（là）等工序，极少按（àn）行（háng）业规定的操作规范（fàn）严格（gé）控制。如定期（qī）检测涂料粘（zhān）度、涂片重（chóng）、硬化（huà）剂浓（nóng）度、pH值等。型壳风干处的温度、湿度、风速等更是不（bú）加控制，故常在高、低温或（huò）梅雨（yǔ）季节（jiē）发（fā）生批量报废（fèi）的质量事故。总之，大部分工厂（chǎng）停留（liú）在手工作坊（fāng）阶段，靠（kào）技（jì）艺而不（bú）是靠（kào）科（kē）学的（de）质（zhì）量管理进行（háng）生产。这是水玻璃型壳数十（shí）年（nián）来铸件质量不稳定、废品率、返修率高的重要原因之一（yī）。 1.2改进方（fāng）向（xiàng） (1)采用高纯度的硅微（wēi）粉(脉石英)代替常用的（de）低品（pǐn）位的（de）石英砂粉作面层（céng）耐火材料，并应（yīng）用“双峰（fēng）”型粒度级配的圆形石英粉（fěn）配制面层（céng）涂料。不仅可提高面层（céng）型壳的热化学稳定性（xìng），而且可以获得高粉液比涂料。我厂用模数为3.4、密度（dù）为1.28g/cm3的水玻璃配（pèi）料，粉液比可（kě）达到1.4。硅微粉的技术要求（qiú）见。 经湿法球磨、单槽沉淀、磁选及离（lí）子高纯水处理，自然形（xíng）成圆形，双峰粒度级配，这种高纯低杂质的粉粒（lì），比人工级配更理想。已在我（wǒ）公司实际应用，效果良好。 (2)加强（qiáng）制（zhì）壳工序的现场质量管理，按行业标准操作。同（tóng）时应将涂料、撒砂、硬化场地与型壳干燥间隔离。后者控制温度、湿度，前（qián）者加强除尘（chén）、防（fáng）腐，从（cóng）而有利于型壳质量的稳定及改善操作（zuò）环境。 (3)采（cǎi）用石英（yīng）-硅溶（róng）胶型壳代替一、二层（céng）石英-水玻璃型壳，彻（chè）底取（qǔ）消面层和（hé）过渡层的水玻璃及氯化氨硬（yìng）化剂。计算（suàn）表明铸件成本仅增加0.46元/kg，而（ér）制壳生产周期与水玻璃型壳基本相同。 2、复合型壳 为（wéi）克服上述（shù）水玻璃型壳的（de）缺点，目前不少工厂将一（yī）、二层（céng）改用锆英（yīng）石及莫（mò）来石-硅溶胶型壳。背层仍采用原有水玻璃型壳工艺。它是结（jié）合硅胶型壳的优良的表面质量和水玻璃低成本、短周期的优点的一（yī）种改进方案。与水玻璃型壳相（xiàng）比，其铸件表面质量（liàng）有了很大提高，表面粗（cū）糙度降低（dī）、表面缺陷（xiàn）减少、返修率下降。可应用于不锈（xiù）钢、耐热钢等（děng）高合（hé）金钢。生产（chǎn）周期则比（bǐ）低温蜡-硅溶胶型壳短得（dé）多，与水玻璃型壳相近。 2.1存（cún）在的主要（yào）问题 (1)由于背层（céng）保留（liú）了（le）水玻璃粘结剂，故其型壳整体高温强度、抗蠕变能力比硅溶胶（jiāo）型壳低（dī）。其型（xíng）焙烧温（wēn）度只限（xiàn）于950℃以下。900℃以后（hòu）型壳（ké）变形量增加了30%。而硅溶胶型壳焙烧温度可达1000-1200℃，在1000℃以前型壳不变形。故复合型（xíng）壳浇注的铸件（jiàn）尺（chǐ）寸精度（dù）(包括（kuò）形位公差（chà）)均比不上硅溶胶型壳。往往在浇注（zhù）大（dà）型(10kg以（yǐ）上)铸（zhù）件时要采取增加硅溶胶型（xíng）壳层数（shù）的方法(一般至少增加2层)以（yǐ）求获（huò）得高的高温强度及防止铸（zhù）件变形。 (2)由（yóu）于型壳前2层是影响（xiǎng）型（xíng）壳透气性的主因，由水玻（bō）璃型壳改（gǎi）为硅溶胶后，型壳的（de）整体（tǐ）透气（qì）性大幅降低，在焙烧温度较低、保温时间不（bú）够长时，常（cháng）会造成铸件（jiàn）气孔（kǒng）及浇（jiāo）不足、冷（lěng）隔等缺陷，故复合型（xíng）壳（ké）较（jiào）难应用于（yú）薄（báo）壁(δ≤3mm)件（jiàn）、小件及特小件(小于50g)。又（yòu）因型壳高温（wēn）强（qiáng）度不及硅溶胶（jiāo）型壳，更易造成上（shàng）述（shù）废品。总之（zhī），复合（hé）型壳的透（tòu）气性不如水玻璃型壳也不如硅（guī）溶胶（jiāo）型壳。 (3)复合型壳（ké）铸件质量稳定性比水玻璃（lí）好，但远（yuǎn）不如硅溶胶型（xíng）壳（ké）。其背层仍保留水玻璃粘结剂，为降低成本仍采用价（jià）格较低、质（zhì）量不稳定的耐（nài）火材料，如粘土、颗粒粒砂等（děng），且在制壳工艺控制方（fāng）面与水玻璃型（xíng）壳相（xiàng）同（tóng），导致铸件质（zhì）量（liàng）稳定（dìng）性差（chà）。尤其是10kg以上的大件及1kg以（yǐ）下的小件，废品率及返（fǎn）修率（lǜ）均比硅溶胶型壳高。 (4)复（fù）合型壳由于（yú）采（cǎi）用价昂的锆英石作面层（céng），其型壳成本是水玻璃型壳（ké）的（de）4.5倍，若背层（céng）采用莫来（lái）石砂粉，其型壳成（chéng）本与硅溶胶型壳成本相差无几，每kg铸件成（chéng）本（běn）仅相差1元。其成本低的优（yōu）势并不明显。 (5)复合型壳不能（néng）使（shǐ）用中温蜡料。中温蜡不能使用热（rè）水脱（tuō）蜡。在高压釜中脱蜡（là）时，由于高（gāo）温、高压(170℃，0.7MPa)中（zhōng）温蜡液会与（yǔ）背层中的水（shuǐ）玻（bō）璃及（jí）残留硬（yìng）化（huà）剂产生剧烈的皂化反应(白色（sè）泡沫状皂化物)，不经回（huí）收处理（lǐ）无（wú）法（fǎ）回用。而硅（guī）溶胶（jiāo）型壳（ké），则可以应用低、中温蜡，无此弊病。 综上所述（shù），复合型壳是水玻璃型壳的改进，在铸件表面质量、成品（pǐn）率及返修率方面比前者优越，但与（yǔ）硅（guī）溶胶（jiāo）型（xíng）壳仍（réng）有本质差别。除生（shēng）产周（zhōu）期较短，制（zhì）壳成本稍低之外（wài）其铸件质量（liàng）及稳定性不及硅（guī）溶胶型壳。 2.2改进（jìn）方（fāng）向 (1)采（cǎi）用石英代（dài）替锆英砂用于面层型（xíng）壳（ké）耐火材料（liào）。铸件表（biǎo）面（miàn）质量不完全取决于面（miàn）层型壳（ké）耐（nài）火材料，而与粘结剂（jì）有密切关系，也与蜡料有关(蜡（là）模表面粗糙度、皂化物残留等)。复合（hé）型壳只能采用低温蜡（là），大部分应用于表（biǎo）面粗糙（cāo）度中等（děng）(Ra=6.3-12.5)、尺寸精度不甚高(CT4-CT6)的精铸（zhù）件，实践（jiàn）证明采用石（shí）英-硅溶胶面层代替锆英石-硅溶（róng）胶是完全可行的。 这一措施（shī）使（shǐ）每t铸件型（xíng）壳成本由原4150-4830元下降到1360元，与（yǔ）水玻璃型壳比仅增加460元。 (2)加强（qiáng）制壳工序尤其是背层制（zhì）壳（ké）的质（zhì）量管理及环境改善(详见（jiàn）本文1，2节)。 (3)背层应当（dāng）采用质量稳定、高温性能优良（liáng）而成本相对低廉的耐（nài）火材料，同时要（yào）兼（jiān）顾与面层型壳耐火材（cái）料膨胀（zhàng）率（lǜ）相匹配（pèi）。推荐下列（liè）2种常用的背层材料。 ①耐（nài）火粘土-石英粉涂料(各50%)，撒颗粒砂(耐火砖废（fèi）料破碎过筛（shāi）而（ér）制成)，其优（yōu）点是（shì）来源广、价格低，其型壳（ké）高温（wēn）强度和抗蠕变能力均（jun1）高于（yú）莫（mò）来石、铝矾土。价格仅为铝矾土的1/2-1/3。它适用（yòng）于锆英石或石英石作（zuò）面层的复合（hé）型壳。 ②耐（nài）火粘土-颗粒（lì）粉涂料(体积比（bǐ）为3：7)，撒颗粒（lì）砂。此方案只适用于锆英石复合（hé）型壳（ké）。有些工厂复（fù）合型壳背层采（cǎi）用莫来石砂粉或铝矾土，其涂料性能（néng）较稳（wěn）定，壳薄、易焙烧，但成本过高（gāo）且其型壳高温（wēn）性能不及上2种型（xíng）壳。铝矾土脱壳性（xìng）能较差。至于废陶（táo）瓷器皿（mǐn）、硫璃瓦、地砖等破碎而成的材料价（jià）格虽低，但未经（jīng）高温烧成，成分复杂，型壳高温（wēn）开裂倾向大，耐（nài）火度偏低。浇注后(尤其是（shì）厚大件)脱壳困难，不宜采用。 3、硅溶胶（低温蜡）型壳 这（zhè）一工艺符合国（guó）情，在铸造1kg以上（shàng），特别是5kg以上中（zhōng）大件铸件时，具有（yǒu）更大（dà）的适应性和优越性(与中温蜡相比)。 一（yī）般来说，中大（dà）铸件的质量要（yào）求，特别是表面粗糙度、尺寸精（jīng）度（dù）以（yǐ）及（jí）形位公差（chà）的要求不会太高（gāo），采用高熔点中温蜡并（bìng）无必要。中温蜡需要高压(大（dà）于6-7MPa)或液（yè）态蜡（là）压注蜡模（mó），设备投资大（dà）。中温蜡厚大蜡模易（yì）缩陷、变形（xíng）、成本高。低温（wēn）蜡（là）成型容易（yì）、设（shè）备简单（dān），而蜡模表（biǎo）面粗（cū）糙度相差（chà）不大。 这一工（gōng）艺比（bǐ）复合型壳质（zhì）量稳定，尤其（qí）是铸件尺寸（cùn）精度高，因它（tā）没有（yǒu）水玻璃存在，型壳高（gāo）温性能好，在1000-1200℃焙（bèi）烧（shāo）后型壳透气性高，抗蠕变能力强，既（jì）可适（shì）用于薄（báo）壁件，复杂结构（gòu）的中小件，又可（kě）生产重（chóng）达（dá）50-100kg的特大件，如（rú）水泵、叶轮、导流壳、泵体、球阀体（tǐ）、阀板等。对于薄（báo）壁中（zhōng）小（xiǎo）件或大件可以采用（yòng）叉壳或抬壳在炉（lú）前直接浇注，更可获得高（gāo）成（chéng）品（pǐn）率。 3.1存在问题（tí） (1)由于（yú）采用低（dī）温蜡，大部（bù）分（fèn）型壳（ké）在水中脱蜡（là），难免有（yǒu）皂化物（wù）残（cán）留进入（rù）型壳中(尤其（qí）是复合型壳及水玻璃型壳同时脱蜡时（shí）)易产生铸件表面（miàn）夹杂，返修率稍高，这是（shì）其缺点之一（yī）。 (2)制壳（ké）生产周期（qī）长是它的（de）zui大（dà）缺点和（hé）不足，尤其在生产大件，有深（shēn）孔、深槽件时（shí），每层干燥常要24-48h。以50kg双流道叶轮（lún）为（wéi）例，常须（xū）10-15d 制壳时（shí）间，稍有未干透之死角，在水脱蜡时会造（zào）成硅溶胶回溶，型壳裂纹。 (3)硅（guī）溶胶型壳(低（dī）温蜡)型壳成本较水玻璃型壳高5倍（bèi）(每t铸（zhù）件制壳成本为（wéi）5000元)，比复合型（xíng）壳高17%。铸件成本相应较高。 3.2改（gǎi）进方（fāng）向（xiàng） (1)为防止因低温（wēn）蜡回收处理不彻底及（jí）用水脱蜡时（shí）与复合型壳或水（shuǐ）玻璃型壳共用同一（yī）热水槽，易（yì）产（chǎn）生铸件皂化（huà）物夹杂缺陷应（yīng）采取以下措施（shī）。 ①采用蒸气（qì）脱蜡(蒸气压（yā）力0.2-0.4MPa，温度（dù）120-130℃)代替水脱蜡，不仅可（kě）以防止（zhǐ）皂化物夹杂而且型（xíng）壳不易（yì）产生裂纹，对铸件的（de）质量稳定更有保障。 ②若采用热水（shuǐ）脱蜡，应在水中加人（rén）体积分数为1%-3%的工业盐酸，脱蜡后再（zài）用含盐酸的热水冲洗每组型壳（ké）以（yǐ）减少皂化物残留。尽可能不要与水（shuǐ）玻（bō）璃型（xíng）壳、复合型壳共用同一槽水脱蜡，也可更（gèng）换水液（yè），单独（dú）集（jí）中（zhōng）脱蜡，以减（jiǎn）少（shǎo）皂化物入壳。 ③回收蜡（là）处理可用盐酸的体积分数为3%-5%的酸化水，沸腾及（jí）沉淀时间（jiān）要足够长。冬（dōng）季硬化水温度（dù）低，水（shuǐ）玻璃及复合（hé）型（xíng）壳中Na2O的残（cán）留量高，蜡料皂化（huà）也（yě）较（jiào）严重，应多加盐（yán）酸处（chù）理回收蜡，减少皂化（huà）物。蜡（là）料处（chù）理后，及时补加硬（yìng）脂酸也很重要。 (2)为缩短制壳生产周期，可采（cǎi）用“快干硅溶胶”制（zhì）壳（ké），此工艺已（yǐ）日渐（jiàn）成熟，其各层型壳（ké）干燥时间可（kě）缩短1/2以上（shàng）。小件各层（céng）(除zui后层外)干燥仅须3h，制壳时间由原63h缩短（duǎn）为24h。中大件也较一（yī）般（bān）硅溶胶缩（suō）短50%。而其市场价只提高20-30%，完全可由场（chǎng）地、电耗的减少及生（shēng）产（chǎn）率的提高来弥补。快干硅溶胶的推广应用是（shì）硅溶（róng）胶制壳工艺的改革必由之路，将会逐（zhú）步扩大应用。 (3)为降（jiàng）低硅溶胶（jiāo）型壳的成本，zui有效的方法是（shì）采用石英石代替锆英石作面层型壳耐火材（cái）料。目（mù）前（qián）锆英石耐火材料（liào）占整个硅溶胶制壳成本的60%，改用石（shí）英后每t铸件制（zhì）壳成本由（yóu）5000元降为（wéi）2210元，下（xià）降（jiàng）55.8%。中大件可采用（yòng）熔融石英（yīng）砂(粉)取代锆英砂（shā）(粉)已逐步在（zài）推广应用。 4、硅溶胶（jiāo）（中温蜡）型（xíng）壳 这是国际上通用的精铸（zhù）件生产工艺，它具有zui高的铸件质（zhì）量、zui低的（de）返修率，特别（bié）适合于表（biǎo）面粗糙度要求高(Ra0.8-3.2)，尺（chǐ）寸精度高(CT3-CT5级)的中小（xiǎo）件、特小件（jiàn）(2-1000g)。但由于设备及（jí）成本***，较少应用（yòng）于中大件（jiàn）(5-100kg)。 4.1存在问题 (1)成本高，其型壳生产成本是水玻璃型壳（ké）的8倍。比低温蜡-硅溶胶（jiāo）型壳也高出25%。主要原因（yīn）是其（qí）制（zhì）壳、蜡模材料成（chéng）本高（gāo），且（qiě）设（shè）备耗（hào）电（diàn）也大得多（duō），设备投（tóu）资也大。 (2)生产周期与（yǔ）低温蜡-硅溶胶型壳相（xiàng）同，比水玻璃及（jí）复合型壳长得多。 (3)生产5-50kg的中大件往往（wǎng）要（yào）采用中温液态蜡（là）(65-70℃)及高压(4.0-7.0MPa)注蜡（là），厚（hòu）壁蜡模易缩凹，铸件尺寸精度（dù）并不（bú）太高（gāo），中大件对尺寸精度、表面粗糙度要（yào）求也没有小（xiǎo）件那么高，故中大件（jiàn）较少采用硅溶胶(中温蜡（là）)型壳（ké）。 4.2改进方向 (1)为降低成本，保证质量，在解决（jué）了石英对中温蜡润湿性很差的难题后，采用石英（yīng）石或（huò）熔融石英代替锆英石无疑是一方向。熔融石英其热膨（péng）胀系数（shù）仅为5×10-7/℃，且其价（jià）格只有（yǒu）锆（gào）英石的1/6。在国（guó）外（wài），熔融石英已逐步在扩（kuò）大应用范围。 (2)采用快（kuài）干硅溶胶缩短（duǎn）制壳周期是国内外同行共同努（nǔ）力（lì）的方向(见（jiàn）前述（shù）)。 (3)研（yán）制国产（chǎn）的中温蜡（là）或改（gǎi）进石蜡一硬脂酸低（dī）温蜡是我国精（jīng）铸界（jiè）的重要任务。如何解决国产中温（wēn）蜡或改进（jìn）型的（de）低（dī）温（wēn）蜡回收处理（lǐ）的难题，使其（qí）在生产中能长期保（bǎo）持蜡料性（xìng）能不变化是（shì）能否（fǒu）推广应用的关键。 5、结束语 (1)各种型壳工艺有其不（bú）同的适（shì）用对象，选择（zé）的依据（jù）是（shì）：铸件的质量要求、价位及交（jiāo）货期。综（zōng）合考虑（lǜ），正确选用zui经济（jì）合理的制壳工艺方案（àn）是保证生产优质、低成本（běn）铸件的基（jī）础。 (2)水玻璃型壳虽有不（bú）少（shǎo）优点但粘结（jié）剂本身固（gù）有（yǒu）的缺（quē）点使铸件质量难以提（tí）高，质量稳定性也差。今后将会（huì）逐（zhú）步（bù）被复合型壳，尤（yóu）其是成（chéng）本低的石英一硅溶胶复（fù）合壳所（suǒ）取代。 (3)硅溶（róng）胶（jiāo）是理（lǐ）想的粘结剂，其（qí）型壳质量（liàng）高（gāo），铸件质（zhì）量（liàng）稳定，返修率低（dī），是今（jīn）后的发展方向。石英（yīng）石、熔融石英耐火料（liào）在面层型（xíng）壳中的应（yīng）用，快干硅溶胶的推广，将其生（shēng）产成本及制壳周期大大降低（dī）和缩短（duǎn），克（kè）服了这2点不足，硅溶胶型壳(低温蜡或中温蜡)将在我国精铸（zhù）界得到广泛应用，毕竟高的铸件质量（liàng）是zui重要（yào）的（de）指标。
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1、铸件“桔皮”缺陷的特征 铸件“桔（jú）皮（pí）”是生产中反复出现的一种铸造缺陷，它对铸件质量的影响（xiǎng）较大，缺陷出现在铸件肥（féi）厚部位（wèi）、热节及内浇道附近以及受热集中而冷却又慢的部位。铸件（jiàn）表面有（yǒu）微凸（tū）的（de）小圆斑，呈“眼圈”状，这（zhè）些（xiē）表面粗糙（cāo），看起来象“桔子皮”的斑点，在多种铸（zhù）件中反（fǎn）复出现，有（yǒu）时整批铸（zhù）件均有（yǒu），其在每个铸（zhù）件上（shàng）的数量少则几个，多（duō）至整个平面；小圆斑有的较大，有的小至（zhì）麻点；有时是单个分散的，有（yǒu）时也呈密集（jí）的片状凸起物，高出铸件（jiàn）0.4-0.6mm，直（zhí）径3-5mm。据（jù）我公司统计，废品中的（de）15%是“桔皮”缺陷造成的，而（ér）且碳钢件（jiàn）产生（shēng）桔皮缺（quē）陷的机会更多一些。 2、“桔皮”缺陷（xiàn）产（chǎn）生的原（yuán）因分（fèn）析 导致“桔皮”产生的根本的（de）原（yuán）因是涂料表面堆（duī）积、硬化不充分。型壳在焙烧后，其表面上形（xíng）成黄色或黄绿色玻璃体，浇注后与钢（gāng）液反应而形成硅（guī）酸（suān）盐瘤粘附（fù）于铸（zhù）件表面（miàn）。单纯地延长硬化时间，无（wú）助于zui终解决“桔皮”问题。通（tōng）过实（shí）践（jiàn），有以下几方面的原（yuán）因。 2.1原（yuán）材料方面的影响（xiǎng） 众所周知，水玻璃涂料的粉液比低，粉（fěn）料分布不均（jun1）匀。水玻璃（lí）的模数愈高，密度（dù）愈大，则（zé）涂料（liào）的粉液比愈低，粉料的分布愈不均匀，也zui不易充分硬（yìng）化。 (1)水（shuǐ）玻璃的（de）影响 水玻璃的模数、密度以及（jí）杂质的多少对（duì）涂料的流动性影响极大。随着模数的增大，水玻璃中亚胶粒子比例增加，其粘（zhān）度会随之增加，涂（tú）料的流（liú）变性恶（è）化，当模（mó）组涂挂时（shí）极易在表层造成局部涂料堆积。 水玻璃参数（shù）不（bú）一致对涂料性能的影（yǐng）响是很大的（de），这一点很容易被忽视。参数的不一（yī）致性表现在两个方面（miàn）。 其一是模数的不一致性，刚进厂的水玻璃（lí）只有经过长时间的静置扩散（sàn）(分散)后（hòu）才能使同一批（pī）模数趋于一致，达到稳定（dìng）的分散状态；这一过程所需时间在一星期以上，如果急于使用则不可能（néng）获得理想的涂（tú）料流变性能。 其二（èr）是溶（róng）液密度（dù）的不一致性，在（zài）配（pèi）涂料前通常要对水玻璃溶（róng）液的密度进行（háng）调整，应该特（tè）别注意加水搅拌（bàn）后马上测得的（de）密（mì）度是不真实的，因为液体分散稳定的过程尚未完成，与所希望的密度有一定的误差，据此配制的涂（tú）料，其粘度和流动性都有误差。 (2)耐火粉料（liào）的影响 耐（nài）火粉（fěn）料颗粒的（de）分布和形状对涂料流变性的影响（xiǎng）较大，双峰（fēng）粉涂料（liào）具有较（jiào）好的流变性是大家公认的（de）；但即便是粒度分布基本相同的双峰（fēng）粉，当耐火（huǒ）粉料颗（kē）料形状分别为多角（jiǎo）、尖角和（hé）片状的粉配（pèi）制涂料时，在粉（fěn）液（yè）比和水玻璃模数（shù）相同（tóng）的条件下其流变（biàn）性也（yě）会有（yǒu）很大的差异。 当粉料形状越接近片（piàn）状时，其比表面积也越大，颗粒间的摩擦力和作用（yòng）力增大，涂料的粘度将大（dà）于多角（jiǎo）形的粉料。 (3)水玻（bō）璃密度和粉液（yè）比的综合影（yǐng）响 水玻（bō）璃密度和粉液（yè）比的变（biàn）化（huà）对表（biǎo）层涂料流变性（xìng）的（de）影响是（shì）非常直观的，水玻璃密（mì）度（dù）和粉液比过大时涂料粘度增加、流变性（xìng）变差（chà）、涂层变厚会引起涂料在型（xíng）壳表面局部（bù）堆（duī）积，型壳（ké）硬化不良zui终（zhōng）导（dǎo）致（zhì）“桔皮”问题（tí）。 2.2工艺（yì）方面的（de）影（yǐng）响 (1)表面层（céng）风干不（bú）充分。表面层风干是涂料的再均匀化过程，同时，也是水玻璃（lí）脱水固化过程，如风干（gàn）时间过短，表面层（céng）涂料在（zài）熔模表（biǎo）面分（fèn）布不均匀，造成其后的（de）硬化不充分，脱蜡后将在（zài）型壳内（nèi）表面形成（chéng）团（tuán）状聚集（jí）物（wù），局（jú）部形成钠盐杂质。 (2)过度滴控。过度滴控指表面层浸挂涂料时，单（dān）方向流动（dòng）未能及时（shí）粘（zhān）砂（shā），将导致涂（tú）料在（zài）熔（róng）模表（biǎo）面局部（bù）方向上的堆（duī）积（jī），造成其后（hòu）的硬（yìng）化不完全。 (3)型壳（ké）层间硬化不良。由于涂料层尤其是前（qián）两层中存（cún）在未硬化部分，未硬（yìng）化的（de）涂料在脱蜡和焙烧后造成型壳内表面的钠盐（yán）聚集，与（yǔ）钢水反应（yīng）后生成“桔皮”缺陷。 2.3环（huán）境方面的影响 在寒冷的（de）冬季，过低的室温（wēn）使涂料流（liú）动性变差造成涂（tú）料堆积（jī），过厚堆积的涂料又不能完（wán）全硬化（huà）；此外硬（yìng）化（huà）液（yè）的温度随室温的降（jiàng）低也会造成（chéng）硬化过程的（de）缓慢和不完全。环境湿度的影响（xiǎng）则主要发生在雨季，空（kōng）气（qì）湿度的增加会影响风干过程（chéng），常（cháng）因为风干不足而出现“桔皮”问题。 3、避免“桔皮”缺陷的措施 3.1原料（liào）选用 (l)水玻璃在模数合适的情况下，必须严（yán）格控制杂质含量；应根据环境的温度、湿度、铸件的结构特点以及所配粉料的特点调（diào）整（zhěng）水玻（bō）璃密度。 (2)粉料在粒度符合（hé）使用（yòng）要求的条件下，其粒形至关重要，球形和（hé）多角形粉料是较理想（xiǎng）的，而（ér）片状粉料不能（néng）使用（yòng）。 3.2工艺（yì）对（duì）策 (1)水（shuǐ）玻璃密度（dù）的调整。密度的合适与否将直（zhí）接影响（xiǎng）铸件（jiàn）的表面（miàn）质量，密度过大会导致涂料流动性（xìng）差而（ér）造成分层和“桔（jú）皮”缺陷，密度过小又（yòu）会形成铸件表面的黄（huáng）瓜刺；合适的密（mì）度通常与环境（jìng）温度、粉料的粒度、微观（guān）形状及铸（zhù）件（jiàn）的结构特点有关系。密度一（yī）般控制在1.27-1.29g/cm3之（zhī）间，其调整原则是: ①环境温度高时增加密度，低时减小密度； ②粉（fěn）料（liào）粗且片（piàn）状比例小时增加密度，粉料细且片状比例（lì）大时减（jiǎn）小密度； ③结构简单涂（tú）料易流（liú）动的铸件可（kě）适（shì）当增加密（mì）度，反之（zhī）减小密度。 (2)粉液比的确定。粉液比（bǐ）也是影响铸件表（biǎo）面（miàn）质量（liàng）的重（chóng）要（yào）因（yīn）素之（zhī）一，比例过大则（zé）会因涂（tú）料的流动性（xìng）差导致涂（tú）挂不均匀而产生分（fèn）层和涂料堆（duī）积；而太小则会产（chǎn）生铸件表面的黄瓜（guā）刺。其配比原（yuán）则是（shì）在保证涂料流动性的前提下尽量提高粉液比。 (3)硬化液（yè）的浓度、温度（dù）与硬化时间。一（yī）般情（qíng）况下，氯化（huà）氨质量分数在25%以（yǐ）上的硬化剂才会（huì）有较好的硬化效果（guǒ）；如果（guǒ）氯化铵含（hán）量（liàng）低（dī），靠延长（zhǎng）时间是不能改善硬化效果的（de）。 (4)涂挂操作方式（shì）。实际生产（chǎn）中（zhōng）有相当一部分“桔（jú）皮”问题是由于操作不当造成的，涂料的单（dān）方向流动极（jí）易产生堆积而造成硬（yìng）化不充分，所（suǒ）以在蜡模浸挂涂料之后的滴控直到撒砂完毕的整个过程中，必（bì）须不断改变模组（zǔ）的方向。 (5)脱蜡工艺。在脱蜡热水（shuǐ）中补充适当的硬化剂，由于硬化（huà）剂的吸热作用（yòng）和反应，会进一（yī）步使得表面层所滞留的反（fǎn）应产物（wù）NaCl溶于脱蜡（là）水（shuǐ）中而大部分去除，此时，型壳表面形成的（de）是一层（céng）低钠硅胶层，有利（lì）于防止“桔皮”缺（quē）陷的产（chǎn）生。 (6)环境温度。环境温度偏低会导致涂料流动性差，造成涂挂不均（jun1）匀而形成桔皮及其他（tā）制（zhì）壳缺陷，制（zhì）壳工序的环境温度（dù）应控制在15℃以上。
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气泡是（shì）铸件常见问题之一（yī），而（ér）且一（yī）旦铸件出现了气（qì）泡问题，也等于产（chǎn）品报废了。那么如（rú）何避免铸件产生气泡？看（kàn）看下（xià）面（miàn）这7条。 【缺（quē）陷（xiàn）现象】 铸件表皮下，聚集气体鼓胀所形（xíng）成的（de）泡，有（yǒu）时会崩裂，存在贯通和非贯通两（liǎng）种。 别名：鼓泡、起泡【原因分析】 模具温度太高，开（kāi）模过早。 填（tián）充速（sù）度（dù）太高，金属流卷（juàn）入气体过（guò）多。 涂料发气量大（dà），用量过多，浇注（zhù）前未燃尽（jìn），使挥发气（qì）体被包在（zài）铸件表层，另涂料含水量大。 型腔内气体没有（yǒu）排（pái）出，排（pái）气不顺。 合（hé）金熔炼温度过（guò）高。 铝合金液体除气不彻（chè）底，吸有较多气体，铸件凝固时析（xī）出留在铸件内 填充时产生（shēng）紊流（liú）。 【对应（yīng）措（cuò）施】 1、测温枪（qiāng）测试模具（jù）表面温度，显示数值超过工艺（yì）规（guī）定范围。降低模具表面温度，增加保压时间； 2、铸件表面内浇口压入（rù）的金属流明显比其（qí）它（tā）部位亮很多。填充速度（dù）高产生原因一方面是设备本身的压射（shè）速度高，另一方（fāng）面可能（néng）是（shì）内浇（jiāo）口太薄造成。降（jiàng）低压（yā）射速度，适当增加内浇口厚度（dù）；判断内浇口薄的方法：是否有浇（jiāo）口易（yì）粘现象（xiàng），降低二快速度看远（yuǎn）端是否有严重压不实现象（xiàng），不给压打件，看是否有（yǒu）多股铝液流； 3、喷涂时察（chá）看雾的（de）颜色是否呈白色（sè），合（hé）模前察看型（xíng）腔是否还有气体残留。更换涂料或增大涂料与水的配（pèi）比； 4、在（zài）烫模阶段，铸件表面（miàn）有（yǒu）明显的漩涡和涂料堆积。判断及（jí）解（jiě）决（jué）方法：调开档，人为产生涨模，如果解决，需开排气道； 5、铸件表面内浇口压入的金（jīn）属流特别（bié）亮并伴有粘结。适当降低浇注温（wēn）度； 6、取样（yàng）块测密度，看是（shì）否符（fú）合（hé）要求。重新进行除气处理或（huò）在（zài）保温炉（lú）内进行再次（cì）精炼； 7、烫模阶段（duàn）铸件表面明显有各流溶（róng）接（jiē）不到一起的痕迹伴有涂料（liào）堆（duī）积。 判断及解决方法：涂黑油生产，看痕迹是否有堆积，分析堆积部位，解决方法： a、开（kāi）设或加大相（xiàng）应（yīng）部位的集渣包， b、调（diào）整内浇（jiāo）口流（liú）向、位置或填充方向。
+查看全文22 2020-04
1．冒口（kǒu）设计的基本原理（lǐ） 铸（zhù）件冒（mào）口主要（yào）是在铸钢件上使用。铸铁件只用于个别的厚大件的灰铸铁件和（hé）球铁件上（shàng）。金属（shǔ）液在液态降温和凝（níng）固过程中（zhōng），体积要收缩。铸件的体收缩大（dà）约为线收缩（suō）的（de）3倍。因（yīn）此（cǐ），铸钢的（de）体收缩通常按3---6%考虑，灰铸铁按2---3%，不过由于灰铸铁和（hé）球墨铸（zhù）铁凝（níng）固（gù）时的石墨化膨（péng）胀，可以（yǐ）抵消部（bù）分体积收缩，所以如果壁厚均匀，铸型紧实度（dù）高，通常不需（xū）要（yào）设计冒口。铸件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（suō）陷或者缩松。严重时常常造成铸件（jiàn）报废。 冒（mào）口尺寸计算原则是，首先计算需要补缩的金属液需要多（duō）少（shǎo）。通常（cháng）把这（zhè）一（yī）部分金（jīn）属液假设成球（qiú）体，并求出直径（设（shè）为d0）用（yòng）于冒口计算。冒（mào）口（kǒu）补（bǔ）缩铸件是有一定的范围------叫有效补（bǔ）缩距离，设为L，对厚度为h的板状零件通常L=3~5h 。对棒（bàng）状零件L=（25~30）√h 式（shì）子中，h------铸件厚度 2．冒口（kǒu）尺（chǐ）寸（cùn）的（de）基本计算方法 冒（mào）口计算的公式、图线、表格（gé）等有很（hěn）多。介绍如下。 zui常用的方法是，冒口直径 D=d0+h 理由（yóu）是假定冒口和铸件以（yǐ）相同的速度凝固，凝固过（guò）程（chéng）是从（cóng）铸（zhù）件的两个表面向内层进行（háng），当铸件完（wán）全凝固终了，正好（hǎo）冒口凝固（gù）了同样的厚度，这时还剩（shèng）下中间的空心的（de）缩孔（kǒng），体积（jī）正好等于（yú）补缩（suō）球的体积（jī），这（zhè）部分金属液（yè）在凝固过（guò）程中正（zhèng）好补（bǔ）缩进了铸件。 当铸件存在热节时，可以把h换成（chéng）热节的直径T即可（kě）。 即D=do+T 。 另外设计（jì）冒口，还有个（gè）重（chóng）要的（de）部（bù）位，就是冒口颈，所谓冒口颈（jǐng）就（jiù）是冒口和铸（zhù）件的连接通道（dào），冒口（kǒu）里（lǐ）的金属液（yè）都是经由冒（mào）口颈（jǐng）补缩（suō）到（dào）铸件里的。所（suǒ）以对冒口（kǒu）颈的截面是有要求的，通常取冒口颈的直径dj=（0.6~0.8）T 。 冒（mào）口高（gāo）度（dù） H=（1.5~2.5）D 。 H的高度还应该（gāi）考虑要高于需要补缩部位（wèi）的高（gāo）度，否则就成（chéng）了反（fǎn）补缩了，铸（zhù）件补缩了冒口，这是要避免的。 3．其它（tā）计算方法 常用的经验（yàn）计算方（fāng）法（fǎ）还（hái）有不（bú）计算需（xū）要估算补缩（suō）的（de）金属液（yè），直（zhí）接将热节园的（de）直径乘个系数得出冒口（kǒu）直径。例如 简单铸件 D=（1.05~1.15）T 外形（xíng）简单，热节比较集中。 复杂（zá）铸件 D=（1.40~1.80）T 外形复杂，例如有许（xǔ）多（duō）筋条和（hé）铸件的其余部分连接。 中（zhōng）间（jiān）类（lèi）型（xíng） D=（1.15~1.40）T 介于（yú）以上两种之间（jiān）。 铸造生（shēng）产（chǎn）的条件千差（chà）万别，因素太（tài）多，以至于所有的计算公（gōng）式都是（shì）近似（sì）的有（yǒu）条件（jiàn）的（de）。往往（wǎng）一（yī）个公式不一定适用于所有的场（chǎng）合。所以公式中往往有（yǒu）取值范围较（jiào）大的系数供用户结合（hé）本单（dān）位的情况选择。
+查（chá）看（kàn）全文21 2020-04
型砂的配制包括三个（gè）方面，即原材料的（de）准备、型砂（shā）的混制和将混制好（hǎo）的（de）型砂（shā）调（diào）匀及松砂等工艺环节。铸造生产中所使用的型砂，有的是（shì）由回用砂加适量的新砂、粘（zhān）土和水（shuǐ）经混合均匀配制成的，有（yǒu）的全部（bù）是由新的材料配制成的。为了确保（bǎo）新砂质量，所有的原材料都须根（gēn）据（jù）技术要求经验（yàn）收合格后才能使用。为此（cǐ），在配砂前都（dōu）必须进行加工准备。 （1） 新砂 新（xīn）砂在采购（gòu）、运输（shū）过程中常（cháng）混有草（cǎo）根、煤屑（xiè）及（jí）泥块（kuài）等杂物，同时含有（yǒu）一定数量的分分。潮湿的原砂不易过筛，配砂时不便于控制型砂（shā）的水分。因此，除含水量低、用（yòng）于手（shǒu）工造型的（de）湿型砂可直接（jiē）配制外，新砂（shā）在使用（yòng）前必须进行烘干和过筛。新砂的（de）烘干用立式或卧式（shì）烘干滚（gǔn）筒，也可采（cǎi）用（yòng）气流烘干的办（bàn）法。常用的筛砂（shā）设备（bèi）有手工筛、滚筒筛和振动筛等。 （2） 粘土（tǔ） 刚开采（cǎi）的粘土往往含有较多（duō）的水分具（jù）多为块状，因此使用前必（bì）须烘干（gàn）、破（pò）碎并磨成粘土粉，主要由（yóu）专门的工（gōng）厂进（jìn）行加工，包装万袋供（gòng）应。有的工（gōng）厂事先将膨润土（tǔ）或粘土与煤粉按（àn）比例制（zhì）成粘土—煤粉粉浆，使粘土充分吸（xī）水膨胀（zhàng），混砂（shā）时与原（yuán）砂一（yī）起加入（rù）到混砂机（jī）里混合均匀。这（zhè）种做法可（kě）简化混砂操（cāo）作，便于（yú）运输，改善劳动条（tiáo）件，提高（gāo）型砂质量（liàng）。但必须严格（gé）控制粉浆的含水量，否则会影响型砂性能。 （3） 附加物 煤粉、硼配、氟化物和硫黄等附加物都必须粉碎、过筛后再使用。 （4） 旧砂 为了节省造型材料，降低铸（zhù）件成本，旧砂应回用（yòng）。旧砂在型（xíng）砂（shā）所占比例很（hěn）大，它对型砂的成（chéng）分（fèn）及性能（néng）有着很（hěn）大的影响。旧砂中（zhōng）常混（hún）有（yǒu）各种杂物，如钉（dìng）子、铁块和砂团等（děng），在回用前必（bì）须进行处理，包括将砂（shā）块粉碎，用电磁分（fèn）离器除去（qù）其中的铁质杂物然后过（guò）筛，必要时（shí）进（jìn）行冷却。 在机械化（huà）程度高的铸造车间（jiān），型砂需求量（liàng）大，周转速度很快，往往旧砂的温度还（hái）比较高，有的回用砂（shā）温度高达60摄氏（shì）度以上，如果采用这种型砂造型（xíng），容易粘附（fù）模样、芯（xīn）盒及砂斗。由于型砂温（wēn）度过高，会使水（shuǐ）分蒸发太快，使（shǐ）型砂性能（néng）不稳定（dìng），同时影响铸件表面质量，影（yǐng）响造型劳（láo）动生（shēng）产率。因此必须（xū）在铸件落砂、旧砂过筛、运输和（hé）混砂过程中加强通风冷却，降低型砂温度。 （5） 混砂（shā） 混砂的任务是将各（gè）种原（yuán）材料混（hún）合均匀，使粘结剂包覆在砂（shā）粒表面（miàn）上，混砂的质量（liàng）主要取决于混（hún）砂工艺（yì）和（hé）混砂机的形式。 一、混（hún）砂机的形式。生产中常用的（de）混砂（shā）设备有辗轮式（shì）、摆轮式和叶片式混砂机。辗轮式混砂机除有搅拌作用外（wài），还有辗压搓揉作用（yòng），型（xíng）砂的质量较好，但生产（chǎn）效率较低，主要（yào）用来混制面砂和单（dān）一（yī）砂。摆（bǎi）式混砂机的生产效率比辗轮式高几倍，且可（kě）边混砂边鼓风冷却，并有（yǒu）一（yī）定（dìng）的搓揉作用（yòng），但（dàn）型砂质量不如辗轮（lún）式混砂好（hǎo），主要用于机械化程度高、生产量大的铸造车间（jiān）混制单（dān）一砂及背（bèi）砂。叶片式混砂机是一种连续作（zuò）业（yè）式（shì）的设备，各种原是否无（wú）误（wù）混砂机的一端进入，混好的型砂从混砂机（jī）的另一端出来，生产效率高。叶（yè）片式混砂机有（yǒu）混合作用，但搓揉作用很差，主要用于混制背砂（shā）和粘土含量低的单一砂（shā）。 二、加料顺序与混砂时间。混制粘土型（xíng）砂（shā）的加（jiā）顺序一般是先加回用砂（shā）、原砂、粘土粉和附加物（wù）等干（gàn）料，干混（hún）均匀后（hòu）再加水湿混，均匀后即可使用（yòng）。如果型砂中（zhōng）含有渣油液以（yǐ）及其他（tā）液态粘（zhān）结剂（jì），则应先加水（shuǐ）将型砂（shā）混（hún）合均匀后再加入油类（lèi）粘结剂。这种先加干粉（fěn）后加水的混（hún）砂加料顺序存在的缺点是，在混（hún）砂机（jī）的（de）辗（niǎn）盘边（biān）缘遗（yí）留一些（xiē）粉料，这些粉料吸水后粘附在混砂机壁（bì）上，直到（dào）混辗（niǎn）后期或卸砂时才脱落（luò）下来，使（shǐ）型砂（shā）里含（hán）有混合不均匀的粘土或（huò）煤粉团块，恶化了型砂性能。同时（shí）干（gàn）混时粉尘飞（fēi）扬，劳动条件差。因此，有的（de）工厂（chǎng）采用先在回用砂里加水（shuǐ）混合，然（rán）后加粘土及煤（méi）粉（fěn）混（hún）合均匀（yún），zui后再加少量水分调节到所需（xū）要的含水量的混（hún）砂工艺。试验结果表明，后面这（zhè）种加（jiā）料顺序可缩短（duǎn）混砂（shā）时（shí）间（jiān），提高型砂质量，改善劳动条件。 为（wéi）了（le）使各种原（yuán）材料混（hún）合均（jun1）匀，混砂时间不能太短，否则影（yǐng）响（xiǎng）型砂（shā）性（xìng）能，但混砂（shā）时间也（yě）不宜过长。否则将使型砂温度升（shēng）高（gāo），水分过多挥发，型砂结成块状，性能变坏且生产效率低。混砂时间（jiān）主（zhǔ）要根据混砂机的形式、粘土含量、对型砂性能要（yào）求等（děng）来决（jué）定。一般（bān）来说（shuō），粘土含量越多，对型砂（shā）质（zhì）量（liàng）要求越（yuè）高，混（hún）砂时间越（yuè）长。采用（yòng）辗（niǎn）轮式混（hún）砂机（jī）混制（zhì）面砂时，混（hún）砂（shā）时间一般为6—12分钟，北砂（shā）为（wéi）3—6分（fèn）钟（zhōng），单一砂为4—8分钟。 （6） 调匀 型砂的调匀又称回性、渗（shèn）匀（yún），是指将混好的型（xíng）砂在（zài）不失（shī）去水分（fèn）的条件（jiàn）下放置（zhì）一（yī）段时间，使水分（fèn）均匀渗透到型砂中，让粘土充分吸水（shuǐ）膨胀，以提高型砂的（de）强度（dù）和透气性（xìng）等性能。调匀时间主要根据粘土种类及（jí）加（jiā）入量而定。型（xíng）砂中粘土含量（liàng）越（yuè）多（duō），原砂的颗粒越细，调（diào）匀时间（jiān）越长。调匀时（shí）间应适当，否则型砂（shā）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（huà）铸造厂间型砂（shā）调匀是在型砂调匀（yún）斗里进（jìn）行，非机械化的手工（gōng）造型车间是将混好的（de）型砂堆放在轩间（jiān）地面上，并用湿（shī）麻袋覆盖进行调匀。 型砂经（jīng）混（hún）辗和调匀后会（huì）被压实（shí），有（yǒu）的被压成（chéng）团（tuán）块。如（rú）果采用这种型砂（shā）直接造型（xíng），型砂的坚实度不（bú）均匀，透气性等（děng）性能差。因此，调（diào）匀后的型砂必须经松砂或（huò）过（guò）筛才能使（shǐ）用。在（zài）机械化的铸造车间一般采用圆棒式或叶片（piàn）式松砂机进行松砂处（chù）理（lǐ）。在百（bǎi）机械（xiè）化的手工造型车间，常（cháng）用（yòng）移（yí）动式松（sōng）砂机或用筛孔为5—8毫米（mǐ）的筛（shāi）子过筛。
+查看全文20 2020-04
覆膜（mó）砂（shā）铸造在铸（zhù）造领域已有相当长的历（lì）史，铸件的（de）产量也相当大；但（dàn）采用（yòng）覆膜砂铸造生产精（jīng）密（mì）铸（zhù）钢件时面（miàn）临很多难题：粘（zhān）砂（结（jié）疤）、冷（lěng）隔、气（qì）孔（kǒng）。如（rú）何（hé）解决这些问题有（yǒu）待于我们（men）去进一步（bù）探（tàn）讨（tǎo）。 一、对覆膜砂的认识与了解（覆膜砂属于有机（jī）粘结剂型、芯砂（shā）） （1）覆膜砂的特点：具有适宜的强度性能；流（liú）动性好，制出的砂型、砂芯轮廓清（qīng）晰，组（zǔ）织致密，能够制造出复杂的砂芯（xīn）；砂型（xíng）（芯）表面质量好，表面粗糙度可达（dá）Ra=6.3～12.5μm，尺寸（cùn）精度可达CT7～CT9级；溃散性好，铸件（jiàn）容易清理。 （2）适（shì）用范围：覆膜砂既可制作铸（zhù）型（xíng）又可制（zhì）作砂芯（xīn），覆膜砂（shā）的型或芯既可互相配合使（shǐ）用又（yòu）可与（yǔ）其它砂（shā）型（芯）配合使用；不仅可以用（yòng）于金属（shǔ）型重力铸造或（huò）低压铸造，也可以用于铁型覆砂铸造，还可以用于（yú）热法（fǎ）离心铸造；不仅可以用（yòng）于铸（zhù）铁、非（fēi）铁合金铸件的生产，还可以用（yòng）于铸钢（gāng）件的生产（chǎn）。 二、覆（fù）膜（mó）砂的制（zhì）备 1．覆膜砂组（zǔ）成 一般由（yóu）耐（nài）火材料、粘结剂、固化剂、润滑剂及（jí）特殊添（tiān）加剂组成。 （1）耐火材料是构成覆膜砂的主体。对耐火材料的要（yào）求是：耐火度高、挥发物少、颗（kē）粒较圆整（zhěng）、坚实等（děng）。一般（bān）选用（yòng）天（tiān）然（rán）擦洗硅砂。对硅砂的要求是：SiO2含量（liàng）高（铸铁及非铁合金铸件要求大于90%，铸钢件要求大于97%）；含（hán）泥量不大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥量规定小于；粒（lì）度①分布（bù）在相邻3～5个筛（shāi）号上；粒（lì）形（xíng）圆整，角形因素应（yīng）不大（dà）于1.3；酸（suān）耗（hào）值（zhí）不小于5ml。 （2）粘结剂（jì）普（pǔ）遍采用（yòng）酚醛树脂。 （3）固化剂通常采用乌（wū）洛（luò）托品（pǐn）；润滑剂一般采用硬（yìng）脂（zhī）酸钙，其作（zuò）用是（shì）防止覆膜砂结块，增（zēng）加流（liú）动性（xìng）。添（tiān）加剂的主要作用（yòng）是改善覆膜砂（shā）的性能。 （4）覆膜砂的基本（běn）配比（bǐ） 成分 配比（质量分数，%）说明（míng）：原砂 100 擦洗砂（shā）， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原（yuán）砂重 ，乌洛托品（水溶液2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂（jì） 0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占树脂重（chóng），硬（yìng）脂酸钙（gài） 5～7 占树脂重，添加（jiā）剂 0.1～0.5 占原砂重。 ２．覆膜砂的生产工艺 覆膜砂的制备工艺主要有冷（lěng）法（fǎ）覆膜、温法覆膜、热法（fǎ）覆（fù）膜三（sān）种（zhǒng），目前覆膜砂的生产（chǎn）几乎（hū）都是（shì）采用热覆膜法。热法覆膜工艺是先（xiān）将（jiāng）原（yuán）砂加热到一定温（wēn）度，然后分（fèn）别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂（zhī）酸钙混合（hé）搅拌，经冷却破碎和筛分而成（chéng）。由于配方的差异，混制工艺（yì）有所不同。目前（qián）国（guó）内覆膜砂生产（chǎn）线的种（zhǒng）类很多，手工加料的半自动生产线约（yuē）有2000~2300条，电脑控制的（de）全自动生产（chǎn）线也（yě）已经有将近50条，有（yǒu）效（xiào）提高了生（shēng）产效率和产品稳（wěn）定性。例如xx铸造有限公（gōng）司的自（zì）动化可视（shì）生产（chǎn）线，其加（jiā）料时间控制精（jīng）确到（dào）0.1秒（miǎo），加热（rè）温度控制精确（què）到1/10℃，并且可以通过视频时（shí）时观察混砂（shā）状态，生产效率达（dá）到6吨/小（xiǎo）时。 ３．覆（fù）膜（mó）砂的（de）主要产品类（lèi）型 （1） 普通类覆膜砂 普通（tōng）覆膜砂即传统（tǒng）覆膜砂，其组（zǔ）成通常由（yóu）石英砂，热塑性酚醛树（shù）脂，乌洛（luò）托品（pǐn）和硬（yìng）脂酸钙构成，不加（jiā）有关添加剂，其（qí）树脂加入量通常在（zài）一定强度要（yào）求下相对较高，不具备耐高温（wēn），低膨胀、低（dī）发气等特性，适用于要求（qiú）不高的铸件（jiàn）生（shēng）产 （2） 高强度低发气类覆（fù）膜（mó）砂 特点：高（gāo）强（qiáng）度、低膨胀、低发气（qì）、慢发气、抗氧（yǎng）化 简介（jiè）:高强度低发（fā）气覆膜砂是普通覆膜砂的更新换代产品，通过（guò）加入有关特性的“添（tiān）加（jiā）剂”和采用新的配制（zhì）工艺（yì），使树脂用量大幅（fú）度下降，其强（qiáng）度比（bǐ）普通覆膜砂高30%以上，发气量显（xiǎn）著（zhe）降（jiàng）低，并能延缓（huǎn）发气速度（dù），能更好地（dì）适应铸件生产的（de）需要。该类（lèi）覆膜（mó）砂主（zhǔ）要适用于铸铁件（jiàn）中，中小铸钢、合金铸钢件的生产。目（mù）前该类覆膜砂有三个系列：GD-1高强度低（dī）发气覆膜砂；GD-2高强度低膨胀低（dī）发气（qì）覆膜砂；GD-3高强度（dù）低膨胀（zhàng）低发气抗（kàng）氧化覆膜。 （3） 耐高温(类（lèi）)覆膜砂(ND型) 特点：耐高（gāo）温、高强度、低膨胀、低（dī）发气、慢（màn）发气、易溃散、抗氧（yǎng）化 简介:耐高温覆膜（mó）砂是通过特殊工艺配方技术生（shēng）产出的具（jù）有优异高温性能(高温下强度高、耐热时间长、热膨胀量（liàng）小、发气量低)和综（zōng）合铸造性能的（de）新型覆膜砂。该类（lèi）覆膜砂特别适用（yòng）于（yú）复杂（zá）薄壁精密的铸铁件（jiàn）(如汽车发动机缸体、缸盖等)以（yǐ）及（jí）高要求的铸钢件(如集装箱角（jiǎo）和（hé）火（huǒ）车刹车缓；中器（qì）壳件等)的生产，可有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。目前该（gāi）覆膜砂有（yǒu）四个系列：VND-1耐（nài）高（gāo）温覆膜砂. ND-2耐高（gāo）温低（dī）膨（péng）胀低发气覆（fù）膜（mó）砂 ND-3耐高温低（dī）膨胀（zhàng）低（dī）发气抗氧化覆（fù）膜砂 ND-4耐高温（wēn）高强底低膨胀低（dī）发气覆膜 （4） 易溃散类（lèi）覆膜（mó）砂 具（jù）有较好的强度，同时具有优异的低温（wēn）溃散（sàn）性（xìng）能，适用于生产有色金属（shǔ）铸件。 （5） 其它特殊要求覆（fù）膜砂（shā） 为适应不（bú）同产品（pǐn）的需要，开发出（chū）了系列（liè）特种（zhǒng）覆（fù）膜砂（shā）如：离（lí）心铸造用覆膜砂、激冷覆膜砂（shā）、湿（shī）态覆膜砂（shā）、防（fáng）粘砂、防脉纹、防橘皮（pí）覆膜砂等。 三、覆膜（mó）砂制芯主要工艺（yì）过程 加热温度200-300℃、固化时（shí）间30-150s、射砂压（yā）力0.15-0.60MPa。形状简单的砂芯、流动性好（hǎo）的覆（fù）膜（mó）砂（shā）可选用（yòng）较低的射砂（shā）压力，细薄砂芯选（xuǎn）择较低的加热温度，加热（rè）温度低时可（kě）适（shì）当延长固化（huà）时间等。覆膜砂所使用的树脂是（shì）酚醛（quán）类树脂。制芯工艺的（de）优点：具（jù）有适宜的强度性能（néng）；流动性好；砂（shā）芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂（shā）芯抗吸湿性强（qiáng）；溃（kuì）散性好，铸件容易清理。 1、铸型（模具（jù））温（wēn）度 铸型温（wēn）度是（shì）影响壳层厚度及强度的（de）主要因（yīn）素之一,一般控制在（zài）220～260℃,并根据下列（liè）原则选定: （1）保证覆膜砂上的树脂软化及固化所需（xū）的足够热量； （2）保证形成需要的壳厚且壳型（芯）表（biǎo）面不焦（jiāo）化（huà）； （3）尽量缩（suō）短结壳及硬化时间，以提高生产率。 2、射砂压力及时（shí）间 射砂时间一般控制在3～10s，时间过短则砂型（芯）不能成型。射砂压力一般为0.6MPa左右；压（yā）力过（guò）低（dī）时，易造成射（shè）不（bú）足或疏松现象。3、硬化时间：硬化时间的长短主要取决于砂型（芯）的厚度与铸型的温（wēn）度，一般在60～120s左（zuǒ）右。时间过（guò）短（duǎn），壳（ké）层（céng）未完（wán）全（quán）固化则强度低；时间（jiān）过（guò）长，砂型（xíng）（芯）表面层易烧焦影响（xiǎng）铸件质量。覆膜砂造（zào）型（芯）工（gōng）艺参数实例：序号图号 壳（ké）厚（㎜） 重量（㎏） 铸型温度（℃） 射砂时（shí）间（s）硬（yìng）化时间（jiān）（s） 1 （导（dǎo）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、覆膜砂应用中存在的问题及解（jiě）决（jué）对策 制芯的方法种（zhǒng）类很多，总的可以划分为（wéi）热固性方法（fǎ）和冷固性方法两大类，覆膜砂制芯属于热固性方法（fǎ）类。任何一种制（zhì）芯（xīn）方（fāng）法都有其自身（shēn）的优点和缺点，这主要（yào）取决于（yú）产品的（de）质（zhì）量要求、复（fù）杂程度、生产批量、生产成（chéng）本、产品价格等综合因素来决（jué）定（dìng）采用何种（zhǒng）制芯方法。对铸件内腔（qiāng）表面（miàn）质量要求高，尺寸精度（dù）要求高、形状复杂的砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例如：轿车发动（dòng）机气缸（gāng）盖的进（jìn）排气（qì）道砂芯、水（shuǐ）道砂（shā）芯、油道砂（shā）芯，气缸（gāng）体（tǐ）的（de）水道砂芯、油道砂芯（xīn），进气（qì）岐管、排气岐管的（de）壳芯（xīn）砂芯，液压阀的流道砂芯（xīn），汽（qì）车涡轮增压器气道砂芯等等。但是在（zài）覆膜砂使（shǐ）用中还常遇（yù）到一些问题，这里仅（jǐn）就工（gōng）作中的体会略谈一二。 1、覆膜砂的强度和（hé）发气（qì）量的确定方法 在原砂质量和树脂质量一定的前提（tí）下，影响覆膜砂强度的关键因素主（zhǔ）要取于酚（fēn）醛树脂的加入量。酚（fēn）醛树脂加入量多，则强（qiáng）度就提高，但（dàn）发气量也增加，溃散性就降低。因此在生产应（yīng）用中一定要控制覆膜砂的强度来减少发气量，提高溃（kuì）散性，在（zài）强度标准的制订时定要（yào）找到（dào）一个平衡点（diǎn）。这个（gè）平（píng）衡（héng）点（diǎn）就（jiù）是保证砂芯的表（biǎo）面质（zhì）量及在浇注时不产生变形、不产生（shēng）断芯前（qián）提下的强（qiáng）度。这样才（cái）能保证铸件的（de）表面（miàn）质（zhì）量和尺（chǐ）寸精度，又可以减（jiǎn）少发气量（liàng），减（jiǎn）少铸造件气孔缺陷，提高砂芯的出砂性能。对砂（shā）芯存放，搬运过程中（zhōng）可以（yǐ）采用工（gōng）位器具、砂芯小车，并在（zài）其上面铺（pù）有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可以减少砂芯的（de）损耗率。 2、覆膜砂砂芯的存放期 任何砂芯都会吸湿，特别是南方地区空气相对（duì）湿度大，必（bì）须对砂芯存放期（qī）在工艺（yì）文（wén）件上加以规定，利（lì）用精（jīng）益生产先进先出的生产方式减少砂芯的存放（fàng）量和存放周期。各企业应结合自己的厂房条件和当地的气候条件来（lái）确定砂芯的存（cún）放周期。 3、控制（zhì）好（hǎo）覆（fù）膜（mó）砂的供货（huò）质量 覆（fù）膜砂进厂时必须附有供应商的质量保证资料，并且企业根据抽样标准进行检查，检（jiǎn）查合格（gé）后方可（kě）入库。企（qǐ）业取（qǔ）样（yàng）检测（cè）不合格时（shí）由（yóu）质（zhì）保和技术部（bù）门做出处理结果，是让（ràng）步接受或向供应（yīng）商退货。 4、合格的覆（fù）膜砂在制芯（xīn）时发现砂芯断裂变（biàn）形 制（zhì）芯时砂芯的断裂变形通常会认为覆（fù）膜砂（shā）强度（dù）低造成的。实（shí）际（jì）上砂芯断裂和变形会涉及（jí）到许（xǔ）多生产（chǎn）过程。出（chū）现（xiàn）不正常情（qíng）况，必（bì）须要查到真正的原因才能彻底解决。具（jù）体（tǐ）原因如下： （１）制（zhì）芯时模（mó）具的温度和留模（mó）时（shí）间（jiān），关（guān）系（xì）到（dào）砂芯结壳硬化（huà）厚度是否（fǒu）满足工（gōng）艺要求。工艺上所（suǒ）规定的（de）工艺参数都需（xū）要有一个范围（wéi），这个范围需靠操作人员的技能来（lái）进（jìn）行（háng）调（diào）整。在（zài）模具温度上限时留模时间可以取下限，模具温度（dù）在下限时留模时间取上限。对操作人员需（xū）要不断地培训（xùn）提高操（cāo）作技能。 （２）制芯时在模具上会（huì）粘有酚醛树脂和砂粒（lì），必须（xū）进（jìn）行及（jí）时清理（lǐ）并（bìng）喷上（shàng）脱模剂，否则会越积越多开模时会把砂芯拉断或（huò）变形。 （３）热芯盒（hé）模具静模上（shàng）的弹（dàn）簧顶杆，由于长（zhǎng）期在高温状态下工作会产生弹性失效而（ér）造成砂芯断（duàn）裂或（huò）变形。必须及时更换弹簧。 （４）动（dòng）模和（hé）静（jìng）模不平行或不在同一中心线上，合模时在油（yóu）缸或气缸的压力作（zuò）用下，定位销前（qián）端有一段斜度，模具还是会合紧，但在开模（mó）时动模（mó）和静模仍会恢（huī）复到原始状态（tài）使（shǐ）砂芯断裂或变形（xíng）。在这（zhè）种情况下（xià）射砂时（shí）会跑砂，砂芯的尺寸会变大。解决对策是及时（shí）调（diào）整（zhěng）模具的平行度（dù）和同轴度。 （５）在壳（ké）芯机（jī）上生产空心砂芯时，从砂芯中倒出尚未硬化的覆（fù）膜（mó）砂需要重新使用时，必须进行过筛并未用过的覆膜（mó）砂按３：７比例混合后使（shǐ）用，这（zhè）样才能保证壳芯砂芯的表面质量和（hé）砂芯强度。
+查（chá）看全文18 2020-04
什么（me）叫淬火（huǒ）？ 钢的（de）淬火是将（jiāng）钢加热到（dào）临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温（wēn）度，保（bǎo）温一段时间，使（shǐ）之全部（bù）或部（bù）分奥（ào）氏体化，然后以大（dà）于临（lín）界（jiè）冷却（què）速度的冷速快冷到（dào）Ms以下（或Ms附近（jìn）等温）进行（háng）马氏体（或贝氏体）转变的热（rè）处理工艺。通常也将铝合金、铜合（hé）金（jīn）、钛合金、钢化玻（bō）璃等材料的固溶处理或（huò）带有（yǒu）快速冷却过程的热处理（lǐ）工（gōng）艺称为（wéi）淬火。 淬火（huǒ）的（de）目的： 1）提高金（jīn）属成材或零件的机械性能。例如（rú）：提高工具、轴承等的硬度和（hé）耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提（tí）高轴（zhóu）类零件的综合机械性能等（děng）。 2）改善某些特殊钢的（de）材料性能（néng）或化学性能（néng）。如提高不锈钢的耐蚀性，增（zēng）加磁钢的永磁（cí）性等（děng）。 淬火冷却时，除需合理选用淬（cuì）火介质外，还要有正确的（de）淬火方法（fǎ），常用（yòng）的淬火方法，主（zhǔ）要有单液淬火，双（shuāng）液淬（cuì）火，分级淬火、等温淬火（huǒ），局部淬火（huǒ）等。 钢（gāng）铁工（gōng）件（jiàn）在淬火后（hòu）具有（yǒu）以下特点： ① 得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳（wěn）定）组织。 ② 存（cún）在较大内（nèi）应力（lì）。 ③ 力学（xué）性能（néng）不能满足要求。因（yīn）此（cǐ），钢铁工件淬火后一般都要（yào）经过回火 什么叫回火？ 回火是将淬（cuì）火后（hòu）的金属（shǔ）成（chéng）材或零件（jiàn）加热到（dào）某一温（wēn）度，保温（wēn）一定时间后，以一定方式冷却（què）的热处理工艺，回火是淬火后紧接着（zhe）进（jìn）行的一种（zhǒng）操作，通常也（yě）是工件进行热（rè）处理的zui后一道（dào）工（gōng）序（xù），因而把淬火和回火的联（lián）合工艺称为zui终处理。淬火（huǒ）与回火的主要目的是： 1）减少内应力和降（jiàng）低脆（cuì）性，淬火件（jiàn）存在（zài）着很大的应力和脆（cuì）性，如没有及时回火往往会产生变（biàn）形（xíng）甚至开（kāi）裂。 2）调整工件的机（jī）械性能，工（gōng）件淬火后，硬度（dù）高，脆性大，为了（le）满足各种工件（jiàn）不同的性能要（yào）求，可以（yǐ）通过回火来调整，硬（yìng）度，强度，塑性（xìng）和（hé）韧（rèn）性。 3）稳定（dìng）工件尺寸。通过（guò）回火可使金相组织（zhī）趋于稳定（dìng），以保证在以后的（de）使用过程（chéng）中不再发（fā）生变形。 4）改善某些合金钢（gāng）的切削（xuē）性能（néng）。 回火的作用在于： ① 提高组织稳定性（xìng），使工件在使用过程中不再（zài）发生组（zǔ）织转变（biàn），从（cóng）而使工件（jiàn）几何尺寸和性能保持稳定。 ② 消（xiāo）除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工（gōng）件（jiàn）几何尺寸。 ③ 调整钢铁的力（lì）学性能（néng）以（yǐ）满足使用要求。 回火之所以具有（yǒu）这些（xiē）作用，是因为温度（dù）升高（gāo）时，原子活动能（néng）力（lì）增（zēng）强，钢铁中的（de）铁、碳和其他合金元素（sù）的（de）原子可以较（jiào）快地进（jìn）行扩散，实现原子的（de）重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变（biàn）为稳定的平衡组织（zhī）。内（nèi）应力的消除还与温度（dù）升高（gāo）时金属强（qiáng）度（dù）降低有关。一般钢铁回火时，硬（yìng）度（dù）和强度下（xià）降，塑性提高。回（huí）火温度越高，这些力学性能的（de）变化越大。有（yǒu）些合（hé）金元素含量较（jiào）高的（de）合金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小（xiǎo）的金属化合物，使强度和硬度（dù）上升。这种现象称为二次硬化。 回火要求：用途不（bú）同的（de）工件应在不同温度下（xià）回火，以满足使（shǐ）用中的要求。 ① 刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在（zài）250℃以下进行低（dī）温回（huí）火。低温回火后硬（yìng）度（dù）变化不大，内（nèi）应力减（jiǎn）小，韧性稍有（yǒu）提（tí）高。 ② 弹簧（huáng）在350～500℃下中温回火，可获得较高的弹性和必要的韧性。 ③ 中碳结构钢制作的零件通常在500～600℃进行高（gāo）温回火，以获得适（shì）宜的强度与韧性的良好配合。 钢在300℃左右回火时，常使其脆性（xìng）增大，这种现象称为首类回火脆性（xìng）。一般不应在这个温度区间回火。某些中碳合金结构钢在高（gāo）温回火后（hòu），如果（guǒ）缓慢（màn）冷至室温，也易（yì）于变脆（cuì）。这（zhè）种现象称为（wéi）第二类回（huí）火脆性。在钢中加入钼（mù），或回火（huǒ）时在（zài）油（yóu）或（huò）水中冷却，都可（kě）以防止（zhǐ）第二类回火脆性。将第二类（lèi）回（huí）火（huǒ）脆性的钢重新加热至原（yuán）来的回火温度，便可以消除这种脆性。 在生产中，常根据对工件性（xìng）能的要求。按加（jiā）热温度（dù）的不同，把回火分为低温回火，中温回火，和高温回火。淬火和随后（hòu）的高温回火（huǒ）相结合（hé）的（de）热（rè）处（chù）理（lǐ）工艺称为调（diào）质，即在具有高度强度的同时（shí），又有好的塑（sù）性韧性。 1、低温回火：150-250℃ ，M回（huí），减少内应（yīng）力和脆性，提高塑韧性，有较高的硬度（dù）和耐磨性。用于制（zhì）作量具、刀具和滚动轴承等。 2、中温回火：350-500℃ ，T回（huí），具有较高的弹性，有一定的塑（sù）性和硬度。用于制作弹（dàn）簧（huáng）、锻模等。 3、高温回火：500-650℃ ，S回，具有良好的综合力学性能（néng）。用（yòng）于制作（zuò）齿轮、曲（qǔ）轴等。 什么是（shì）正火（huǒ）? 正火是—种改善钢材韧（rèn）性的热处理。将钢（gāng）构件（jiàn）加热到Ac3温度以上（shàng）30〜50℃后（hòu），保温一段时间出炉空（kōng）冷（lěng）。主要特（tè）点是（shì）冷（lěng）却速度快（kuài）于退火而低（dī）于淬火，正火时可（kě）在稍快的（de）冷却中（zhōng）使钢材的结晶晶粒细化，不但可得到满意的（de）强（qiáng）度，而且可（kě）以（yǐ）明显（xiǎn）提高韧性（xìng）(AKV值），降低构件的开裂倾向。—些低（dī）合金热轧钢板、低合金钢锻（duàn）件与铸（zhù）造件（jiàn）经（jīng）正火（huǒ）处理（lǐ）后，材料的综合力学性能可以大（dà）大（dà）改善，而（ér）且也（yě）改（gǎi）善了切削性能（néng）。 正火有以（yǐ）下目的和用途： ① 对亚（yà）共析钢，正火用以（yǐ）消除铸、锻、焊件的过热粗（cū）晶组织和（hé）魏氏（shì）组织，轧材中的带状组织；细化（huà）晶粒；并可作为淬火前的预先热处理。 ② 对过（guò）共析钢，正（zhèng）火可以消除网状（zhuàng）二次（cì）渗碳体，并使珠（zhū）光体细化，不但改善机械性能，而且有利于（yú）以（yǐ）后的球（qiú）化（huà）退火。 ③ 对低碳（tàn）深冲薄钢板，正火可以消除晶界的游离渗碳体，以改善其（qí）深冲性能。 ④ 对低（dī）碳钢（gāng）和（hé）低碳低（dī）合金钢，采用正（zhèng）火，可得（dé）到较（jiào）多的细片状珠（zhū）光体组（zǔ）织，使硬度增高到HB140-190，避免切削（xuē）时的“粘刀”现象，改善切削加工性。对（duì）中碳钢，在既（jì）可（kě）用正（zhèng）火（huǒ）又可用（yòng）退（tuì）火（huǒ）的场合下，用正火更为经济（jì）和方便。 ⑤ 对普（pǔ）通中碳（tàn）结构钢，在（zài）力学性能要求（qiú）不高的场合下（xià），可用正火代替淬火加高温回火，不仅操（cāo）作（zuò）简便，而且使钢材的组织和尺寸稳（wěn）定（dìng）。 ⑥ 高温（wēn）正火(Ac3以上150～200℃)由于高温下扩散（sàn）速度（dù）较高,可以（yǐ）减（jiǎn）少铸件和锻件的成分偏（piān）析。高温正火后的粗大晶粒（lì）可通过随（suí）后第二（èr）次较低温度的正火予以细（xì）化。 ⑦ 对某些用于汽轮（lún）机和锅炉（lú）的低、中（zhōng）碳（tàn）合（hé）金钢，常采用正火以获得（dé）贝氏（shì）体组织，再经高温回（huí）火，用于（yú）400～550℃时具有良好的抗蠕变能力。 ⑧ 除钢件和钢（gāng）材以（yǐ）外（wài），正（zhèng）火还广（guǎng）泛（fàn）用于球墨铸铁（tiě）热（rè）处理，使其获（huò）得珠光体基体，提（tí）高球（qiú）墨（mò）铸铁的（de）强度（dù）。 由于正火的特（tè）点是（shì）空气冷却，因而环境（jìng）气（qì）温、堆放方式（shì）、气流及工件尺寸对正火后的组织和性能（néng）均有（yǒu）影响。正火组织还可作为合金钢的（de）一种（zhǒng）分类方（fāng）法。通（tōng）常（cháng）根据直径（jìng）为（wéi）25毫米的试样加（jiā）热到900℃后,空冷得到的组织，将合金钢分为珠光体钢、贝（bèi）氏体钢、马氏体（tǐ）钢和奥氏体（tǐ）钢。 什么是退（tuì）火？ 退（tuì）火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间（jiān），然后以适宜速度冷却的一种金属热（rè）处理工艺。退火热处理分为完全退火，不完全退火和（hé）去应力退火（huǒ）。退火材料的力学性能（néng）可以用拉（lā）伸试验来（lái）检测，也（yě）可以用（yòng）硬度试（shì）验来检（jiǎn）测。许（xǔ）多钢材都（dōu）是（shì）以退（tuì）火热（rè）处（chù）理（lǐ）状（zhuàng）态供货的，钢材硬度检（jiǎn）测（cè）可以采用洛（luò）氏硬度计，测试HRB硬度，对于较薄的钢板、钢带以及薄壁钢管，可（kě）以（yǐ）采用表面洛氏硬度计，检（jiǎn）测HRT硬度。 退火（huǒ）的目的在于： ① 改（gǎi）善（shàn）或消除钢铁在（zài）铸（zhù）造、锻压（yā）、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以（yǐ）及残余应力，防止工件（jiàn）变形、开裂。 ② 软化工（gōng）件以便进行切削加工。 ③ 细化（huà）晶（jīng）粒，改善组织以提高工件的机械（xiè）性（xìng）能。 ④ 为zui终热处理（淬火、回火）作好组织准（zhǔn）备。 常用的退（tuì）火工艺有（yǒu）： ① 完全（quán）退火。用以细（xì）化中、低（dī）碳钢经铸造、锻（duàn）压和焊接后出现的（de）力学（xué）性能不佳的粗大过热组织。将工（gōng）件（jiàn）加热到铁素体全部转变为奥（ào）氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随（suí）炉缓慢冷却（què），在冷却（què）过程中奥氏体再次发生（shēng）转（zhuǎn）变（biàn），即可（kě）使钢的（de）组织变细。 ② 球化退火（huǒ）。用以降低工具钢（gāng）和轴承钢锻压后（hòu）的偏（piān）高硬度。将工件加热到钢（gāng）开（kāi）始（shǐ）形成奥氏（shì）体的温度以上20～40℃，保（bǎo）温后缓慢冷（lěng）却，在冷（lěng）却过程中珠光体中（zhōng）的片层状渗碳体变为球状，从而（ér）降低了硬度。 ③ 等（děng）温退（tuì）火。用（yòng）以降（jiàng）低（dī）某些镍、铬含量较（jiào）高的（de）合金结构（gòu）钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏（shì）体zui不（bú）稳定的温度，保温（wēn）适（shì）当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏（shì）体，硬度即可降低（dī）。 ④ 再结晶退火（huǒ）。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成（chéng）奥氏体的温度（dù）以下（xià）50～150℃ ，只有这样才能消除加工硬化效（xiào）应（yīng）使金（jīn）属软化。 ⑤ 石墨（mò）化退火。用以使含（hán）有大量渗碳体的铸铁（tiě）变成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件（jiàn）加热（rè）到950℃左右，保（bǎo）温一定时（shí）间后适当（dāng）冷（lěng）却，使（shǐ）渗碳体分解形成团絮状石墨。 ⑥ 扩（kuò）散（sàn）退（tuì）火。用以使合（hé）金铸件化学（xué）成分（fèn）均匀化，提高其使用（yòng）性能。方（fāng）法是在不发生（shēng）熔化的（de）前（qián）提下，将铸件加热到（dào）尽可能高的温（wēn）度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布（bù）后缓冷。 ⑦ 去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊（hàn）接件（jiàn）的内应力。对于钢铁制品（pǐn）加热后开始形（xíng）成奥氏体的温度以下100～200℃，保（bǎo）温后在（zài）空气中冷却，即（jí）可消除内应力。
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一、变形（xíng）的原（yuán）因 钢的（de）变形（xíng）主要原因是钢中存在内应力或者外部（bù）施加的（de）应（yīng）力。内（nèi）应（yīng）力是（shì）因温度分布（bù）不均匀或者相变所致，残余应力也是原因之一。外（wài）应力引起的变（biàn）形主（zhǔ）要是由于工件（jiàn）自重而（ér）造成的（de）“塌陷”，在特（tè）殊情况下也应考（kǎo）虑（lǜ）碰撞被加热的工件，或者（zhě）夹持工具夹持所引起的凹陷等。变形包括（kuò）弹性变（biàn）形和塑性变形（xíng）两种。尺寸变化主要是基于组织转变，故表（biǎo）现出同样的膨胀和收缩（suō），但当工件上有（yǒu）孔穴或者（zhě）复杂形状工件，则将（jiāng）导致（zhì）附加的变（biàn）形（xíng）。如（rú）果淬火形成大量马氏体则发生膨（péng）胀，如果（guǒ）产生（shēng）大量残余奥氏（shì）体则相应的（de）要收缩。此外，回火时一般发生收缩，而出现二次（cì）硬（yìng）化现象（xiàng）的合（hé）金钢（gāng）则发生膨胀，如（rú）果进行（háng）深冷处理，则由于残余奥氏（shì）体的马氏体化而（ér）进一步膨胀，这些组织的（de）比容都随着含碳量的（de）增加（jiā）而增大，故含碳（tàn）量（liàng）增加也使（shǐ）尺寸变化量增（zēng）大。 二、淬火变形的（de）主要发生时段 1.加热过程：工件在加（jiā）热过程（chéng）中，由于内应力逐渐释放而产（chǎn）生变形。 2.保温过程：以（yǐ）自重塌陷变形为（wéi）主，即塌陷弯曲。 3.冷却过程：由于不均匀冷却和组织转变而（ér）至（zhì）变形。 三、加热与变形 当加热大型（xíng）工件时，存在残余应力或者（zhě）加热不均匀，均可产生（shēng）变形。残余应（yīng）力主要来（lái）源于加工过程。当存（cún）在（zài）这些应力时（shí），由（yóu）于随着温度（dù）的升高，钢的（de）屈服强度逐渐下降（jiàng），即使加热很均（jun1）匀，很轻微的应力也（yě）会导致变形。 一般（bān），工（gōng）件的外缘部（bù）位残（cán）余应力较（jiào）高，当温度的（de）上升从外部开始进行时，外缘部位变形较大，残余应力（lì）引起的变形（xíng）包（bāo）括弹性变形和塑性变形两（liǎng）种。 加热时产生的（de）热应力和想变应力都是导致变形（xíng）的原因。加（jiā）热速度越快、工件尺寸越大、截面变化越大，则加热变形越大。热（rè）应力取（qǔ）决于温（wēn）度（dù）的（de）不均匀分（fèn）布程度和温度梯度，它们都（dōu）是导致热膨胀发生差异的原因。如果热应力高于材（cái）料（liào）的高温屈服点，则引起塑（sù）性（xìng）变形，这种塑性变形就表现（xiàn）为“变形”。 相变应力（lì）主要源（yuán）于相（xiàng）变的不等时（shí）性（xìng），即材（cái）料一部分发生相变（biàn），而其它部分还未发生相变时产生的。加热时材料的组织（zhī）转（zhuǎn）变成奥氏体发生体积收缩时可出（chū）现塑性变形。如（rú）果材料的各部（bù）分同时发生相同的组（zǔ）织（zhī）转变，则（zé）不产生应（yīng）力（lì）。为此（cǐ），缓慢（màn）加热可以（yǐ）适当（dāng）降（jiàng）低加热变形，zui好（hǎo）采（cǎi）用预热（rè）。 此外（wài），由于加热中因（yīn）自重而出现“塌陷”变形（xíng）的（de）情（qíng）况非（fēi）常多，加热（rè）温度越高，加（jiā）热（rè）时（shí）间越长，“塌陷”现（xiàn）象越（yuè）严重。 四（sì）、冷却与变（biàn）形 冷却不均时将产（chǎn）生热应力导（dǎo）致变形（xíng）发生。因工件的外缘和内部（bù）存在冷却速度（dù）差异，该热（rè）应（yīng）力（lì）是不可避免的，淬火情况下，热应力与组织应力（lì）叠加，变形更为复杂。加之组（zǔ）织的不均匀、脱碳等，还会导致相变点出（chū）现（xiàn）差异，相变（biàn）的膨胀（zhàng）量也有所不（bú）同。 总之，“变（biàn）形（xíng）”是相变应力和热（rè）应（yīng）力（lì）共（gòng）同所致，但并（bìng）非全部应力（lì）都（dōu）消（xiāo）耗在变形上，而是一部分作为残余应力存在于工件中，这种应力就是导致（zhì）时效变形和时效裂纹的原因（yīn）。 因冷却而导致的变（biàn）形表现为以下几种形式： 1.件急冷初期，急（jí）冷的一侧凹陷，然后转为凸起，结果（guǒ）快（kuài）冷的一（yī）面凸（tū）起，这种（zhǒng）情况属（shǔ）于热应力引起（qǐ）的变形大于相变引起的变形。 2.由热应力（lì）所引起的变形是（shì）钢料趋于（yú）球形（xíng）化（huà），而由相变应力所引起的变形则使（shǐ）之趋（qū）于绕线轴状。因此淬火冷却（què）所致的变形（xíng）表现（xiàn）为两（liǎng）者的结合（hé），按（àn）照（zhào）淬火方式的不同（tóng），表现出不同的变形。 3. 仅（jǐn）对内孔部（bù）分淬火时，内孔（kǒng）收缩。将整个（gè）环形工件加热整体淬火时，其外径总是增大，而内（nèi）径则根据尺（chǐ）寸的不同时涨时缩，一般内径（jìng）大时（shí），内（nèi）孔涨（zhǎng）大，内（nèi）径（jìng）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，产生的变形比淬火冷却要（yào）小，但（dàn）此时产（chǎn）生（shēng）的应力（lì）较大，由于残余应（yīng）力、相变应力和热应力等的叠加容易导致开裂。 六（liù）、回（huí）火与变形（xíng） 工件（jiàn）在回（huí）火过程（chéng）中由于内应力的均匀化、减小甚至消失，加上（shàng）组织（zhī）发生变（biàn）化，变形趋于减小，但同时，一旦（dàn）出现变形（xíng），也是很难矫正的。为了（le）矫正这种变形，多采用加压回火或喷丸硬化等方法。 七 、重复淬火（huǒ）与变形 通常情况下，一次淬（cuì）火（huǒ）后的工（gōng）件未经过中间退火而进行重复淬火，将增大变（biàn）形。重（chóng）复淬火引（yǐn）起的变形，经过重复淬火，其变形累加而趋于（yú）球状（zhuàng），容易（yì）产生龟裂（liè），但形状相对稳定了，不再容易产（chǎn）生变形（xíng）了，因此重（chóng）复淬火前应增加中间（jiān）退火，重复淬火次数应小于等于2次（不含初次淬火）。 八、残（cán）余（yú）应力与变形 加（jiā）热过程中（zhōng），在450℃左右，钢由弹性（xìng）体转变为塑性体，因（yīn）此（cǐ）很容易呈上升塑性变（biàn）形。同时，残余（yú）应力在约高于此（cǐ）温度时也将因再结晶而（ér）消失。因此，快速加热时（shí），由于工件内（nèi）外部存在温（wēn）度（dù）差（chà），外（wài）部达到450℃变成了塑性（xìng）区，受而内部温度较低处存在残（cán）余应力作用而发生变（biàn）形，冷却后，该区域就是出（chū）现变形的（de）地（dì）方。由于（yú）实际（jì）生产过程中（zhōng），很难实现均匀、缓慢（màn）加热，淬（cuì）火前进（jìn）行消除应力退火是非常重要（yào）的，除了通过加热消除应力外，对于大型零件采用振动（dòng）消除（chú）应（yīng）力也是有效的。
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球（qiú）墨铸铁（NodularCastIron）是一（yī）种（zhǒng）具有优良力学性（xìng）能的金（jīn）属材料，通过（guò）在铁液中加入球化剂和孕育剂，让石（shí）墨呈（chéng）球状形（xíng）核（hé）并长大而获得（dé）。20世纪40年代，现（xiàn）代球墨铸铁由美国（guó）国际锡公司(INCO)青年科研人员K.D.Millis首（shǒu）先（xiān）研究成（chéng）功。球墨（mò）铸铁（tiě）在力学性能、物理性能（néng）、工艺性能、使用性能上（shàng）具（jù）有独（dú）特的优势，生产工艺简单，成本低（dī）廉，在机械、冶金、矿山、纺织、汽（qì）车及（jí）船舶等领域应用（yòng）广泛（fàn）。 生产球墨铸铁（tiě）时夹（jiá）渣是zui常（cháng）见的缺（quē）陷，其多出现在（zài）铸件浇注位置的上平面或（huò）型（xíng）芯上表面部位。夹渣（zhā）缺（quē）陷严重影响铸件的力学性能，特别是韧性和（hé）屈服（fú）强度，导致承压部位发（fā）生渗漏（lòu）。 笔者所在单位生产（chǎn）的一（yī）种发电设备铸件前期经常出现（xiàn）铸件夹渣缺（quē）陷（xiàn）而报废（fèi），针对（duì）此缺陷（xiàn）进行了改进。 1.原工艺及缺陷状况 铸件重量（liàng）为（wéi）4500kg，材料为QT400-18，呋喃树脂自硬砂（shā）造型。采用15t/h工频（pín）电炉熔（róng）炼，化学成分为（wéi）：wC＝3.5%~3.7%，wS＝2.2%~2.7%，wMn＝0.3%~0.47%，wP≤0.06%，wS≤0.2%，浇注温度为（wéi）1350~1380℃。浇注系（xì）统采（cǎi）用半封闭式（shì）、横浇道在分型面的环形（xíng）底注工艺，内浇道（dào）为4道φ35mm的陶瓷（cí）管（guǎn），直浇道为φ80mm，横浇道截面为：70/80mm×100mm，截（jié）面比为：F直：F横：F内=1∶2.99∶0.77，工（gōng）艺方案如图1所示。这样设计出来的（de）铸件缺陷主要为夹渣，位置在法兰背（bèi）面和轴承上表面，形（xíng）状不规则，无金属光泽，用渗透液或磁（cí）粉（fěn）检测，有（yǒu）时用（yòng）肉（ròu）眼即可发现（xiàn），如图（tú）2所示（shì）。图1 工艺方（fāng）案图2 夹渣缺陷分布 2.缺陷原因分析 （1）熔炼或（huò）球化处理后，加入的熔剂和形成的（de）熔（róng）渣在浇注时随金属（shǔ）液（yè）一（yī）起注（zhù）入（rù）型腔。 （2）金属液在浇注过程中镁、稀（xī）土、硅、锰、铁（tiě）等二次氧化，产生（shēng）的金属氧（yǎng）化物和（hé）硫化物、游（yóu）离（lí）石墨等上浮到铸件上（shàng）表面或滞（zhì）留在铸件内的死角和砂芯下表面（miàn）等处。 原（yuán）工艺该铸件的（de）浇（jiāo）注（zhù）压头为2.5m，铁液从浇口（kǒu）杯进入浇注系（xì）统（tǒng）后，直接由内浇道（dào）底（dǐ）返进入底法兰（lán），进流速度大（dà），约0.7m/s，进入型（xíng）腔的铁液紊流严（yán）重，且严重卷气，因此铸件表面出现大量（liàng）的（de）渣，造成（chéng）该产（chǎn）品的废品率超过10%。 （3）由（yóu）于含（hán）硫（liú）量（liàng）过高，使金属液含有大量硫化物，浇注后在（zài）铸件（jiàn）内部形成（chéng）渣（zhā）。 （4）金（jīn）属液中（zhōng）各组（zǔ）元（yuán）（碳、锰、硫、硅、铝、钛）之间或这（zhè）些（xiē）组（zǔ）元与氮、氧之间发生（shēng）化学反应，其氧化物与炉衬、包衬、砂型壁或涂料之间发生（shēng）界面（miàn）反应形成夹渣。 3.改进方案（àn） （1）熔炼（liàn）时对（duì）原材料进行分拣，保证干燥（zào）、清洁、无锈蚀。 （2）提高铁液（yè）出炉（lú）温（wēn）度和球化（huà）处（chù）理温（wēn）度，对浇包进（jìn）行充（chōng）分（fèn）烘烤。 （3）金属液在浇包内应（yīng）静置一段时间，以利（lì）于（yú）渣上浮。 （4）降低原铁液含硫（liú）量，在保证（zhèng）球化前提（tí）下（xià），尽（jìn）可能减（jiǎn）少（shǎo）球墨铸铁的残留镁含量。 （5）浇（jiāo）注（zhù）系统改进。为（wéi）保（bǎo）证（zhèng）铁液在充填型腔的过（guò）程中平稳、流畅，按大孔（kǒng）出流理论对浇（jiāo）注系统进行了改进，如图（tú）3所示。采用开放式浇注（zhù）系（xì）统，通过增（zēng）大（dà）进流截面降低进流速度（dù）。铸件整体分散进（jìn）流，快速充型，保证（zhèng）浇口杯、直浇道及时充满。图3 改进（jìn）后的浇注系统 该铸件重4500kg，浇（jiāo）注（zhù）重量6000kg，根据相关公式计算的浇注时间为60s，阻流（liú）截面积为52cm2，即（jí）设（shè）计的开放式浇注系统的直浇道截面（miàn）积为52cm2。按照标准的（de）陶瓷管（guǎn），则选择（zé）φ80mm的陶瓷管，截面积是50.24cm2，按（àn）照推荐的浇注系统比例，设计的横浇道截面形状（zhuàng）是（shì）矩形（xíng）（9cm×6cm），则面积是108cm2，内浇道是13道（dào）φ35mm的陶瓷管，截面积是125cm2，则zui终的截面比是F直（zhí）：F横：F内（nèi）=1∶2.15∶2.49。 根据上面计算的参数计算得进（jìn）流（liú）速（sù）度（dù）为0.28m/s，进流速度降低很多，是原工艺进流速（sù）度的40%。充型平（píng）稳（wěn），避（bì）免（miǎn）紊流，大大降（jiàng）低了铁液二次氧化的机会，从而可以减少夹（jiá）渣缺陷。 4.改（gǎi）进（jìn）后验证 采用以上措施（shī）连续生产15件，铸件没有再（zài）出现法兰（lán）和轴承上表面部位夹渣缺陷，改进有效（xiào）。类似的方（fāng）法在其他产（chǎn）品上运用，也有明显效果。 5.结语 大型（xíng）球墨铸铁（tiě）件易于在（zài）浇注位置上表面以（yǐ）及铁液（yè）流动（dòng）的（de）一些死角区域产生夹渣缺陷，这些缺陷可以（yǐ）通过（guò）熔炼控制和浇注系统的改（gǎi）进来解决。浇注系统形式（shì）以及参数（shù）选择应能保证（zhèng）铁液平稳充型，为此浇注系统各（gè）组（zǔ）成部分面积、浇注时间需按照（zhào）内浇道低速进流、铸件整体快速充满的（de）原则来计（jì）算。
+查看全文14 2020-04
热处理工（gōng）艺中淬火的常用（yòng）方（fāng）法有十种，分别是单介质(水（shuǐ）、油（yóu）、空气)淬火（huǒ）;双介质淬火;马氏体分级（jí）淬火;低于（yú）Ms点的马氏体分级淬火法;贝氏体等（děng）温淬火法;复合淬火法（fǎ）;预冷等温淬火（huǒ）法;延迟冷却淬火法;淬火自回（huí）火法;喷射淬火法等。 一、单（dān）介质（zhì）(水、油（yóu）、空气（qì）)淬火 单介质(水、油（yóu）、空气)淬火：把（bǎ）已加热到（dào）淬火温度的工件淬人一种淬火介质，使其完（wán）全冷却。这种是zui简（jiǎn）单（dān）的淬火方法，常用于形状简（jiǎn）单（dān）的碳（tàn）钢和合金钢工件。淬火介质根据零件传（chuán）热系数大小（xiǎo）、淬透（tòu）性、尺寸、形状（zhuàng）等进行选择（zé）。 二、双介（jiè）质淬（cuì）火（huǒ） 双介质淬火（huǒ）：把加热到淬火温（wēn）度（dù）的（de）工件，先在冷却能（néng）力强的淬（cuì）火介质中冷却（què）至接近Ms点，然后转入慢冷的淬火介（jiè）质中冷却至室温，以达到不（bú）同淬火冷却（què）温度区间，并有比较理想（xiǎng）的淬火冷却速（sù）度。用于形状复杂件（jiàn）或高碳（tàn）钢（gāng）、合金钢制作的大型工（gōng）件（jiàn），碳素工具（jù）钢也多采用此法。常用（yòng）冷却介质有水-油、水-硝盐、水-空气、油-空气，一般（bān）用水作快冷淬火介质，用油或空气作慢（màn）冷（lěng）淬火（huǒ）介质（zhì），较少采用空气。 三（sān）、马氏体分级淬火 马氏体分级淬火：钢材（cái）奥（ào）氏体化，随之浸（jìn）入（rù）温度稍高或（huò）稍（shāo）低于钢的上（shàng）马氏（shì）点的液（yè）态（tài）介（jiè）质(盐浴或碱浴)中，保持适（shì）当时间，待钢件的内、外层都达到介（jiè）质温度后（hòu）取出（chū）空冷，过（guò）冷奥氏体缓慢转变成马氏体的淬火（huǒ）工艺。一（yī）般用于形状复杂和（hé）变形要求严的小（xiǎo）型工件，高速钢和高合金钢工模具（jù）也常用此法淬火。 四、低于Ms点（diǎn）的马氏体分级淬（cuì）火法 低于Ms点的马氏（shì）体分（fèn）级淬火（huǒ）法：浴槽温度低于工件用钢的Ms而高于（yú）Mf时，工件在该浴槽中冷却较快，尺寸较大时仍可获（huò）得和分级淬火相同的结果。常（cháng）用于尺寸较大（dà）的低淬透性钢（gāng）工件。 五、贝氏体等（děng）温淬火法 贝（bèi）氏体等温淬火法：将工件淬入该钢下贝氏体温度的浴槽中等温（wēn），使其发生（shēng）下贝氏体转变，一般在浴槽中保温（wēn）30~60min。数（shù）控微信公号cncdar贝氏体等温淬（cuì）火工艺主要三个步骤（zhòu）：①奥（ào）氏（shì）体化处理;②奥氏体化后冷却处理;③贝氏体等温处理（lǐ）;常用（yòng）于（yú）合金钢（gāng）、高（gāo）碳钢小尺（chǐ）寸零件及球墨铸（zhù）铁件。 六、复合（hé）淬火法（fǎ） 复合淬火（huǒ）法：先将工（gōng）件急冷（lěng）至（zhì）Ms以下（xià）得体积分数为10%~30%的马氏体，然（rán）后在（zài）下贝氏体区等温，使（shǐ）较（jiào）大截面工件得到马氏体和贝氏体组织，常用于（yú）合金工具钢（gāng）工（gōng）件。 七、预冷（lěng）等温淬火法（fǎ） 预冷等温淬火法：又称升温等温淬（cuì）火，零件先在温度较低(大于Ms)浴（yù）槽中冷却，然后转入温度较高的浴槽中，使奥氏（shì）体进行等（děng）温转变。适用于淬透性较差的（de）钢件或尺寸较大又必须进（jìn）行（háng）等（děng）温淬火（huǒ）的工件。 八、延迟冷却淬火法 延（yán）迟冷却（què）淬火法：零件（jiàn）先在（zài）空气、热水、盐（yán）浴中预冷（lěng）到稍高（gāo）于Ar3或Ar1温度（dù），然后进行单（dān）介（jiè）质淬火。常用于形（xíng）状复杂各部位厚（hòu）薄悬殊及要求变（biàn）形小的零件。 九、淬火（huǒ）自回火（huǒ）法（fǎ） 淬火自回（huí）火法：将被处理工件（jiàn）全部（bù）加热，但在淬火时仅（jǐn）将（jiāng）需（xū）要淬硬的（de）部分(常为工作部位)浸（jìn）入（rù）淬火液冷却，数（shù）控微信公号（hào）cncdar待到（dào）未浸入部分火色消失的瞬间，立即取出（chū）在空气中（zhōng）冷却（què）的淬火工艺。淬火自（zì）回火（huǒ）法（fǎ）利用心部未全部（bù）冷透的热量传到表面，使表面回火。常用于承受冲击的工具如錾子（zǐ）、冲子、锤子等。 十、喷射淬火法 喷射淬火（huǒ）法：向工件喷（pēn）射（shè）水流的淬火方（fāng）法，水流可大可小，根（gēn）据所要求的淬火深度而定。喷射淬（cuì）火法不（bú）会（huì）在工件表（biǎo）面形成蒸汽膜，这样就（jiù）能够保（bǎo）证得到比（bǐ）昔通水中（zhōng）淬火更深（shēn）的淬硬层。主要用于局（jú）部（bù）表面淬火。
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第（dì）1步 材料的选择 铁素体球铁的生产（chǎn），选（xuǎn）择（zé）高纯（chún）的原（yuán）材料是非常必要的，原材料（liào）中的Si、Mn、S、P含量要少（Si<1.0%, Mn<0.3% S<0.03%，P<0.03%），对Cu、Cr、Mo等一些合（hé）金（jīn）元素要严格控制含量。由于很（hěn）多微量元素（sù）对球化（huà）衰退zui为敏感（gǎn），如，钨、锑、锡、钛、钒等。钛对球化影响很大应加以控制，但钛高是我国生（shēng）铁的特点，这主要与生铁的冶金工艺（yì）有关。 第2步 脱硫 原铁（tiě）液含硫（liú）量决定球化剂的（de）加入量，原铁液中（zhōng）的含（hán）硫量越高（gāo），则球化剂的加入量越多，否则不（bú）能获得球化良（liáng）好的铸件。球化处理前原铁液中（zhōng）的S含量控制在0.02%以（yǐ）下。对球（qiú）化处理前原铁液的含硫量高时（shí），必须进行脱（tuō）硫（liú）处理。 第3步 Mo合（hé）金处理 Mo合金化处理，采用涡流工艺，加入量控（kòng）制在0.5～1.0%，具（jù）体根（gēn）据zui终Mo含量进行调整。为了确保Mo的（de）有效（xiào）吸收，对合金的粒度应该严格要（yào）求（qiú）。 第4步 球化剂和球化处理 生产厚大断面球（qiú）铁件时，为了提高抗衰退能力，在球化剂中加入一定（dìng）比例（lì）的重稀土，这（zhè）样（yàng）既可（kě）以（yǐ）保证起球化作用的Mg的（de）含（hán）量，同时也可以（yǐ）增（zēng）加（jiā）具（jù）有较（jiào）高抗衰退能力的重稀土元素，如，钇（yǐ）等。根据（jù）国（guó）内很多工厂的试验和生产实（shí）践，采用Re—Mg与（yǔ）钇基（jī）重（chóng）稀（xī）土的复（fù）合球（qiú）化剂作为厚（hòu）大断面（miàn）球铁件生（shēng）产的球（qiú）化剂（jì）是非常理想的（de），使用这种球（qiú）化剂在实际生产应用过（guò）程（chéng）中（zhōng）也取得了很好的效果。据有关资料表明，钇的（de）球化能（néng）力仅次于镁，但其（qí）抗衰（shuāi）退（tuì）能力（lì）比镁强的多，且不回硫，钇可过量加入，高（gāo）碳孕（yùn）育良好（hǎo）时（shí），不会出现渗碳体。另外（wài），钇与磷可形成（chéng）高（gāo）熔点（diǎn）夹（jiá）杂物，使磷共晶减少（shǎo）并（bìng）弥散（sàn），从（cóng）而进（jìn）一步（bù）提高球铁的延伸率。在球化处理时，为了提高镁的（de）吸（xī）收率（lǜ），控制反应速（sù）度及提高（gāo）球化效果，采用特有的球化工艺。对球（qiú）化处理的控（kòng）制，主要是（shì）在反应速度（dù）上进行控（kòng）制，控制球化（huà）反应时间在2分（fèn）钟左右。 对此采用（yòng）中低Mg、Re球化剂和钇基重稀土的复合球化（huà）剂，球化剂的加（jiā）入量根据（jù）残（cán）留（liú）Mg量确定。 球化衰退防止：球化衰退（tuì）的原因一方面和Mg、RE元素由（yóu）铁液中逃逸减少有关，另（lìng）一（yī）方面（miàn）也和孕育作用（yòng）不断衰退有关，为了防止（zhǐ）球化衰（shuāi）退，采取以下措施（shī）： A、铁（tiě）液中应保（bǎo）持有（yǒu）足够的球化元素含（hán）量； B、降低原铁液的含硫量，并防（fáng）止铁液氧化； C、缩短（duǎn）铁液经球化处理后的停留时间； D、铁液经球化处（chù）理并扒渣后（hòu），为（wéi）防止 Mg、RE元素（sù）逃逸（yì），可（kě）用覆盖剂将铁（tiě）液表面覆盖（gài）严，隔绝空气以减少（shǎo）元素的逃逸。 第（dì）5步 孕（yùn）育剂和孕（yùn）育处理 球化处理是球铁生产的基（jī）础，孕育处理是球（qiú）铁生产的关键，孕育效果决（jué）定了石墨球的直径、石墨球数和石墨球的（de）园整度，为了保证孕育（yù）效果，孕（yùn）育处理采用多级孕育处理（lǐ）。孕（yùn）育处理越接近浇注，孕育（yù）效果越好。从（cóng）孕育到浇注需要一定的时（shí）间，该时间（jiān）越（yuè）长（zhǎng），孕育衰退就越（yuè）严重。为了防止（zhǐ）或减少孕育衰（shuāi）退，采（cǎi）用（yòng）以下措施： A、使用长效孕育（yù）剂（jì）（含（hán）有一定量的钡（bèi）、锶、锆或锰（měng）的（de）硅（guī）基孕育剂）； B、采用多级孕育处（chù）理（包内孕（yùn）育、孕育槽孕育、水口瞬时孕育等）； C、尽量缩短（duǎn）孕（yùn）育到浇（jiāo）注时间。 孕育剂的（de）加（jiā）入量控制（zhì）在0.6～1.4%，孕（yùn）育剂加入（rù）量（liàng）过少，直接造成孕（yùn）育效果差，孕育量（liàng）过大，导致（zhì）铸件（jiàn）夹杂。 第6步 浇注工艺（yì）控制 浇注应采用快浇，平（píng）稳注入（rù）的原则。为（wéi）了提高瞬时孕育的均匀性及（jí）防止熔渣进入型腔，水（shuǐ）口盆的总容量应与铸（zhù）件的（de）毛重相当，浇注时将孕育剂放入水口盆中，将（jiāng）铁水一次全（quán）部注入水口，使铁（tiě）水与孕育剂充分混合，扒去表面（miàn）浮（fú）渣，提出水口堵浇注。
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