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夹砂是（shì）一种（zhǒng）“膨胀缺陷”，有“鼠尾”、“沟槽”和“夹（jiá）砂结疤（bā）”三种（zhǒng）形（xíng）式（shì），其特征是：铸铁（tiě）表面有夹着砂子的细小纹路．条状（zhuàng）沟槽以（yǐ）及（jí）结疤状凸起物高温铁水（shuǐ）的冲刷和烘烤的热作（zuò）用使砂型（xíng）发生水分迁移和体积膨胀，致使表层翘起，挑起和开裂，这就是夹砂（shā）形（xíng）成的机理。 1、制型砂（shā）的质量 型砂（shā）的质（zhì）量必须（xū）控制。在（zài）这方面防（fáng）止夹砂（shā）的对策（cè）有：选（xuǎn）用粒度分散、形状（zhuàng）不规则的原砂，湿型采用（yòng）钠质（zhì）膨润土或对钙质膨润土进（jìn）行活（huó）化处理，适当（dāng）增（zēng）加膨润土的用量（liàng）和减（jiǎn）少型砂的含水量（liàng），加入适量的煤粉（fěn）、重（chóng）油、沥青粉（fěn）、细木屑等“缓冲剂”、去除旧砂（shā）中的粉尘、保证型砂的混辗质量（liàng）等。 2、选择合理的造型工艺 造型工艺是否合（hé）理对（duì）铸件产生夹（jiá）砂有很大影响。铸件的浇铸时间和浇铸位置、铁（tiě）水的上（shàng）升（shēng）速度、铸型的种类等（děng）必（bì）须选择适当。 （1）采（cǎi）用快速浇铸 砂型的表面总是要发生膨胀的（de）， 因此防（fáng）止夹砂的决（jué）定因素是铁水（shuǐ）是（shì）否（fǒu）能迅速（sù）覆盖（gài）和触及砂型的表面（miàn），并对砂型产生一定的（de）压力（lì）。快速浇（jiāo）注能使铁水在铸件产（chǎn）生夹砂的（de）“临界时问”之前（qián）充满铸型，不给（gěi）予砂（shā）型产生膨胀和形（xíng）成高水区的充（chōng）分时间。有人（rén）用高速摄影机观察到（dào）：如果上砂型受烘烤后在局部发生垂下的瞬间，铁水（shuǐ）能立刻触及，则铁水（shuǐ）有可（kě）能把垂下的砂块托回原（yuán）处。由此可见， 快速浇（jiāo）铸（zhù）能利用（yòng）铁水（shuǐ）的压力来对付砂型的（de）膨胀（zhàng）。 浇铸速度的快慢主要取决于浇（jiāo）口截面（miàn）的大（dà）小（xiǎo）。灰铸铁件浇口截面如用下面的简易计算公式计算，能（néng）实现快速浇注。 平面较大的铸件M取0.8~1.2；平面很大、薄壁的（de）铸（zhù）件取1.2~1.5；湿型件宜取（qǔ）中（zhōng）、上限（xiàn）。 生产实践（jiàn）征实（shí），上（shàng）述公式是（shì）可靠的，如果铸件（jiàn）存在夹砂缺陷，必须检查该铸（zhù）件所（suǒ）用的（de）浇口（kǒu）截面（miàn）积是否在“快浇”的范围之中（zhōng）。对于大平面的（de）铸件宜用尺寸较大的浇口杯，多道薄片（piàn）状的内浇口（kǒu）或（huò）是（shì）缝隙浇（jiāo）口．使铁水（shuǐ）迅（xùn）速、平（píng）稳、不间（jiān）断地盖住（zhù）所浇（jiāo）到的平面，避（bì）免砂型局部过（guò）热。浇口比（bǐ）例常用半封闭或开放式。 （2）提（tí）高铁（tiě）水的上升速度 铁（tiě）水在（zài）砂型中应有（yǒu）较高的上升速度，以减低上砂型受烘烤的程度（dù）铁水的上（shàng）升速度与浇注方（fāng）案有关（guān）。自下而上充型的倾斜（xié）浇铸方法（一（yī）般倾斜3°--15°）。能避免分（fèn）散的（de）铁水流，利于砂型的排气（qì）、减少铁（tiě）水对（duì）砂型的热幅射（shè）和提高铁水的上升速度。而平傲立浇（jiāo）的工艺则更能（néng）显著（zhe）提高铁水的（de）上升速（sù）度。 （3）选用（yòng）恰当的浇铸（zhù）位（wèi）置 铸件的（de）浇（jiāo）铸位置必（bì）须有利于（yú）铁水平稳（wěn）充型和型腔气体的排除，否则，会导致夹（jiá）砂的（de）缺陷（xiàn）。 （4）采（cǎi）用适宜的铸型（xíng） 根据铸（zhù）件（jiàn）的（de）大小选（xuǎn）择适宜的铸（zhù）型。湿型一般适用于（yú）小件和（hé）平面不大、壁（bì）不厚的中件对于（yú）中、大（dà）的板类（lèi）和厚壁件宜采用（yòng）表干型和（hé）千型。一些大型平板可（kě）用热膨（péng）胀小、导热性（xìng）好（hǎo）和热容量（liàng）高（gāo）和石墨粉砂（shā）或耐火（huǒ）砖（zhuān）作下（xià）型，既能重复使用，又能有效地防止（zhǐ）夹砂。 （5）增加（jiā）砂（shā）型的排（pái）气 及时地排除型（xíng）腔的水蒸汽及其它气体（tǐ）能有利（lì）于（yú）铁水（shuǐ）的快速充（chōng）填和减轻（qīng）高温气流对砂表层的起拱作用（yòng），有益（yì）于（yú）降低水分凝聚区的水量和（hé）使其（qí）位置内移。因（yīn）此在砂型上多（duō）放（fàng）明出气（qì）冒口，分散排气（qì）是（shì）十分重要的。 3、确保（bǎo）砂型的（de）制造质量 砂（shā）型的制（zhì）造（zào）质量涉及产生夹砂的“临界时间”。如（rú）何（hé）精细地造型，提高砂（shā）型的整体强度，是（shì）防（fáng）止（zhǐ）夹砂（shā）的关键。 （1）舂砂要紧实和均（jun1）匀 砂（shā）型应舂得紧实均匀（yún），避免局部过紧和分层。湿（shī）型（xíng）不要求过高的紧实度，而表干型和下型应（yīng）有足够的（de）紧实度。大型铸铁件防止夹砂的经验是：“人工用直径（jìng）10-15 mm粗的钢（gāng）钎都无法插进砂型”。由此可见（jiàn）防止夹砂要注（zhù）重砂型的刚性当然增加砂型紧实度（dù）会影响砂型排（pái）气（qì），与之相应（yīng）的（de）重要手段是多扎气（qì）眼， 并尽可能（néng）接近砂型表（biǎo）层造型时要注意砂（shā）箱（xiāng）的箱带和挂（guà）钩不能离型面太（tài）近（jìn），芯骨（gǔ）也不（bú）能距砂（shā）芯表面过近，因为会（huì）引起舂砂（shā）不（bú）均舂砂时首层填砂不可过薄，特别是在模型表层木（mù）板（bǎn）较薄时，木板的（de）弹（dàn）性（xìng）会使砂型分层。刮（guā）板的造（zào）型操作要特（tè）别小心（xīn）， 以（yǐ）墁刀削砂成型为（wéi）主，刮板刮砂时不能过分用（yòng）力， 以免使（shǐ）砂型分层（céng）。 （2）细心修（xiū）型和上好涂（tú）料（liào） 修型时（shí）不能（néng）过度地修磨砂型， 这样易把水分引到砂型表面，形成硬（yìng）块且与本体分离。砂型损（sǔn）坏之（zhī）处要划毛后修补，不（bú）宜刷水过（guò）多（duō）。浇口附近、凸台边缘（yuán）、大平（píng）面及（jí）铁水（shuǐ）断（duàn）续（xù）流经的部位应插（chā）钉加固。插钉呈梅花状，使砂型有一个整体的强度。涂料是砂型的保护层（céng），要（yào）上（shàng）好（hǎo）。修型后宜让砂型（xíng）阴（yīn）干一段时（shí）间再上涂（tú）料，以（yǐ）利涂料的渗透。涂料（liào）刷（shuā）两遍，上浓（nóng）涂料（liào），并（bìng）用（yòng）墁刀压一遍，第二遗上较稀一点的涂料。 （3）控制烘干范围 砂型干燥不（bú）好也容易产生夹砂。为此砂型应（yīng）有（yǒu）正确（què）的烘干范围。干（gàn）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差，以致开裂。保温（wēn）要（yào）有（yǒu）充裕的时间（jiān），以确保砂型烘干透彻。配箱后应尽（jìn）快（kuài）浇注， 以免返潮。 4、搞（gǎo）好浇铸（zhù）工（gōng）艺和操作 为了（le）防止（zhǐ）夹砂缺陷（xiàn），在浇铸工（gōng）艺方面，应在保证不出现其它缺（quē）陷的前（qián）提（tí）下，力求用较低的浇（jiāo）铸温度，在浇铸操作（zuò）上，应避免断流和尽量用较（jiào）快的速（sù）度浇（jiāo）铸。
+查（chá）看全文27 2020-04
对目前国内精铸行（háng）业中广泛应用的（de）4种制壳工艺的特（tè）点（diǎn）进行（háng）了分析对比（bǐ）。从精铸件质量比较，水玻（bō）璃（lí）型壳较差，复合型（xíng）壳、硅溶胶-低温蜡型（xíng）壳次之，硅（guī）溶胶（jiāo）一中温蜡型壳（ké）zui好。而从制壳成本比较，水玻璃型壳zui低，硅溶胶一（yī）中温蜡型（xíng）壳zui高。对（duì）这4种制壳工艺分别提出了改（gǎi）进（jìn）措施。 目前国内精铸件生产中广（guǎng）泛（fàn）采用的制（zhì）壳工艺有以下4种（zhǒng）： A．水玻璃型壳； B．复（fù）合型壳； C．硅溶胶型壳(低温蜡（là）)； D．硅溶胶型（xíng）壳(中温蜡)。前3种方（fāng）案均使用低温蜡(模)。 我公司4种工艺兼有，以充分满（mǎn）足市（shì）场对（duì）精铸件质量、价位（wèi）的不同需求（qiú）、增（zēng）加市（shì）场竞争力（lì）和（hé）适应力。 1、水玻（bō）璃型壳 这一工（gōng）艺在国内已有近50年的生（shēng）产历史，其厂点数至今仍占我国精铸厂家的75%以上。经过（guò）精（jīng）铸界同仁个半世纪（jì）的不懈努力，水玻璃型壳工艺的应用和研究已达到了（le）很高水平。 多年来由于背层型壳耐火材料的改进和新型硬化剂（jì）的推广应（yīng）用，水玻璃型壳（ké）强度有了成倍增长。铸件表面质量（liàng）、尺寸精度及成品率有了很大提高，目前仍占很大的（de）市（shì）场（chǎng）份（fèn）额，并替（tì）代（dài）国外砂铸件（jiàn）成（chéng）批出口（kǒu）。 低廉（lián）的成本、zui短的生产周期（qī）、优良的（de）脱壳性（xìng）能及高（gāo）透气性至今（jīn）仍是（shì）其他任何型壳工艺（yì）所不及的优点。但铸件的质（zhì）量，包括表面粗糙度（dù）、缺陷数量、尺寸精度、成品（pǐn）率、返修率等均比其他3种工艺要差 1.1存在的主要问题（tí） (1)水玻（bō）璃（lí）粘结剂固有的缺点（diǎn）是Na2O含量高（gāo），型壳高温强度、抗蠕变能力（lì）远不（bú）及（jí）硅溶剂型壳(只有它的1/30-1/50)。加之（zhī）面层耐火料采用了价低（dī）质次、粒度级配不（bú）良的石英砂(粉)，硬化剂至今仍限（xiàn）于使用（yòng）氯化氨，因而必然不能获得高质（zhì）量的精铸件。 (2)型（xíng）壳生产条件差，缺乏严（yán）格的生产过程及参数的控制。由（yóu）于硬化剂的强腐蚀性，除（chú）尘设备的简陋（lòu），很（hěn）少车间有恒（héng）温、恒湿、除尘的生产环境。影响型壳和铸件质量的涂（tú）料配制、硬化、风干、脱蜡等（děng）工序，极少按行（háng）业规定的操作规范严格控制。如定期检测涂料粘度、涂片重、硬化剂浓度、pH值等。型壳风干处的温度、湿（shī）度、风速等更是不加控制，故常（cháng）在高、低温或梅雨季节发生批量报废（fèi）的质量（liàng）事故。总之，大部（bù）分工厂停留（liú）在（zài）手工作坊阶段，靠技艺而不是靠科学的质量管理进（jìn）行（háng）生（shēng）产。这是（shì）水玻璃型壳数（shù）十年（nián）来（lái）铸件质量不稳定、废品（pǐn）率、返修率高的重要（yào）原（yuán）因之一。 1.2改进方向 (1)采用高（gāo）纯度的硅微粉(脉石英)代（dài）替常用的低品位（wèi）的石英砂粉作面（miàn）层耐火材料，并应用（yòng）“双峰”型粒度（dù）级配（pèi）的圆形石英粉配制面层涂（tú）料。不（bú）仅可提高（gāo）面层型（xíng）壳（ké）的热化学稳定性，而且可以获得高（gāo）粉液比涂料。我厂用模数为3.4、密度为1.28g/cm3的水玻璃配料，粉液（yè）比（bǐ）可达到1.4。硅微（wēi）粉的技术要求（qiú）见。 经湿（shī）法（fǎ）球磨、单槽沉淀、磁（cí）选及离子（zǐ）高纯水处理，自然形（xíng）成圆形，双（shuāng）峰粒度（dù）级配，这（zhè）种高纯低杂质的（de）粉粒（lì），比人工（gōng）级配更（gèng）理想。已在我公司（sī）实际应用，效（xiào）果良好。 (2)加（jiā）强制壳工（gōng）序的现场质量管理，按行业标（biāo）准操作。同时应将涂料、撒（sā）砂（shā）、硬化场地与型壳干燥（zào）间隔离。后者控制温度、湿（shī）度（dù），前者（zhě）加强（qiáng）除尘（chén）、防腐，从而有利于（yú）型壳质量的稳定（dìng）及改善操作环境。 (3)采用（yòng）石英-硅溶胶型壳代替一（yī）、二层石英-水玻璃型壳，彻底取消面层和过渡层（céng）的水玻璃及氯化氨（ān）硬化剂。计算表明铸件成本仅增（zēng）加0.46元/kg，而（ér）制壳（ké）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（bō）璃型壳的缺（quē）点（diǎn），目前不少工厂将（jiāng）一（yī）、二层（céng）改用锆英石及莫来石-硅溶胶型壳（ké）。背层仍（réng）采用原有水玻璃型壳工艺。它是结合硅胶型壳（ké）的优良的表面质量和水玻璃低成本（běn）、短周期的优点的（de）一（yī）种（zhǒng）改进方（fāng）案。与水玻璃（lí）型壳相（xiàng）比，其铸件表面质量（liàng）有了很大提（tí）高，表（biǎo）面（miàn）粗糙度降低、表面缺陷减少、返修（xiū）率（lǜ）下降。可（kě）应用于不锈钢、耐热（rè）钢等高（gāo）合金钢（gāng）。生产周期则比（bǐ）低温蜡-硅溶（róng）胶型壳短得（dé）多，与水玻璃型壳相近。 2.1存在的主要（yào）问题 (1)由于背层保留了水（shuǐ）玻璃（lí）粘结剂，故其型壳整体高温强度、抗蠕变能力比硅（guī）溶胶型壳（ké）低。其（qí）型（xíng）焙烧温度只限于950℃以下（xià）。900℃以后型（xíng）壳变形量（liàng）增加（jiā）了30%。而硅溶胶型壳焙烧温度可达1000-1200℃，在（zài）1000℃以（yǐ）前型壳不（bú）变形。故复合型壳浇注的铸件尺寸精度(包括形位（wèi）公（gōng）差)均比不上硅溶胶型壳。往往在浇（jiāo）注大型(10kg以上)铸件时要（yào）采取增加硅（guī）溶胶（jiāo）型壳层（céng）数的方法(一般至少增加2层（céng）)以（yǐ）求获得高的（de）高温强度（dù）及防止铸件变形。 (2)由于型壳前2层是影响（xiǎng）型壳透（tòu）气性（xìng）的主因，由水（shuǐ）玻璃型壳改为硅溶胶后，型壳的整体（tǐ）透气（qì）性大幅降低，在（zài）焙烧温（wēn）度（dù）较低、保温时（shí）间不够长时（shí），常会造（zào）成铸件（jiàn）气孔及浇不足（zú）、冷隔等缺陷，故复（fù）合型壳较（jiào）难应（yīng）用（yòng）于薄壁(δ≤3mm)件、小件及特小件(小于（yú）50g)。又因型壳高温强（qiáng）度不及硅溶胶型壳，更易造成上述废品。总之，复合型（xíng）壳的透（tòu）气性不如水玻璃型（xíng）壳也不如硅溶胶型壳。 (3)复（fù）合型（xíng）壳铸件质量（liàng）稳（wěn）定性比水玻璃好，但远不如硅（guī）溶胶型（xíng）壳。其背层仍保（bǎo）留水（shuǐ）玻璃粘结（jié）剂，为降低成本（běn）仍采用价格较低、质量不稳定的耐火材料，如粘土、颗粒粒（lì）砂等，且在制壳工艺控制方面与水玻璃型（xíng）壳相同，导致铸件质量稳定性差（chà）。尤其是10kg以（yǐ）上的大（dà）件（jiàn）及1kg以下的小件（jiàn），废（fèi）品率及返（fǎn）修率均比硅溶胶（jiāo）型壳高。 (4)复合型壳由于采用价昂的锆（gào）英石作面层（céng），其型壳成本是水玻璃型壳的4.5倍，若背层（céng）采用（yòng）莫（mò）来石砂粉，其（qí）型壳（ké）成本与（yǔ）硅溶胶型壳成本相差无（wú）几，每kg铸件成本（běn）仅相差1元。其成本低的（de）优（yōu）势并不明显。 (5)复（fù）合型壳不（bú）能使（shǐ）用中温蜡料（liào）。中温蜡不能使用热水脱（tuō）蜡（là）。在高压釜中（zhōng）脱蜡时，由于高温（wēn）、高压(170℃，0.7MPa)中温蜡液会与背层中的（de）水（shuǐ）玻璃及（jí）残（cán）留硬化剂产生剧（jù）烈（liè）的皂（zào）化反应(白色泡沫状皂化物)，不（bú）经回（huí）收处理无（wú）法回用。而硅溶胶（jiāo）型壳，则可以应用低、中温蜡，无此弊病。 综（zōng）上所述，复（fù）合型壳是水玻璃型壳的改进，在铸件表面质量、成品率及（jí）返修率方面比前者（zhě）优越，但与硅溶胶型壳（ké）仍有本质差别。除生产周期较短，制壳成本稍低之外（wài）其铸件质量及（jí）稳定（dìng）性不及硅溶胶型（xíng）壳。 2.2改进方向 (1)采用石英代替锆英砂用（yòng）于（yú）面层型壳耐火材料。铸（zhù）件表（biǎo）面（miàn）质量不完全取决于面层型壳（ké）耐火材料，而与粘结剂有密切关（guān）系，也与蜡料有关(蜡模表面粗糙度、皂（zào）化物（wù）残（cán）留等)。复合型壳只能采用（yòng）低温（wēn）蜡，大部分应用（yòng）于表面粗（cū）糙（cāo）度中等(Ra=6.3-12.5)、尺寸精度（dù）不甚高(CT4-CT6)的精（jīng）铸件，实（shí）践证明采用石英-硅溶胶面层代替（tì）锆英（yīng）石-硅溶胶是完全可（kě）行的。 这（zhè）一措施使每（měi）t铸件（jiàn）型壳成本由原4150-4830元下降到1360元，与水（shuǐ）玻璃型（xíng）壳比仅增（zēng）加（jiā）460元。 (2)加强制壳工序（xù）尤其是背（bèi）层制壳的质量（liàng）管理（lǐ）及环境改善(详见本文1，2节)。 (3)背（bèi）层应当采用质量稳定、高温（wēn）性能优（yōu）良而成本相对低（dī）廉的耐（nài）火材料，同时要（yào）兼（jiān）顾与面层型壳耐（nài）火材料膨胀率相匹配。推荐下列2种常（cháng）用的背（bèi）层材料。 ①耐火粘土（tǔ）-石（shí）英粉涂料(各50%)，撒颗粒（lì）砂（shā）(耐（nài）火砖废料破碎过筛（shāi）而制成)，其优点是来源广、价格低，其型壳高（gāo）温强度和抗（kàng）蠕变能（néng）力均（jun1）高于（yú）莫来（lái）石、铝矾土。价格仅为（wéi）铝矾土的1/2-1/3。它适用于锆英（yīng）石或石英石作面层的复合型壳。 ②耐火（huǒ）粘土-颗粒粉涂料(体积比为（wéi）3：7)，撒颗粒砂。此（cǐ）方案只适用于锆（gào）英（yīng）石复合型壳。有些工厂复合型壳背层（céng）采用莫来石砂粉（fěn）或铝（lǚ）矾土，其涂（tú）料性（xìng）能较稳定，壳（ké）薄、易焙（bèi）烧（shāo），但（dàn）成本过（guò）高且其型（xíng）壳高温（wēn）性能不及上2种型壳（ké）。铝矾土脱壳性能较（jiào）差。至于废陶瓷器皿、硫璃瓦、地砖等（děng）破碎而成的材（cái）料价格虽（suī）低，但未（wèi）经高温烧成，成分复杂，型壳高温（wēn）开裂倾向大，耐（nài）火度偏（piān）低（dī）。浇注后(尤其是厚大（dà）件)脱（tuō）壳困（kùn）难，不宜采用。 3、硅（guī）溶（róng）胶（低温（wēn）蜡）型壳 这一工艺符合国情，在铸造1kg以上，特别是5kg以上中大件铸件时，具有更大的（de）适应性（xìng）和优越（yuè）性(与中温蜡相比)。 一般来说，中大铸（zhù）件的质量要求，特别是表面粗（cū）糙度、尺寸精度以及（jí）形位公（gōng）差的要求（qiú）不会（huì）太高，采用高（gāo）熔（róng）点中温蜡（là）并无必要。中温（wēn）蜡（là）需要高压（yā）(大于6-7MPa)或液（yè）态蜡压注蜡（là）模，设备投资大（dà）。中温蜡厚大蜡模易缩陷、变（biàn）形、成本高（gāo）。低温（wēn）蜡成型容易、设备简单，而蜡模（mó）表面（miàn）粗糙度相差（chà）不大。 这一工艺比复合型壳质（zhì）量稳定，尤其是铸件尺寸精度（dù）高，因它没（méi）有水玻璃存在，型（xíng）壳高温（wēn）性（xìng）能好，在1000-1200℃焙烧后型壳透气性高，抗蠕变能（néng）力强（qiáng），既可适用于薄壁件，复杂结构的中小件，又可生产重达50-100kg的（de）特大件，如水泵、叶轮、导流壳、泵体、球（qiú）阀体、阀板等。对于薄壁中小件（jiàn）或大件可以采用（yòng）叉壳或抬壳在炉前直接（jiē）浇（jiāo）注（zhù），更可获得高成品率。 3.1存在问题 (1)由于采（cǎi）用低温蜡，大部分（fèn）型（xíng）壳在（zài）水中脱蜡，难（nán）免有皂化物残留进入型（xíng）壳中(尤其是复合型壳及水玻璃型壳同时脱蜡时)易产生铸件表（biǎo）面夹杂，返修率稍高（gāo），这（zhè）是其缺点之（zhī）一。 (2)制壳生产（chǎn）周（zhōu）期（qī）长是它的zui大缺点和不足，尤其在生产大件（jiàn），有深孔、深（shēn）槽件（jiàn）时，每（měi）层干燥常要24-48h。以（yǐ）50kg双流道叶轮为例，常须10-15d 制壳时间（jiān），稍有（yǒu）未干透（tòu）之死角，在水脱蜡时会造（zào）成硅（guī）溶胶回溶，型壳裂纹。 (3)硅（guī）溶胶型（xíng）壳(低温蜡（là）)型壳成本较水玻璃型壳高5倍(每t铸件制壳成（chéng）本为（wéi）5000元)，比复合型壳高17%。铸件成本相（xiàng）应较（jiào）高。 3.2改进方向 (1)为（wéi）防止因低温蜡回收处理不彻底（dǐ）及用（yòng）水脱蜡时与复合型壳或水玻璃型壳共用同（tóng）一（yī）热水槽，易产生铸件（jiàn）皂化物夹杂缺陷应（yīng）采取以下措施（shī）。 ①采用蒸气脱蜡(蒸气（qì）压力（lì）0.2-0.4MPa，温度120-130℃)代替水脱蜡，不仅（jǐn）可以防止皂（zào）化（huà）物夹杂（zá）而（ér）且型壳不易产生裂纹，对（duì）铸（zhù）件的质量（liàng）稳定更有保障。 ②若（ruò）采用热水脱蜡，应（yīng）在水中加（jiā）人（rén）体积分数为1%-3%的工（gōng）业盐酸（suān），脱蜡后再用含盐酸的（de）热（rè）水冲洗（xǐ）每组型壳以（yǐ）减少皂化物（wù）残（cán）留（liú）。尽（jìn）可能不要与水（shuǐ）玻璃型壳、复（fù）合型壳共用同一槽水脱蜡（là），也可更换（huàn）水液，单独集中脱（tuō）蜡，以减少皂化物入壳。 ③回收（shōu）蜡（là）处（chù）理可用盐（yán）酸的体积分数为（wéi）3%-5%的酸化水，沸腾及沉淀（diàn）时间要（yào）足够（gòu）长。冬季硬化水温度（dù）低，水玻璃（lí）及（jí）复合型（xíng）壳中Na2O的残留量高，蜡料皂化也较（jiào）严重（chóng），应多加（jiā）盐酸处理回收（shōu）蜡，减少皂（zào）化物。蜡料处理后（hòu），及时（shí）补加硬脂酸（suān）也很重（chóng）要。 (2)为缩短制壳生产周（zhōu）期，可采用（yòng）“快干硅溶胶”制壳，此工艺已日渐成熟，其（qí）各层型壳干燥时间（jiān）可缩（suō）短1/2以（yǐ）上。小件各层(除zui后层外)干燥仅（jǐn）须3h，制壳时间由原63h缩短为24h。中大件（jiàn）也（yě）较一般硅溶胶缩短（duǎn）50%。而其市场价只提高20-30%，完全可由（yóu）场地、电耗的（de）减少及生（shēng）产率的提高来弥补（bǔ）。快干硅溶胶的推广应用是硅溶胶制壳（ké）工艺的改革必由之路（lù），将会逐（zhú）步扩大（dà）应用。 (3)为降低硅溶胶（jiāo）型壳的成本，zui有效的方法是采用石英石代替锆英石作面层型壳耐火材料。目前锆英石耐火（huǒ）材料占整个硅溶胶制壳（ké）成本的60%，改用石英后每t铸件制壳成本由5000元降为2210元，下降55.8%。中大件可采用熔融（róng）石英砂(粉)取代锆英砂(粉)已逐步在推广应用。 4、硅溶胶（jiāo）（中温蜡）型壳（ké） 这是国际上（shàng）通（tōng）用（yòng）的精铸件（jiàn）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（yú）表面（miàn）粗糙（cāo）度要求高(Ra0.8-3.2)，尺（chǐ）寸精度高(CT3-CT5级)的（de）中小件、特小件(2-1000g)。但由于（yú）设备及成（chéng）本***，较少应用于中大件(5-100kg)。 4.1存在问题（tí） (1)成本高，其型壳生产成本是（shì）水玻璃型（xíng）壳的8倍。比低温蜡（là）-硅溶胶型壳也高出25%。主要原因是其（qí）制壳、蜡模材料（liào）成本高，且设备耗电也大得多，设（shè）备投资也大。 (2)生产周期与低温蜡-硅（guī）溶（róng）胶型壳相同，比（bǐ）水（shuǐ）玻璃及（jí）复（fù）合型壳长得多。 (3)生产5-50kg的中大（dà）件（jiàn）往往要采（cǎi）用（yòng）中（zhōng）温液态蜡(65-70℃)及（jí）高压(4.0-7.0MPa)注蜡，厚壁（bì）蜡模易缩凹（āo），铸件（jiàn）尺寸精（jīng）度并不太高，中大件（jiàn）对尺寸精（jīng）度、表（biǎo）面粗糙（cāo）度要求也没（méi）有小件那么（me）高，故中（zhōng）大件较少（shǎo）采（cǎi）用硅溶胶(中温蜡)型壳（ké）。 4.2改进方向 (1)为降低成本，保证（zhèng）质量，在解决了石英对（duì）中温蜡（là）润湿性很差的难题后，采用石（shí）英石（shí）或熔融石英代替锆英石（shí）无疑是一方向。熔融（róng）石英（yīng）其（qí）热膨（péng）胀（zhàng）系数仅为5×10-7/℃，且其价格只有锆英石的1/6。在国外（wài），熔融石英已逐步（bù）在（zài）扩大应用（yòng）范（fàn）围（wéi）。 (2)采用快干硅溶（róng）胶缩短（duǎn）制壳周期是国内外同（tóng）行共（gòng）同努力（lì）的方向(见前述)。 (3)研制国产的中（zhōng）温蜡或改进石蜡一硬脂酸低温蜡是我国精（jīng）铸界的（de）重要任（rèn）务。如何解决国产中温（wēn）蜡或改进型的低温蜡（là）回收处理的难（nán）题，使其在生产中（zhōng）能长期保持蜡料性能不变化是能否推广（guǎng）应（yīng）用的关键。 5、结束语 (1)各种型（xíng）壳工艺（yì）有其不同（tóng）的适用对象，选择的依据是：铸（zhù）件的质量要求、价位及交货期（qī）。综合（hé）考虑，正确选用zui经济合（hé）理的（de）制（zhì）壳工（gōng）艺方案是保证（zhèng）生产优质（zhì）、低成本铸件（jiàn）的基础。 (2)水玻璃型壳（ké）虽有不少（shǎo）优点但粘结剂本（běn）身（shēn）固有的缺点使铸件质（zhì）量（liàng）难以提高，质量稳定性也差（chà）。今后将会逐步被（bèi）复合型壳，尤（yóu）其是（shì）成本低（dī）的（de）石英（yīng）一硅溶胶复合壳所取代。 (3)硅溶（róng）胶是理想的粘结剂，其型壳（ké）质量高，铸件质量（liàng）稳（wěn）定，返修率低，是今后的发展方（fāng）向。石英石（shí）、熔融石英耐火料在面层（céng）型壳（ké）中的（de）应用，快干硅溶（róng）胶的推（tuī）广，将其生产成本及制壳周（zhōu）期大大降低和缩短（duǎn），克服了这2点不足，硅（guī）溶胶（jiāo）型壳(低温蜡（là）或中温蜡)将在我国精铸界得到广泛应（yīng）用（yòng），毕（bì）竟高的铸件（jiàn）质量是zui重要的指标。
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1、铸（zhù）件“桔皮”缺陷（xiàn）的特（tè）征 铸件“桔（jú）皮”是生产中反（fǎn）复出现的一种铸造缺陷，它对铸件质量的影响较大，缺（quē）陷出现在铸件肥（féi）厚部位、热（rè）节及内浇（jiāo）道附近以（yǐ）及受（shòu）热集中而冷却又（yòu）慢的（de）部位。铸件表面有（yǒu）微凸的小圆斑，呈“眼圈”状，这（zhè）些表面（miàn）粗糙（cāo），看起来（lái）象“桔子皮”的斑点（diǎn），在多种铸（zhù）件中反（fǎn）复出现，有时整批铸（zhù）件均有，其在每个铸件上的数量少则几个（gè），多（duō）至整个平面；小圆（yuán）斑有（yǒu）的（de）较大，有的小（xiǎo）至麻点；有（yǒu）时是单个（gè）分散的（de），有（yǒu）时也呈（chéng）密（mì）集的（de）片状凸（tū）起物，高出（chū）铸（zhù）件0.4-0.6mm，直径3-5mm。据我公（gōng）司（sī）统计，废（fèi）品（pǐn）中的15%是“桔皮”缺陷造成的，而且（qiě）碳钢件（jiàn）产生桔（jú）皮缺陷（xiàn）的机会更多一（yī）些。 2、“桔皮”缺陷（xiàn）产生的原因分析（xī） 导致“桔皮（pí）”产生（shēng）的根本的原因是涂料表面堆（duī）积、硬化（huà）不（bú）充分。型壳在焙烧（shāo）后，其表面上形成黄色或黄绿色（sè）玻璃（lí）体，浇注后与钢液反应而形成（chéng）硅酸盐瘤粘附（fù）于铸件表面。单（dān）纯（chún）地（dì）延长（zhǎng）硬化时间，无助于zui终（zhōng）解决“桔（jú）皮”问题。通（tōng）过实践，有（yǒu）以下几方面（miàn）的原因（yīn）。 2.1原材料方面的影响 众所（suǒ）周知，水玻（bō）璃涂料的（de）粉液比低，粉料分布不均（jun1）匀。水玻璃的模数愈高，密度愈大，则涂料的粉液比（bǐ）愈（yù）低，粉料的（de）分布愈不均匀，也zui不（bú）易充（chōng）分硬化。 (1)水玻璃的影（yǐng）响 水玻璃的模数、密度以及杂质（zhì）的多（duō）少（shǎo）对涂料（liào）的流动性（xìng）影响极大。随着模数（shù）的增大（dà），水玻璃中亚胶（jiāo）粒子比例增加，其粘度会随之增加（jiā），涂料的流（liú）变性恶化，当模（mó）组（zǔ）涂挂时极易在表层造成局部涂料堆积。 水玻（bō）璃参数（shù）不（bú）一致对（duì）涂料性能的影响是很大的，这（zhè）一（yī）点很容易被忽（hū）视。参数的不一致性表现（xiàn）在两个方（fāng）面（miàn）。 其一是模数的不一致性，刚进厂的（de）水玻璃只有经过长时（shí）间的静（jìng）置（zhì）扩散(分（fèn）散)后才能使同一批模数（shù）趋（qū）于一致，达到稳（wěn）定的（de）分散状态；这一过（guò）程所（suǒ）需时间在一（yī）星期以上，如（rú）果急于使用（yòng）则（zé）不可能获得理（lǐ）想的涂料流变性（xìng）能。 其二是溶液密度的（de）不一（yī）致性，在（zài）配（pèi）涂（tú）料前通常要对（duì）水玻（bō）璃溶液的（de）密度（dù）进行调整，应该特（tè）别注意加水搅（jiǎo）拌后马上测得（dé）的密度是不真实的（de），因（yīn）为液体（tǐ）分散（sàn）稳定的（de）过程（chéng）尚未完成，与所希望的（de）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（nài）火粉料的影响（xiǎng） 耐火粉料颗粒的分布和形状对涂料流变性的影（yǐng）响（xiǎng）较大，双峰粉涂料具有较好的流变性是大家公认的；但即便是粒度分布基本相同的双峰粉，当耐（nài）火粉料颗（kē）料形状分（fèn）别为多角、尖（jiān）角和片状的粉（fěn）配（pèi）制涂料时，在粉液比和（hé）水玻璃模数相同的条件下其（qí）流（liú）变（biàn）性也会有很大的差异。 当粉料形（xíng）状越接近片（piàn）状时，其比表面（miàn）积（jī）也越大，颗（kē）粒间的摩（mó）擦力和作用力增（zēng）大，涂（tú）料的（de）粘度将大于多角形的粉料。 (3)水玻璃密度（dù）和粉液比的综合（hé）影响 水玻璃（lí）密（mì）度和粉液比的变化对表层涂（tú）料流变性的影（yǐng）响是非常直观的，水玻璃（lí）密度和粉（fěn）液比过（guò）大时涂料（liào）粘度增加、流变（biàn）性（xìng）变差、涂层变厚会引起涂（tú）料（liào）在型壳表（biǎo）面（miàn）局部（bù）堆（duī）积，型（xíng）壳硬化不良zui终导（dǎo）致“桔皮”问题。 2.2工艺方面（miàn）的影响（xiǎng） (1)表面层风干不充分。表面层风干是（shì）涂料的再均匀化过程，同（tóng）时，也是水玻璃脱水固化过程，如风干时间过短，表面层涂料在（zài）熔（róng）模（mó）表（biǎo）面分布不（bú）均匀，造成其后的硬化（huà）不（bú）充（chōng）分（fèn），脱蜡后将在型壳内表面形成团状聚集物，局部形成钠盐（yán）杂质。 (2)过度滴控。过度滴（dī）控指表面层（céng）浸挂涂料时，单方（fāng）向流动未（wèi）能及时（shí）粘砂，将导致涂料在（zài）熔（róng）模（mó）表面局部方（fāng）向上（shàng）的堆积（jī），造成其后的硬化不完全。 (3)型壳层间硬化（huà）不（bú）良。由于涂料层尤其是前两层中存在未（wèi）硬化（huà）部分，未硬化的（de）涂料在脱蜡和焙烧后造成（chéng）型（xíng）壳内表面的（de）钠盐聚集，与（yǔ）钢水反应后生成“桔皮”缺陷。 2.3环境方面的影响 在寒冷的冬季（jì），过低的室温使（shǐ）涂料流（liú）动性变差造成（chéng）涂料堆（duī）积，过厚堆积的涂料又不能（néng）完全硬化；此外硬化液的温度随（suí）室温的降低也会（huì）造成硬化过（guò）程（chéng）的缓慢和不完全。环境湿度的影响（xiǎng）则主要发生在雨季，空气（qì）湿度（dù）的增加会影（yǐng）响风干过（guò）程，常（cháng）因为（wéi）风干（gàn）不足而出现“桔（jú）皮（pí）”问（wèn）题。 3、避免“桔皮”缺陷的（de）措施 3.1原（yuán）料选用 (l)水玻璃（lí）在模数合适的（de）情（qíng）况（kuàng）下，必（bì）须严格控（kòng）制（zhì）杂质含量；应根据环（huán）境的温度、湿度（dù）、铸件的结（jié）构特（tè）点以（yǐ）及所配（pèi）粉料的（de）特（tè）点调整水玻璃密度。 (2)粉料在粒度符合使用（yòng）要求（qiú）的条件下，其粒形至关（guān）重要，球形和（hé）多（duō）角形粉料是（shì）较理想的，而（ér）片（piàn）状粉（fěn）料（liào）不能使用（yòng）。 3.2工艺对策 (1)水玻璃密度的调整。密度的合适与（yǔ）否将（jiāng）直接影（yǐng）响铸件的（de）表面（miàn）质量（liàng），密度（dù）过大会导（dǎo）致（zhì）涂料流（liú）动性差（chà）而（ér）造成分层和“桔皮（pí）”缺陷，密度（dù）过小又会形成铸（zhù）件（jiàn）表面的（de）黄瓜刺；合（hé）适的密度通常与环境温度、粉料的粒度、微观形状及铸件（jiàn）的结构（gòu）特点有关系。密（mì）度一般控制在1.27-1.29g/cm3之（zhī）间，其调整（zhěng）原则是: ①环（huán）境温（wēn）度高时增加密度，低时减（jiǎn）小密度； ②粉料粗且片状比例小时增（zēng）加密（mì）度，粉料细且片状比例（lì）大时减（jiǎn）小密度； ③结（jié）构简单涂（tú）料易（yì）流动的铸件可适（shì）当增加密度（dù），反之减小（xiǎo）密度（dù）。 (2)粉液比的确定。粉（fěn）液比也是影（yǐng）响铸件表面质量的重要因（yīn）素之一，比例过（guò）大则会因涂（tú）料的流（liú）动性差导致涂挂不均匀而产生分层和涂（tú）料堆积；而（ér）太（tài）小则会（huì）产生铸件表（biǎo）面的黄瓜刺。其配（pèi）比原则（zé）是在保证涂料（liào）流动性的前提下尽量（liàng）提（tí）高粉液比。 (3)硬化液的（de）浓度（dù）、温度与硬化时（shí）间。一般情况下，氯化氨质量分数在（zài）25%以（yǐ）上的硬（yìng）化剂才会（huì）有较好的硬化（huà）效（xiào）果；如果氯化铵含量低，靠延长时间是不能改善硬化效果的。 (4)涂挂（guà）操（cāo）作方式（shì）。实际生产中有相（xiàng）当一部分“桔（jú）皮”问（wèn）题（tí）是由于操作（zuò）不（bú）当造（zào）成的，涂料（liào）的单（dān）方向流动极易产（chǎn）生（shēng）堆积而造成硬化不（bú）充分，所以在蜡模浸挂涂料之后的滴（dī）控直到撒砂（shā）完毕的整个过（guò）程（chéng）中（zhōng），必须不断改变模组（zǔ）的方向。 (5)脱（tuō）蜡工艺（yì）。在脱蜡热水中补充适当的（de）硬化剂，由于硬化剂的吸热作用和反应，会进一步使得表面层所滞留的反应产物（wù）NaCl溶于脱蜡水中（zhōng）而大部分去除，此时，型壳表面形成的是（shì）一（yī）层低钠硅胶层，有利（lì）于防止（zhǐ）“桔皮”缺陷的（de）产生。 (6)环境温度。环（huán）境温度偏（piān）低会导（dǎo）致涂料流动性差，造成涂挂不均匀而形成桔（jú）皮及其（qí）他制（zhì）壳缺陷（xiàn），制壳（ké）工（gōng）序（xù）的（de）环境温（wēn）度应控制（zhì）在（zài）15℃以上。
+查看（kàn）全文23 2020-04
气（qì）泡是铸（zhù）件常（cháng）见问题之一，而且一旦铸件（jiàn）出现了气（qì）泡问题（tí），也等于产品报（bào）废（fèi）了。那么（me）如何避免铸（zhù）件产生（shēng）气泡（pào）？看看下面这7条。 【缺（quē）陷（xiàn）现（xiàn）象（xiàng）】 铸件表皮（pí）下，聚集（jí）气体鼓胀所形成（chéng）的（de）泡，有（yǒu）时会崩裂，存在贯通和非贯通两种。 别名：鼓泡、起泡 【原因分析】 模（mó）具温度太高，开（kāi）模过早。 填充（chōng）速度太高，金属流卷入气体过多。 涂料发气量（liàng）大（dà），用（yòng）量（liàng）过多，浇注前未燃尽，使（shǐ）挥发（fā）气体被包在铸件表层（céng），另涂料（liào）含水量大。 型腔内气体没有（yǒu）排出，排气不顺。 合金熔（róng）炼温度过高（gāo）。 铝合金液体除气不彻（chè）底，吸有较多气体，铸件凝固时析出留（liú）在铸件内 填充时产生（shēng）紊流。 【对应措施】 1、测温枪测试模具（jù）表面（miàn）温度，显示数值超过工艺规定范围。降（jiàng）低模具表面温（wēn）度，增加保（bǎo）压时间； 2、铸件表面内（nèi）浇口压（yā）入（rù）的金（jīn）属流明显比（bǐ）其它部位亮很多。填充速（sù）度（dù）高产生原因一方（fāng）面是设（shè）备本身的压（yā）射速度高，另一方面可能是内浇口太薄造成。降（jiàng）低（dī）压射速（sù）度，适当增加内浇口（kǒu）厚（hòu）度；判断内浇口薄的方法（fǎ）：是否有浇口易粘现象，降（jiàng）低（dī）二快（kuài）速度看远端（duān）是（shì）否有（yǒu）严（yán）重压不实现象，不给压打（dǎ）件，看是否有多股铝液（yè）流； 3、喷涂时察看雾的颜色是否呈白色（sè），合（hé）模（mó）前（qián）察看型腔是否还（hái）有气体残留。更（gèng）换涂料或（huò）增大涂料（liào）与（yǔ）水的配（pèi）比； 4、在（zài）烫模阶（jiē）段，铸件表面有明显的漩涡和涂料堆积。判断（duàn）及解决方（fāng）法：调开（kāi）档，人为产生（shēng）涨模，如（rú）果解决（jué），需（xū）开排气（qì）道； 5、铸件表（biǎo）面内浇（jiāo）口压入的金属流特别亮并伴有粘结。适当降低（dī）浇注温度； 6、取样块（kuài）测密度，看（kàn）是否符（fú）合要求。重新进行（háng）除气处（chù）理或在保温炉内进（jìn）行再次精炼； 7、烫模阶段（duàn）铸件表面明（míng）显有各流溶接不到一起的痕迹伴有涂料（liào）堆积（jī）。 判断及解（jiě）决方法：涂黑（hēi）油生产，看痕迹是否有堆积（jī），分析堆（duī）积部位，解决（jué）方法： a、开设或加大相应部（bù）位（wèi）的集渣包， b、调整内浇（jiāo）口流向、位置或填充方向。
+查看全文22 2020-04
1．冒口设计的基（jī）本原理 铸件冒口主（zhǔ）要是（shì）在铸钢件（jiàn）上（shàng）使（shǐ）用（yòng）。铸铁件（jiàn）只用于个别的厚大件的（de）灰（huī）铸铁件和球铁件上。金属液在液（yè）态降温和凝固（gù）过程中，体积要（yào）收缩。铸件的体（tǐ）收缩（suō）大（dà）约为线收（shōu）缩的3倍（bèi）。因（yīn）此，铸钢的体收（shōu）缩通常（cháng）按3---6%考虑，灰铸铁按2---3%，不过由于（yú）灰铸铁和球墨铸铁凝固时的（de）石墨化（huà）膨胀（zhàng），可以抵消部分体积（jī）收缩，所（suǒ）以如果壁厚均匀，铸型紧实度高，通（tōng）常不（bú）需（xū）要设计冒（mào）口。铸（zhù）件的体收缩（suō）如果得不到补（bǔ）充，就会在铸（zhù）件（jiàn）上或者内部形成缩孔、缩陷或者（zhě）缩（suō）松（sōng）。严重（chóng）时常常造成（chéng）铸件报废。 冒口尺寸计算原则是，首先（xiān）计算需要（yào）补缩（suō）的金（jīn）属液（yè）需要多少。通常把这一部分金属（shǔ）液假设成球体，并（bìng）求出直径（设（shè）为（wéi）d0）用于冒口（kǒu）计算。冒口补缩铸件（jiàn）是有一定的范（fàn）围------叫（jiào）有效补缩距离，设为L，对厚度（dù）为h的（de）板（bǎn）状（zhuàng）零件通常L=3~5h 。对（duì）棒状零件L=（25~30）√h 式子中，h------铸（zhù）件厚度 2．冒口（kǒu）尺寸的基本计算方法（fǎ） 冒口计算的公式（shì）、图线（xiàn）、表格等有很多（duō）。介绍如下。 zui常用的方法是，冒口直（zhí）径 D=d0+h 理由是假定冒（mào）口和铸件以相同的速度凝固，凝固过程是从（cóng）铸件的（de）两个表面向内层进行，当铸件完全（quán）凝（níng）固（gù）终了（le），正好冒口凝固了同样的厚度，这时还（hái）剩下中间的（de）空心的缩孔，体积正（zhèng）好（hǎo）等于补（bǔ）缩球的体（tǐ）积，这部（bù）分（fèn）金属液在凝固过程（chéng）中正好补缩进了铸件。 当铸件存在热节时，可以把h换成（chéng）热节的直径T即可。 即D=do+T 。 另（lìng）外设计（jì）冒口（kǒu），还有个（gè）重要的部位，就是冒口颈，所谓冒口颈（jǐng）就是冒口和铸件的连接（jiē）通道（dào），冒口里的（de）金属液都是经（jīng）由冒口（kǒu）颈补缩到铸件里（lǐ）的。所以对冒口（kǒu）颈（jǐng）的截面是有要求的，通（tōng）常取冒口颈的（de）直径dj=（0.6~0.8）T 。 冒口（kǒu）高度 H=（1.5~2.5）D 。 H的高度还应该考（kǎo）虑要（yào）高于需（xū）要补缩部位的高度，否（fǒu）则就成了反（fǎn）补缩了（le），铸件补缩了冒口，这是要避免的。 3．其它计算方（fāng）法 常用的（de）经验计算方法（fǎ）还有不计算需要估（gū）算（suàn）补缩（suō）的金属（shǔ）液，直接将热节园的直径乘个（gè）系数（shù）得出冒口直径。例如 简单铸（zhù）件 D=（1.05~1.15）T 外形简单，热节比较集中（zhōng）。 复杂铸件 D=（1.40~1.80）T 外形复杂（zá），例（lì）如有许多筋（jīn）条和铸（zhù）件的其余部分连接。 中间类型 D=（1.15~1.40）T 介于（yú）以上两种之间。 铸造生产的条件千差万别，因素太多，以至于所有（yǒu）的计算公式都是近似的有（yǒu）条件的（de）。往往一个公式不一定（dìng）适用于所有的场（chǎng）合。所以公（gōng）式中往往有取值范围较大（dà）的系数供用户结（jié）合本（běn）单（dān）位的情况选择。
+查看全文21 2020-04
型砂的（de）配制包括三（sān）个方面，即原材料的准备、型砂的混制和将混制好的（de）型砂调匀及（jí）松（sōng）砂等（děng）工艺环（huán）节（jiē）。铸造生产中所使用的型砂（shā），有的是由回用（yòng）砂加适量（liàng）的新砂、粘土和水经混合均（jun1）匀配制成的，有的全（quán）部是由新的材料配（pèi）制成的。为（wéi）了确保（bǎo）新（xīn）砂质（zhì）量，所有的原材料都须根据技术要求经验收合格后才能使用。为此，在（zài）配（pèi）砂前都必须（xū）进行加工（gōng）准备。 （1） 新砂 新砂在采购、运（yùn）输（shū）过程中（zhōng）常混有草根（gēn）、煤屑及泥块等杂物，同时含（hán）有一定（dìng）数（shù）量的分分（fèn）。潮湿的（de）原砂不（bú）易（yì）过筛，配（pèi）砂（shā）时不（bú）便于（yú）控制（zhì）型砂的水分。因此，除含水量低、用于手工（gōng）造型的湿（shī）型砂可直接（jiē）配（pèi）制外，新（xīn）砂在使用（yòng）前必须进行（háng）烘干（gàn）和过（guò）筛。新砂（shā）的（de）烘干用立式（shì）或卧式烘干滚筒，也可采用气流（liú）烘干的办法。常用的筛（shāi）砂设备有手工筛（shāi）、滚筒筛和振（zhèn）动筛等。 （2） 粘土 刚（gāng）开采的粘土往往含有较多的水分具多为块状，因此使用前必须烘干、破碎并（bìng）磨成粘（zhān）土粉（fěn），主要由专门的工厂进（jìn）行加工，包（bāo）装万袋供应。有（yǒu）的工厂事（shì）先将膨润土或粘土（tǔ）与（yǔ）煤粉（fěn）按比例制成（chéng）粘土—煤粉粉（fěn）浆，使粘土充分（fèn）吸水（shuǐ）膨（péng）胀（zhàng），混砂时与（yǔ）原砂一起加入到（dào）混砂机里混（hún）合均（jun1）匀（yún）。这种做法（fǎ）可简化混砂操作（zuò），便于运输，改善劳动条件，提高（gāo）型砂质量。但必须严格控制粉浆（jiāng）的含水量，否则会影响型砂性能。 （3） 附加（jiā）物（wù） 煤粉（fěn）、硼配、氟化（huà）物和（hé）硫黄（huáng）等附加物都必须粉碎、过筛后再使用。 （4） 旧（jiù）砂 为了（le）节省造型材料，降低铸件成本，旧（jiù）砂应回（huí）用。旧砂在（zài）型（xíng）砂（shā）所占比例很大，它对型（xíng）砂的成分及（jí）性（xìng）能有着很大的影响。旧（jiù）砂中常混有各种杂物，如（rú）钉子、铁块（kuài）和砂团等，在回（huí）用前（qián）必须进（jìn）行处理，包括将砂块粉碎，用电磁分离器除去其中的铁（tiě）质杂物然后过筛，必（bì）要时（shí）进行冷却（què）。 在机械化程度高的铸造车间，型砂需求量大，周（zhōu）转速度很快，往往旧砂（shā）的温度（dù）还比较高（gāo），有（yǒu）的回用砂温度高达60摄氏度以（yǐ）上，如果采（cǎi）用这（zhè）种型砂造型，容易粘附（fù）模样、芯盒及砂斗。由（yóu）于型砂（shā）温（wēn）度过高（gāo），会使水分蒸（zhēng）发太快（kuài），使（shǐ）型砂性（xìng）能不稳定，同时（shí）影响铸件表面质量，影响造型劳动（dòng）生产率（lǜ）。因此必须在（zài）铸件（jiàn）落砂（shā）、旧砂过（guò）筛、运输和（hé）混砂（shā）过程中加（jiā）强通风冷却，降（jiàng）低型砂温（wēn）度。 （5） 混砂 混砂的任务（wù）是（shì）将各种原材（cái）料（liào）混合均匀，使粘结剂（jì）包（bāo）覆在砂粒表面上，混砂的质量主要取决于混砂工艺和混砂机的形式。 一、混砂机的形（xíng）式。生产中常用的混（hún）砂设备有辗轮式、摆轮式和（hé）叶片（piàn）式混砂机。辗轮式混砂机除有搅拌作用外，还有（yǒu）辗压搓（cuō）揉作（zuò）用（yòng），型砂的质量（liàng）较（jiào）好（hǎo），但生产（chǎn）效率较低，主要用来混制面砂和单一砂。摆式（shì）混（hún）砂机的（de）生产效率比辗轮（lún）式高几倍（bèi），且可（kě）边（biān）混砂（shā）边鼓风（fēng）冷却，并有一定的（de）搓（cuō）揉作用，但（dàn）型砂质量不如辗（niǎn）轮式混砂好，主（zhǔ）要用于机械化（huà）程度高、生产（chǎn）量大的铸造车间混制单一砂及背砂。叶片（piàn）式混砂机是一种连续作业式的设备，各种原是否无误混砂机的一端进（jìn）入，混好的型砂从混砂（shā）机的另一端出来，生产效率高。叶片式混砂机（jī）有混合作用（yòng），但搓揉作用（yòng）很差，主要用于混制背砂和粘土含量低的单一砂（shā）。 二（èr）、加（jiā）料顺序（xù）与混砂时间。混制粘土型砂的（de）加顺序（xù）一（yī）般是先（xiān）加回用砂、原砂、粘（zhān）土（tǔ）粉（fěn）和附加物等干料，干混均匀后再加（jiā）水湿混，均匀后即可使用。如（rú）果型砂中含有渣油液以及其（qí）他液态粘结剂，则应先加水将型砂混合（hé）均匀后再加入油类粘结（jié）剂。这（zhè）种（zhǒng）先加干粉（fěn）后加水的混砂（shā）加料顺（shùn）序（xù）存在的缺点（diǎn）是，在（zài）混（hún）砂机的辗盘边缘遗留一些粉料，这些（xiē）粉料（liào）吸水后粘附在（zài）混砂机壁（bì）上，直到（dào）混辗（niǎn）后期或卸（xiè）砂时才脱（tuō）落下来，使（shǐ）型砂里含（hán）有混（hún）合（hé）不均匀的粘土或煤粉团块，恶化了（le）型砂（shā）性（xìng）能。同时干混时粉（fěn）尘飞扬，劳动条（tiáo）件差。因此，有的（de）工厂（chǎng）采用（yòng）先在回用砂里加水（shuǐ）混合，然后加粘土及煤粉（fěn）混（hún）合均匀，zui后（hòu）再加少量水分调节到（dào）所需（xū）要（yào）的含水量的混砂工（gōng）艺。试验结果表明，后面这（zhè）种加料顺序可缩短混砂时间（jiān），提（tí）高（gāo）型（xíng）砂质量（liàng），改善（shàn）劳动条件。 为了使各种原材料（liào）混（hún）合均（jun1）匀，混（hún）砂时间不能太（tài）短（duǎn），否则影响型砂性能，但混砂时间也（yě）不宜过长（zhǎng）。否（fǒu）则（zé）将使（shǐ）型砂温（wēn）度升高，水（shuǐ）分过多挥发，型砂（shā）结成块状，性能变坏且生产效率低。混砂时间（jiān）主要根（gēn）据混砂机的形（xíng）式（shì）、粘土含量、对（duì）型砂性能要求（qiú）等来决定。一（yī）般来说，粘土（tǔ）含量越多，对型（xíng）砂质（zhì）量要求越高，混砂时间越长（zhǎng）。采用辗轮式混砂机混制面（miàn）砂时（shí），混砂时间一（yī）般为6—12分钟，北砂为3—6分钟，单一砂为4—8分钟。 （6） 调匀 型砂的调匀又称回（huí）性、渗匀，是指（zhǐ）将（jiāng）混（hún）好的型砂在不失（shī）去（qù）水（shuǐ）分的条件下放置一（yī）段时间，使（shǐ）水分均匀渗透到（dào）型砂中，让粘土（tǔ）充分吸水膨胀，以提高型砂的强度和透气性等性能。调匀时间主要根（gēn）据粘土种类及（jí）加入量而定（dìng）。型砂中粘土含量（liàng）越多，原砂的颗（kē）粒（lì）越细（xì），调匀时间越长。调（diào）匀（yún）时间应适当（dāng），否则型砂性能（néng）难以满（mǎn）足要注。单一砂（shā）一般为（wéi）2—3小（xiǎo）时，面砂为4—5小时。机（jī）械化铸造厂间型砂调匀是在型砂调匀斗（dòu）里进行（háng），非机械化的手工造型车间是将混（hún）好的（de）型砂堆放在轩间地面上，并用湿麻（má）袋覆盖进（jìn）行调匀。 型（xíng）砂经（jīng）混辗和调匀后会被压实，有的（de）被压成团块。如果（guǒ）采用（yòng）这种型砂直接造型，型砂（shā）的坚实度（dù）不均匀，透（tòu）气性（xìng）等性能差。因此，调匀后的型（xíng）砂必（bì）须（xū）经松砂或过筛才能使用。在机（jī）械化的铸（zhù）造车间一般采用圆（yuán）棒式或叶片式松砂机进行松（sōng）砂处（chù）理。在百机械化的（de）手工造（zào）型车间，常用（yòng）移动（dòng）式松砂（shā）机或用（yòng）筛孔为（wéi）5—8毫米（mǐ）的筛（shāi）子过筛。
+查看全文20 2020-04
覆膜（mó）砂铸造在铸造领域已有相当长的历史，铸件（jiàn）的产量（liàng）也相当大；但采用覆膜砂铸造（zào）生产精密铸（zhù）钢件时面临很多难题：粘砂（结（jié）疤）、冷隔、气孔。如何解决这些问题有待于我们去进一步（bù）探讨（tǎo）。 一、对覆（fù）膜砂的认识与了解（覆膜砂属于有机粘（zhān）结剂（jì）型、芯砂） （1）覆膜砂（shā）的（de）特点：具有适宜的强度性（xìng）能；流动性（xìng）好（hǎo），制出的（de）砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制造出复（fù）杂的砂芯；砂型（xíng）（芯）表（biǎo）面质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可（kě）达CT7～CT9级；溃散性好，铸件容（róng）易清理。 （2）适用范（fàn）围：覆膜砂既可制作铸型（xíng）又可制作砂芯，覆膜砂的型（xíng）或（huò）芯既可互（hù）相配合使用又可与（yǔ）其它砂型（芯）配合使用；不仅可以用（yòng）于（yú）金属型（xíng）重力铸造或低（dī）压铸造，也（yě）可以用于铁型覆砂铸造，还可（kě）以用于热（rè）法离心铸造（zào）；不仅可以用于铸（zhù）铁、非（fēi）铁合金（jīn）铸件的生产，还（hái）可以用于铸钢件的生产。 二（èr）、覆膜砂的制备 1．覆膜砂组成 一（yī）般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑剂及特（tè）殊添加剂组成。 （1）耐火材料是构成覆膜砂的主（zhǔ）体（tǐ）。对耐火材料的要求是（shì）：耐火度高、挥发物少（shǎo）、颗粒较圆整、坚实等。一（yī）般选用天然（rán）擦洗（xǐ）硅砂。对硅（guī）砂的要（yào）求是：SiO2含量（liàng）高（铸铁及（jí）非（fēi）铁合金铸件要求（qiú）大于90%，铸钢件要求大于97%）；含泥量不大（dà）于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥量（liàng）规定小于；粒度①分布在相邻（lín）3～5个筛号上（shàng）；粒（lì）形（xíng）圆整，角（jiǎo）形因素应（yīng）不大（dà）于1.3；酸耗值不小于5ml。 （2）粘结剂普遍采用酚醛树脂。 （3）固（gù）化剂通常采用乌洛托（tuō）品（pǐn）；润滑剂一（yī）般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加流动性。添加剂的主要（yào）作用是改善覆（fù）膜砂的性能。 （4）覆膜（mó）砂的基本（běn）配（pèi）比（bǐ） 成分 配比（质量分（fèn）数，%）说明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂（zhī） 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛托品（pǐn）（水溶液2）10～15 占树脂重，硬脂酸（suān）钙（gài） 5～7 占（zhàn）树脂重，添加（jiā）剂 0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占树（shù）脂重（chóng），硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占（zhàn）原砂重。 ２．覆膜砂（shā）的生产工（gōng）艺 覆膜砂的制（zhì）备（bèi）工艺主要有冷（lěng）法（fǎ）覆膜、温（wēn）法覆膜、热法覆膜三种，目（mù）前覆膜砂的（de）生产几（jǐ）乎都是采用热覆膜法（fǎ）。热法覆膜工艺是先将原砂加（jiā）热到一定温度，然后分别与树脂、乌洛托品（pǐn）水（shuǐ）溶液和硬脂（zhī）酸钙混（hún）合搅拌，经冷却破碎（suì）和筛分而成。由于配方的差异，混制工（gōng）艺有（yǒu）所不同。目前国内覆膜砂生产线的种类（lèi）很多，手工加料的半自动生（shēng）产线约有2000~2300条，电脑控制（zhì）的全自（zì）动（dòng）生（shēng）产线也已（yǐ）经有（yǒu）将近50条，有效提高（gāo）了（le）生产效率和产品稳定性。例如xx铸造（zào）有限公司（sī）的自动化可视生产线，其（qí）加料时间控制精确（què）到0.1秒，加热温度控制精确到（dào）1/10℃，并且可以通过视频时时观察（chá）混砂状态，生产效率达到（dào）6吨/小时（shí）。 ３．覆膜砂的主要产品类型 （1） 普通类覆膜砂（shā） 普（pǔ）通（tōng）覆（fù）膜砂即（jí）传统覆膜（mó）砂，其组成通常（cháng）由石英（yīng）砂，热塑性酚醛（quán）树脂，乌洛托品和硬脂酸钙构成，不加有关添（tiān）加剂，其树脂（zhī）加入量通常在一定强度要（yào）求下相对（duì）较高，不具备耐高温，低膨胀（zhàng）、低发气（qì）等特性，适用于要求不高的铸件生产 （2） 高强度（dù）低发气类覆膜（mó）砂（shā） 特点：高强度、低膨胀、低（dī）发气、慢（màn）发气、抗氧化（huà） 简（jiǎn）介:高强度（dù）低发气覆膜砂是普通（tōng）覆膜砂（shā）的更（gèng）新换（huàn）代产品，通过（guò）加入有关特性的“添加剂”和采用（yòng）新的配制工艺，使树脂用量大幅度下（xià）降，其（qí）强度比普通覆膜砂高30%以上（shàng），发气量显著（zhe）降（jiàng）低，并能延（yán）缓发气速度，能更（gèng）好地适应（yīng）铸件生产（chǎn）的需要。该类覆膜（mó）砂主要适用于铸铁件（jiàn）中，中小铸（zhù）钢、合金铸钢件的生（shēng）产。目前该类覆膜砂有三个系（xì）列：GD-1高（gāo）强（qiáng）度低发气覆膜砂；GD-2高强度低膨胀（zhàng）低（dī）发气覆膜砂（shā）；GD-3高强度低膨胀低（dī）发气抗氧化覆膜。 （3） 耐高（gāo）温(类（lèi）)覆膜砂(ND型) 特点：耐（nài）高温（wēn）、高强（qiáng）度、低膨胀、低发气、慢发（fā）气（qì）、易溃散、抗氧化 简介:耐高温（wēn）覆膜砂是通（tōng）过（guò）特殊（shū）工艺配方技（jì）术生（shēng）产出（chū）的具有优异（yì）高温（wēn）性能(高温下强度高、耐热时间长、热膨胀量小、发气量低)和综合铸造性能的新型覆膜（mó）砂。该类覆膜砂特别适（shì）用于复（fù）杂薄壁精密的铸（zhù）铁件(如汽（qì）车发动机缸体、缸盖等)以及高（gāo）要求的铸（zhù）钢（gāng）件（jiàn）(如（rú）集装箱角和火车刹车缓；中器壳件（jiàn）等)的（de）生产，可（kě）有效消除粘（zhān）砂、变形、热裂（liè）和气孔等（děng）铸造缺（quē）陷。目前该覆膜砂有四个系列（liè）：VND-1耐高（gāo）温覆膜砂（shā）. ND-2耐（nài）高（gāo）温低膨胀低发气覆膜砂 ND-3耐高温（wēn）低（dī）膨胀低发气（qì）抗氧化（huà）覆膜砂 ND-4耐（nài）高温高强底（dǐ）低膨胀（zhàng）低发气覆膜 （4） 易溃散类（lèi）覆膜砂 具有较好的强度，同时（shí）具有优异的（de）低温溃散（sàn）性能（néng），适用于生产有色（sè）金属铸件。 （5） 其它特殊（shū）要求覆膜砂 为适（shì）应不（bú）同产（chǎn）品的需要，开发出（chū）了系列特种覆膜砂如：离心铸造用（yòng）覆膜砂（shā）、激冷覆膜（mó）砂、湿态（tài）覆膜砂、防粘砂、防脉纹（wén）、防橘皮（pí）覆膜砂等（děng）。 三、覆膜（mó）砂（shā）制芯主要（yào）工艺过程 加热（rè）温度（dù）200-300℃、固化时间30-150s、射砂压力0.15-0.60MPa。形状简单的砂芯、流动性好的覆膜砂可选用较低（dī）的射砂压力（lì），细薄砂（shā）芯选择较低的加热温度，加热温度低（dī）时可适当延长固化时（shí）间等（děng）。覆膜（mó）砂所使（shǐ）用的（de）树（shù）脂是酚醛类树（shù）脂。制芯工艺（yì）的（de）优点（diǎn）：具有（yǒu）适宜（yí）的强度（dù）性能；流动性好；砂（shā）芯表面质（zhì）量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗（kàng）吸湿性强；溃散性好，铸件容（róng）易（yì）清理（lǐ）。 1、铸型（模具）温度（dù） 铸（zhù）型（xíng）温度是（shì）影响壳层厚度及（jí）强度的主（zhǔ）要因素之一（yī）,一般控制在220～260℃,并根据下列原则选定: （1）保（bǎo）证覆膜（mó）砂上的树脂软化及（jí）固化所需的足够（gòu）热量； （2）保证形成需要的壳厚且壳（ké）型（芯）表（biǎo）面不焦（jiāo）化（huà）； （3）尽（jìn）量缩短结（jié）壳及硬化时间，以提高生产率。 2、射（shè）砂压力及时间 射砂（shā）时间一般控制在3～10s，时间过短（duǎn）则（zé）砂型（芯）不能成型。射砂（shā）压力一般为0.6MPa左右；压力（lì）过低时，易（yì）造成射不足或疏松现象。3、硬化时（shí）间：硬化时间的长（zhǎng）短主要取决于砂（shā）型（芯）的（de）厚度与铸型的温（wēn）度，一般在60～120s左右。时间过短，壳层（céng）未完全固化则强度低；时间过（guò）长，砂型（芯（xīn））表面层易烧焦影响铸件质量（liàng）。覆（fù）膜（mó）砂造型（芯（xīn））工艺参数实例：序号（hào）图号 壳厚（㎜） 重量（㎏） 铸型（xíng）温度（℃） 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（fù）膜砂应用中存（cún）在的（de）问题及解决对策 制芯的方法种类很多，总的可以划分为热固性方法（fǎ）和冷固性（xìng）方法（fǎ）两大类，覆膜砂（shā）制芯属于热固性方法类。任（rèn）何一种制（zhì）芯方法都有其自（zì）身的（de）优点（diǎn）和缺点，这主要取决于产品的质量要求、复杂（zá）程度、生产批量、生产（chǎn）成本、产品价格等综合因素来决定采用何种制芯方法。对铸件内腔表面质量要求高，尺（chǐ）寸精度要求（qiú）高（gāo）、形状复杂的砂芯采用覆膜砂制芯（xīn）是非（fēi）常有效的。例如：轿车发动机气缸盖的进排气道砂（shā）芯、水（shuǐ）道砂芯、油道砂芯，气缸体的（de）水道（dào）砂芯、油道砂芯，进气岐管、排气（qì）岐管的壳芯砂芯，液（yè）压阀的流道砂（shā）芯，汽（qì）车涡轮增压器气道砂芯等等。但是在（zài）覆（fù）膜砂使用中还常遇（yù）到一些问题，这里（lǐ）仅就工作中的（de）体会略谈一二（èr）。 1、覆膜砂的（de）强度和发气量的确定（dìng）方（fāng）法 在原砂质量和树脂（zhī）质（zhì）量一（yī）定的前提下，影（yǐng）响覆膜砂强度的关键（jiàn）因素（sù）主要取于酚醛树脂的加（jiā）入量。酚醛树（shù）脂加入量多，则强度就（jiù）提高，但发（fā）气（qì）量也增加，溃散性就降低（dī）。因此在生产应用中一定要控制覆膜砂（shā）的强度来减少发气量，提高溃散性，在强度标准的制（zhì）订时（shí）定（dìng）要找到一个平衡点。这个（gè）平衡点（diǎn）就（jiù）是（shì）保证砂芯的表面质（zhì）量及在浇注（zhù）时（shí）不产生变（biàn）形、不产生断芯前提下的强（qiáng）度。这样才能保证铸件的表（biǎo）面质（zhì）量（liàng）和尺寸精度，又可以减少发气量（liàng），减少铸（zhù）造件气孔缺陷，提高（gāo）砂芯的出砂性能。对砂芯存放，搬运过（guò）程中可以采用工位器具、砂芯小车，并在（zài）其上面铺有（yǒu）10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可以（yǐ）减（jiǎn）少砂芯的损耗率。 2、覆膜砂砂芯的存（cún）放期 任何砂（shā）芯都会吸（xī）湿，特别是南方（fāng）地（dì）区空气相对湿度大（dà），必（bì）须对砂芯存放期在（zài）工艺文件上加（jiā）以规定，利用精益生产先进先出的生（shēng）产方式减少砂芯的（de）存放（fàng）量（liàng）和存放周期。各企业应结合自己的厂（chǎng）房条（tiáo）件（jiàn）和（hé）当（dāng）地的气候条件来确定砂（shā）芯（xīn）的存放周期。 3、控制（zhì）好覆膜砂的供货质量 覆膜（mó）砂进厂时必须附有供应商的质量保证资料，并且企业根（gēn）据（jù）抽样标准进行（háng）检查，检查合格后方（fāng）可入库。企业取样检测不合格时由质保（bǎo）和技术部门做（zuò）出处理结果，是（shì）让步接受或向供应商退货。 4、合格的覆膜砂在制芯时发（fā）现（xiàn）砂芯断裂变形 制芯时砂芯的断裂变形通常会认（rèn）为覆（fù）膜（mó）砂强度低（dī）造（zào）成的。实际上砂芯（xīn）断裂和（hé）变形会涉及（jí）到许多（duō）生产过（guò）程。出（chū）现不正常情况（kuàng），必须要查到真（zhēn）正的原因才能彻底（dǐ）解决。具体原因（yīn）如下（xià）： （１）制芯时模具的温度和留模时（shí）间，关系到砂芯结壳硬（yìng）化（huà）厚度是否满足工（gōng）艺要求。工艺上所规定的工艺参数都需要有一个范围，这个范（fàn）围需靠操作人（rén）员的技能来进行调整。在模具温度上限时留模（mó）时间可以取下限，模具温度在下限时留（liú）模时间取（qǔ）上限。对操（cāo）作人员需要不断（duàn）地培训提高操（cāo）作（zuò）技能。 （２）制芯时（shí）在模（mó）具（jù）上会粘（zhān）有酚（fēn）醛树脂和砂粒，必须进行（háng）及（jí）时清理并喷（pēn）上脱模（mó）剂，否（fǒu）则会越（yuè）积越多开模时会把（bǎ）砂芯拉（lā）断（duàn）或变形。 （３）热芯（xīn）盒模具静模上的弹簧顶杆，由于长期在高温状（zhuàng）态下工（gōng）作会产生弹性失效而造成砂芯断裂（liè）或变形（xíng）。必须及时更换（huàn）弹簧。 （４）动模和静模不平行或（huò）不在（zài）同一中心线上，合模时在油缸或气缸的压（yā）力作用下，定位销前端有一段（duàn）斜度，模具（jù）还（hái）是会合紧，但在开模时动模（mó）和静模仍（réng）会恢复到原始状态使（shǐ）砂芯断裂或变形（xíng）。在这种情况下射砂时（shí）会跑砂，砂（shā）芯的尺寸会变大。解决对策是及时调整模具的平行度和同轴度（dù）。 （５）在壳芯机（jī）上生产空心砂芯（xīn）时，从砂芯中倒（dǎo）出尚未（wèi）硬化的覆膜砂需要重（chóng）新使用时，必（bì）须（xū）进行过筛并未（wèi）用过的覆膜砂（shā）按３：７比（bǐ）例（lì）混合后（hòu）使（shǐ）用，这样才（cái）能保证壳芯（xīn）砂芯的表（biǎo）面质量和砂芯强度。
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什么叫淬火？ 钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚（yà）共析（xī）钢（gāng））或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分（fèn）奥氏体（tǐ）化，然后（hòu）以大于临界冷却（què）速度的冷速快（kuài）冷（lěng）到Ms以下（或Ms附近（jìn）等温）进（jìn）行（háng）马氏体（tǐ）（或（huò）贝氏体）转变的热（rè）处理工艺。通（tōng）常（cháng）也将铝合金（jīn）、铜合金、钛合金、钢化（huà）玻璃等（děng）材料的固溶处理或带有快速冷却（què）过程的热处理（lǐ）工艺称为淬火。 淬火（huǒ）的目（mù）的： 1）提高金属成材或零（líng）件（jiàn）的机械（xiè）性能（néng）。例如（rú）：提高工具、轴承（chéng）等的硬度和耐磨（mó）性，提高弹簧的弹性（xìng）极限，提高轴类零件的（de）综合（hé）机械（xiè）性（xìng）能等。 2）改善某些特殊（shū）钢（gāng）的材料性能或化学性能。如（rú）提高不（bú）锈钢的耐蚀性，增加磁（cí）钢的永磁性等。 淬（cuì）火（huǒ）冷却时，除需合理选用（yòng）淬火介质外，还（hái）要有正确（què）的淬火方法，常用的淬火（huǒ）方（fāng）法，主要有（yǒu）单液淬火，双液淬火，分级淬（cuì）火、等温（wēn）淬火，局部淬火等。 钢铁工件在（zài）淬火后（hòu）具有以下特点： ① 得到了马氏（shì）体、贝氏体、残（cán）余奥氏体等不平（píng）衡（héng）（即不稳定）组织（zhī）。 ② 存在较大内（nèi）应（yīng）力。 ③ 力学（xué）性能不能满足要求。因（yīn）此，钢铁工件淬火后一（yī）般都要经过回火 什么叫回火？ 回（huí）火（huǒ）是将淬火后的金（jīn）属成材或零件（jiàn）加（jiā）热到某一温度，保温一定时间后，以（yǐ）一定方式冷却的（de）热处理工艺，回火（huǒ）是淬火后紧接着进（jìn）行的一种操作，通常（cháng）也（yě）是工（gōng）件进行热处理的zui后一道工序（xù），因而把淬火和回（huí）火的联合工艺称为zui终（zhōng）处理（lǐ）。淬火与（yǔ）回火的主（zhǔ）要（yào）目（mù）的是： 1）减（jiǎn）少内应（yīng）力（lì）和（hé）降低脆性，淬火件存在着很大的（de）应力和脆性，如没（méi）有及时（shí）回火（huǒ）往往会产生变（biàn）形甚至（zhì）开裂。 2）调整工件的机械性（xìng）能，工件淬火后，硬（yìng）度高，脆性大，为了满足各种（zhǒng）工件不同的性（xìng）能（néng）要求，可以通过回火来调整，硬度，强度（dù），塑性和韧性。 3）稳（wěn）定工件尺（chǐ）寸（cùn）。通过（guò）回火可使金（jīn）相组织趋于（yú）稳定，以（yǐ）保证在以（yǐ）后的使用（yòng）过程中不（bú）再发生变形。 4）改善某（mǒu）些合金钢（gāng）的（de）切削（xuē）性能。 回火的作（zuò）用在于（yú）： ① 提高组（zǔ）织稳定性，使（shǐ）工件在（zài）使（shǐ）用过程中不再发（fā）生组织转（zhuǎn）变，从而使工（gōng）件几何尺寸（cùn）和性能保持稳定。 ② 消除内应力，以便（biàn）改善（shàn）工（gōng）件（jiàn）的使用性能并稳定工件（jiàn）几何尺寸。 ③ 调整（zhěng）钢铁的力学（xué）性（xìng）能（néng）以满足（zú）使用要求。 回火之所以（yǐ）具有这些作用（yòng），是（shì）因为温度升高（gāo）时，原子活动能力增强，钢铁中的（de）铁、碳和其（qí）他合金元素的原子可以较快地（dì）进行扩散，实（shí）现原子的重新排列组合（hé），从而（ér）使不稳定的（de）不（bú）平衡组织逐步转变（biàn）为稳定的平衡组织。内应力（lì）的消除还与温度升高时金（jīn）属强（qiáng）度（dù）降低有（yǒu）关。一般钢（gāng）铁回火时（shí），硬（yìng）度和（hé）强度下（xià）降（jiàng），塑性提高。回火温度（dù）越高，这些力（lì）学性能的变化越大。有（yǒu）些合金元素含量较高的合金（jīn）钢，在（zài）某一温（wēn）度范围（wéi）回（huí）火（huǒ）时，会析出一些（xiē）颗粒细小的金属化合物，使强度和硬（yìng）度（dù）上（shàng）升。这种现象称为二次硬（yìng）化。 回火要求：用（yòng）途不同的工（gōng）件应在不同温度下回火，以满足使用中的（de）要求。 ① 刀具（jù）、轴承、渗碳淬（cuì）火零件、表面淬（cuì）火零件通常（cháng）在250℃以下（xià）进行低（dī）温回火。低（dī）温回火后硬（yìng）度变化不大，内应力减小，韧性（xìng）稍（shāo）有提高（gāo）。 ② 弹簧在（zài）350～500℃下中（zhōng）温（wēn）回火（huǒ），可获得较高的弹性（xìng）和（hé）必要的韧性。 ③ 中（zhōng）碳结构钢（gāng）制作的零件通常在500～600℃进行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好（hǎo）配合。 钢（gāng）在300℃左右回火（huǒ）时，常使其脆性增大，这种现象称为首类回（huí）火脆（cuì）性。一般不应在这个温度区（qū）间（jiān）回火。某些中（zhōng）碳（tàn）合金（jīn）结构钢在高温回火后（hòu），如果缓慢（màn）冷（lěng）至（zhì）室温，也易于变脆。这（zhè）种现象称为第二（èr）类回火脆性。在钢中加（jiā）入钼，或回火（huǒ）时在油或（huò）水（shuǐ）中（zhōng）冷却（què），都可以防止第二类回火脆性。将第二类回火脆性的钢重新加热至原来的回火温度，便可以消除这种（zhǒng）脆性（xìng）。 在生（shēng）产（chǎn）中，常根（gēn）据对工件（jiàn）性（xìng）能的要求（qiú）。按加热温度的（de）不同，把回火分为低温回（huí）火，中温回火，和（hé）高（gāo）温回火（huǒ）。淬火和随后的高温回（huí）火相（xiàng）结合的热处理工艺称为（wéi）调质，即在具有高度（dù）强度的同时，又有好的（de）塑性韧性。 1、低温（wēn）回（huí）火（huǒ）：150-250℃ ，M回，减（jiǎn）少内（nèi）应力和（hé）脆性（xìng），提高（gāo）塑（sù）韧性，有较（jiào）高的硬（yìng）度和耐磨性。用于（yú）制作量具、刀具和滚动轴承等。 2、中温回火：350-500℃ ，T回（huí），具有较高的（de）弹性，有一定（dìng）的塑性和（hé）硬度。用于制作弹（dàn）簧、锻模等。 3、高（gāo）温回火：500-650℃ ，S回，具有（yǒu）良好的（de）综合力学性能。用于制（zhì）作（zuò）齿轮、曲轴等。 什（shí）么是（shì）正火? 正火是—种改善钢（gāng）材韧性的热处理。将钢构件加热到Ac3温（wēn）度以上30〜50℃后，保（bǎo）温一段时（shí）间出炉（lú）空冷。主要特点是冷却（què）速度快于退火而低于淬火，正火时可在（zài）稍快的（de）冷（lěng）却中使钢（gāng）材的结晶晶粒细化，不但可（kě）得到满意的强度（dù），而且可（kě）以（yǐ）明显提高韧性(AKV值（zhí）），降低构件的开裂倾向。—些低合金（jīn）热轧（zhá）钢（gāng）板、低（dī）合金（jīn）钢锻（duàn）件（jiàn）与（yǔ）铸（zhù）造件经（jīng）正火（huǒ）处（chù）理后，材料的综合力学性能可以大大（dà）改善，而且也改善了切削性（xìng）能（néng）。 正火有（yǒu）以下目的和用途： ① 对（duì）亚（yà）共析钢，正火用（yòng）以（yǐ）消除铸、锻、焊件的过热粗晶组织和（hé）魏氏（shì）组织，轧材中的（de）带状组织；细化（huà）晶粒；并可作为淬（cuì）火前的（de）预先热处理（lǐ）。 ② 对过共（gòng）析钢，正火可以消除网状二次（cì）渗碳体，并使珠光体细化，不但改善机械性能，而且有（yǒu）利于以后的（de）球化（huà）退火。 ③ 对低碳深冲薄钢板（bǎn），正火可（kě）以消（xiāo）除晶界（jiè）的（de）游离（lí）渗碳体（tǐ），以改善（shàn）其深（shēn）冲性能。 ④ 对低碳（tàn）钢和（hé）低碳（tàn）低合金钢（gāng），采（cǎi）用正火，可得到较（jiào）多的细片状珠光体（tǐ）组织，使（shǐ）硬度增高到HB140-190，避（bì）免（miǎn）切削（xuē）时的“粘（zhān）刀”现（xiàn）象，改善切削加工性。对中碳钢（gāng），在既可（kě）用正火又（yòu）可用退火（huǒ）的场合下，用正火更为经（jīng）济和方便。 ⑤ 对普通中碳（tàn）结构（gòu）钢，在力（lì）学性能要求不高（gāo）的（de）场合下，可（kě）用正火代替淬火加高温回（huí）火，不仅操作简便，而且使钢材的组织和（hé）尺（chǐ）寸稳定。 ⑥ 高温正火(Ac3以（yǐ）上150～200℃)由于高温下扩散速度较高,可（kě）以减少铸件和锻件的成分偏析。高温正火后的粗大（dà）晶粒（lì）可通过（guò）随后第二次较低温（wēn）度的正火予以细（xì）化。 ⑦ 对某些用于（yú）汽轮机和（hé）锅炉的低（dī）、中碳合金钢，常采用正火（huǒ）以获得（dé）贝氏体组织（zhī），再经高温回火（huǒ），用于400～550℃时具有（yǒu）良好的抗（kàng）蠕（rú）变（biàn）能力。 ⑧ 除钢件和钢材以外，正火还（hái）广（guǎng）泛（fàn）用于球（qiú）墨铸铁热（rè）处理，使其获得珠（zhū）光体基体（tǐ），提高（gāo）球墨铸铁的强度。 由（yóu）于正火的特点是空气冷却，因而环境（jìng）气温、堆放方式、气流及工件尺寸对正火后的组织（zhī）和（hé）性（xìng）能（néng）均（jun1）有影响。正火组织还可作（zuò）为合金钢（gāng）的一种（zhǒng）分类方法。通常（cháng）根（gēn）据直径为（wéi）25毫米的（de）试样加热（rè）到（dào）900℃后,空（kōng）冷得（dé）到的组织，将合金钢分为珠光（guāng）体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。 什么（me）是退火？ 退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适（shì）宜速（sù）度（dù）冷却的一种金属热处理工（gōng）艺。退火热（rè）处理分（fèn）为完全退火，不完全退火（huǒ）和去应力退火。退（tuì）火（huǒ）材料的力学性（xìng）能可以用拉伸试（shì）验来检测，也可以用硬度试验来检测。许多（duō）钢材都是以退火热处理状态供货的（de），钢材（cái）硬度检测可以采用洛（luò）氏硬度计（jì），测试HRB硬度，对于较薄的钢（gāng）板、钢带以及（jí）薄壁钢管，可以采（cǎi）用表面洛氏硬度计，检测HRT硬度。 退火（huǒ）的目的（de）在于： ① 改善或消（xiāo）除钢铁在铸造、锻压、轧制和（hé）焊接（jiē）过程中所造成的（de）各种组织缺陷（xiàn）以及残余应力，防（fáng）止工件变形、开裂（liè）。 ② 软化（huà）工件以便进（jìn）行切削加工。 ③ 细化（huà）晶粒，改善组织以提（tí）高工（gōng）件的机械性能。 ④ 为zui终（zhōng）热处理（淬火、回火）作好（hǎo）组（zǔ）织准备。 常用的退火（huǒ）工（gōng）艺（yì）有： ① 完全（quán）退火。用以细化中（zhōng）、低（dī）碳钢经铸造、锻压（yā）和焊接后（hòu）出现的（de）力学性能不佳（jiā）的粗大（dà）过热组织。将（jiāng）工件（jiàn）加热到铁素体全（quán）部（bù）转（zhuǎn）变为奥氏体的（de）温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在（zài）冷却过程中奥氏体再次（cì）发生转变，即可使钢的组织变细。 ② 球化退火。用以降低工具（jù）钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开始形成奥氏体（tǐ）的温度以（yǐ）上20～40℃，保（bǎo）温后缓慢（màn）冷却，在冷却（què）过程中（zhōng）珠（zhū）光体中的片层状渗碳（tàn）体变为球状，从而降（jiàng）低了硬度。 ③ 等（děng）温退火。用以（yǐ）降低某些镍、铬含量较（jiào）高的合金结（jié）构钢的高（gāo）硬度，以（yǐ）进行切削加工。一般先以较快速（sù）度（dù）冷却到奥氏体zui不稳定（dìng）的（de）温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏（shì）体或索氏体，硬度即可（kě）降低。 ④ 再结晶退火。用以消除（chú）金属（shǔ）线材、薄板在冷拔、冷（lěng）轧过程中的硬（yìng）化（huà）现象（硬度升高、塑（sù）性下降）。加热温（wēn）度（dù）一（yī）般为（wéi）钢开始形成奥（ào）氏（shì）体的温度以下50～150℃ ，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。 ⑤ 石墨化（huà）退火（huǒ）。用以使含有大（dà）量（liàng）渗碳体的（de）铸铁（tiě）变成塑性良好的可锻铸铁（tiě）。工艺（yì）操作是将铸（zhù）件加（jiā）热到950℃左右，保（bǎo）温一定时间后适当冷（lěng）却，使渗碳（tàn）体分解形（xíng）成（chéng）团絮状石（shí）墨。 ⑥ 扩散（sàn）退火。用以使合（hé）金铸件（jiàn）化学成（chéng）分均匀化，提高（gāo）其使用性能。方法是（shì）在不发生熔化的前提下（xià），将铸件加热到尽可能高（gāo）的温度（dù），并长时间保温，待合金中各种元（yuán）素扩散趋（qū）于均匀分布（bù）后（hòu）缓冷。 ⑦ 去应力退火。用以消除钢铁（tiě）铸件和焊（hàn）接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度（dù）以下100～200℃，保温（wēn）后在空气中冷（lěng）却，即可消除内应力（lì）。
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一、变形（xíng）的（de）原因 钢的变形主要原因是（shì）钢中存在内应力或者（zhě）外部施加的应力。内应力是因温度分布不均匀或者相变所致，残余应力（lì）也（yě）是原因之（zhī）一（yī）。外应力（lì）引起（qǐ）的变形主（zhǔ）要是由（yóu）于工件自（zì）重而造（zào）成的“塌陷（xiàn）”，在特殊情况下也应考虑碰（pèng）撞被加热（rè）的工（gōng）件（jiàn），或者夹持工（gōng）具夹持所引起的凹陷等。变形包括弹性（xìng）变形和塑性变形两种（zhǒng）。尺寸变化主要是基（jī）于组织转变，故（gù）表现出（chū）同样的膨胀和收缩，但当工件（jiàn）上有孔（kǒng）穴或（huò）者复杂形状工件，则将（jiāng）导致附加的变形。如果（guǒ）淬火形成大量马氏体则发生膨（péng）胀（zhàng），如果产生大量（liàng）残余奥氏体则相应（yīng）的要收缩。此外，回火时一般发生收缩，而出现二（èr）次硬化现象（xiàng）的合金钢则发生膨胀，如果进行深冷处理，则由于残余奥氏体的（de）马氏体化（huà）而进一步膨胀，这些组织（zhī）的比（bǐ）容都随着含碳（tàn）量（liàng）的增加而增大，故含（hán）碳（tàn）量增加也使尺寸变化量增（zēng）大。 二、淬火变（biàn）形的主（zhǔ）要发生时段 1.加热过程：工件在加热（rè）过程（chéng）中，由于内应（yīng）力逐渐释放而产生（shēng）变（biàn）形（xíng）。 2.保温过程（chéng）：以自重塌陷变（biàn）形为主，即塌（tā）陷弯曲。 3.冷却过程：由（yóu）于不均匀冷却和组织转变（biàn）而至变形。 三、加（jiā）热与变（biàn）形 当加热大型工件时，存在残余应力或者加热不（bú）均匀（yún），均可产生变形。残余应力主要（yào）来源于（yú）加（jiā）工过程。当（dāng）存在这（zhè）些应力时（shí），由于随着温度的升高，钢的屈（qū）服强度逐渐下降，即使加热很均匀（yún），很轻微（wēi）的应力也会（huì）导（dǎo）致变形。 一般，工件的外缘部位残余应力（lì）较（jiào）高，当（dāng）温度的上升从（cóng）外部（bù）开始进行时，外缘部位变形较大，残（cán）余应力引起（qǐ）的变形包括弹性变形和塑性变形两（liǎng）种。 加热时产（chǎn）生（shēng）的热应力和想变应力都是导（dǎo）致变形的（de）原因。加热速度（dù）越快、工件尺寸（cùn）越大、截（jié）面变（biàn）化越大，则加热变形越大。热应力取决于温度的不均匀（yún）分布程度和温度梯度，它们都是（shì）导致（zhì）热膨胀发生差（chà）异的原因。如果热（rè）应力高（gāo）于材料的高温屈服（fú）点，则（zé）引起塑性变形，这种塑性变形就表现为“变形”。 相变（biàn）应力主要源于相变的不（bú）等（děng）时性，即材料一部分发生相变，而其它部分还未发生相变（biàn）时产生（shēng）的。加热时材料的组（zǔ）织转（zhuǎn）变成（chéng）奥氏体发生体积收缩时可出现塑性（xìng）变形。如果（guǒ）材料的各部（bù）分（fèn）同时发生相同的组织（zhī）转变（biàn），则不产生应力。为此，缓（huǎn）慢加热可以适当降低加热（rè）变形，zui好采（cǎi）用预热。 此外（wài），由于加热中因自重而出现“塌陷”变形的情况（kuàng）非常多，加热温度越高（gāo），加热时间越（yuè）长（zhǎng），“塌陷”现象越严重。 四、冷却与变形 冷却不（bú）均时将产（chǎn）生热应力导致变（biàn）形发生。因工件的外缘和内部存（cún）在冷却速度差异，该热应（yīng）力是（shì）不可避免（miǎn）的，淬火情况下，热（rè）应力（lì）与组织（zhī）应力（lì）叠加，变形（xíng）更为（wéi）复杂。加之组（zǔ）织的（de）不均（jun1）匀、脱碳等，还会导致相变点出现差异，相变的（de）膨胀量也有所不同。 总之，“变形（xíng）”是相变应力和热应力（lì）共同所致，但并（bìng）非全部应（yīng）力都消耗在变形上（shàng），而（ér）是（shì）一部分作为残余应力存在于工件中，这（zhè）种应（yīng）力就（jiù）是导致时效变形和时效（xiào）裂纹的原因。 因冷却而（ér）导致的变形表现为以下几（jǐ）种形式： 1.件（jiàn）急（jí）冷初（chū）期，急（jí）冷的一侧凹陷，然后转为凸起，结果快冷（lěng）的（de）一面凸起，这种（zhǒng）情况属于（yú）热应力引起（qǐ）的变形大于相变引起的（de）变形。 2.由热应力所引起（qǐ）的变形是钢料趋于球形（xíng）化，而由相（xiàng）变应力所引起的变形（xíng）则使之趋于绕（rào）线轴状（zhuàng）。因（yīn）此淬火冷却所致的变形表现为两者的结合，按（àn）照（zhào）淬火方式（shì）的不同，表现出不同的（de）变形。 3. 仅（jǐn）对内孔部分淬火时，内孔（kǒng）收缩。将整个环形（xíng）工（gōng）件（jiàn）加热整体（tǐ）淬火时，其外径总是增大，而内径则根据（jù）尺寸的不同时涨（zhǎng）时缩，一般内径大时，内孔涨大，内径小时，内（nèi）孔收缩 五、冷处理与变形 冷处理促进马（mǎ）氏体（tǐ）转（zhuǎn）变，温度（dù）较低（dī），产生的变形比淬（cuì）火（huǒ）冷却要（yào）小，但（dàn）此时产生（shēng）的应力较大，由（yóu）于残余应力、相（xiàng）变应力（lì）和热应力（lì）等的（de）叠加（jiā）容（róng）易导致开裂。 六（liù）、回火与变形（xíng） 工件在（zài）回火过程（chéng）中由于内应力的均匀化（huà）、减（jiǎn）小甚至（zhì）消失，加上组织发生变化，变形趋于减小，但同时，一旦出现变形（xíng），也是很难矫正的。为了矫正（zhèng）这（zhè）种变（biàn）形（xíng），多采用加压（yā）回火或喷丸硬化等方法（fǎ）。 七（qī） 、重复淬火与变形 通（tōng）常情况（kuàng）下（xià），一次（cì）淬（cuì）火（huǒ）后的工件未经过（guò）中间退（tuì）火而进行重复淬火，将增大（dà）变形。重复淬火引起的变形（xíng），经过重复淬火，其变形累加而趋于球状，容易（yì）产生（shēng）龟裂，但形（xíng）状（zhuàng）相对稳定了（le），不再容（róng）易产（chǎn）生变（biàn）形了，因此重复淬火前（qián）应增加中间退火，重复淬火次数应（yīng）小于等于2次（不含初次淬火）。 八（bā）、残余应力与变形（xíng） 加热（rè）过程中，在（zài）450℃左右，钢由弹性体转变（biàn）为塑性（xìng）体（tǐ），因此很容易呈上升塑性变形（xíng）。同时，残余（yú）应力在（zài）约高于此温度（dù）时也将因（yīn）再结晶而消失。因此，快（kuài）速（sù）加热时，由于工（gōng）件内外部存在温度差，外部达到（dào）450℃变成了塑性区，受而内部温度较低处存（cún）在（zài）残余应力作用而发生变形，冷却后，该区（qū）域就是出现变形的地方（fāng）。由于实际生产过（guò）程中，很难实现均匀、缓慢（màn）加热，淬火（huǒ）前（qián）进行消（xiāo）除（chú）应力退火是非（fēi）常重要（yào）的，除了（le）通过加热消除应力外，对于（yú）大型零件采用振动消除应力也是有效的。
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球（qiú）墨（mò）铸铁（NodularCastIron）是一种（zhǒng）具有优良力学（xué）性能的金属材料，通过在铁（tiě）液（yè）中加入球化剂和孕育剂，让石墨呈球状形核并（bìng）长大而获得。20世纪40年代，现（xiàn）代球墨铸铁（tiě）由美国国际锡公司(INCO)青年科研人员K.D.Millis首先研（yán）究（jiū）成（chéng）功。球墨（mò）铸铁在力学性（xìng）能（néng）、物理性能、工（gōng）艺性能、使用（yòng）性能（néng）上具有独特的优势，生产工艺（yì）简单，成本低廉，在机械（xiè）、冶金、矿山、纺织、汽车及船舶等领域应用广泛。 生产球墨铸（zhù）铁时夹渣是zui常（cháng）见的缺陷（xiàn），其多出现（xiàn）在铸件浇注位（wèi）置的上平面或型芯（xīn）上表面（miàn）部位。夹（jiá）渣（zhā）缺陷（xiàn）严重（chóng）影响铸件（jiàn）的力学（xué）性（xìng）能，特（tè）别是韧性和屈服强度，导致承压部位发生渗（shèn）漏。 笔者所在单位生产的一种发电设备铸（zhù）件前期经常出现铸件（jiàn）夹（jiá）渣缺（quē）陷（xiàn）而报废，针对此缺陷进行了改进。 1.原工（gōng）艺及缺陷状况 铸件重量为（wéi）4500kg，材料为QT400-18，呋喃（nán）树脂自（zì）硬（yìng）砂造（zào）型。采用15t/h工频（pín）电炉熔炼，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（wēn）度为1350~1380℃。浇注系统采用（yòng）半封闭式、横（héng）浇（jiāo）道在分型面的（de）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（miàn）比为：F直：F横：F内=1∶2.99∶0.77，工艺方案如图1所示。这样（yàng）设计出来的铸件（jiàn）缺陷主要为夹渣，位置在法（fǎ）兰背面和轴（zhóu）承上（shàng）表面，形状不规则（zé），无金属（shǔ）光泽，用（yòng）渗透液或磁粉（fěn）检测，有时用肉眼即可发现，如图2所示。 图1 工（gōng）艺方案 图2 夹渣缺陷分（fèn）布（bù） 2.缺陷原（yuán）因分（fèn）析 （1）熔炼或球化处理（lǐ）后，加（jiā）入的熔剂和形成的熔渣在浇注（zhù）时随金属液一（yī）起注（zhù）入型腔（qiāng）。 （2）金属液在浇注过程中（zhōng）镁、稀土、硅、锰、铁等二次氧化，产（chǎn）生的金属氧化物和硫化物、游离（lí）石墨等上浮到（dào）铸件上表面或滞留在铸件内的死（sǐ）角和砂芯下表面等处。 原工艺该（gāi）铸件的浇（jiāo）注压头（tóu）为2.5m，铁液从浇口（kǒu）杯进入（rù）浇注系统后，直接由内浇道（dào）底返（fǎn）进入底法（fǎ）兰，进（jìn）流速度大，约0.7m/s，进入（rù）型腔的铁液（yè）紊流严重，且（qiě）严重卷气，因此铸件表面出现大量的（de）渣，造成该产品的废（fèi）品率超过10%。 （3）由于含硫量过高，使（shǐ）金属液含有大量硫化物，浇注后在铸件内（nèi）部形成渣。 （4）金属液中各组元（yuán）（碳（tàn）、锰、硫、硅、铝（lǚ）、钛）之间（jiān）或这些组元与氮、氧之间发（fā）生化学反应，其氧化物与炉衬、包衬、砂型（xíng）壁或涂（tú）料（liào）之间发生界面（miàn）反应形成夹渣。 3.改进方（fāng）案 （1）熔炼时（shí）对原材（cái）料（liào）进行分拣，保证干燥、清洁、无锈蚀。 （2）提高（gāo）铁（tiě）液出炉温度和球（qiú）化处理温度，对浇包进行充分烘烤。 （3）金属液（yè）在浇包内应静置一段时（shí）间，以利（lì）于渣（zhā）上浮。 （4）降低原铁液含硫量，在保证（zhèng）球化前提下，尽可能减少球墨铸铁（tiě）的残留镁含（hán）量。 （5）浇注系（xì）统改进（jìn）。为保证铁液在充填型腔的过程中平稳、流畅（chàng），按大孔出流理（lǐ）论（lùn）对浇注（zhù）系统进行了改进，如图3所（suǒ）示。采（cǎi）用（yòng）开（kāi）放式浇注系统，通过增大进流截面降低进流速度。铸件整体分（fèn）散进流，快速充（chōng）型，保证浇（jiāo）口杯、直浇道及时（shí）充满。 图3 改（gǎi）进（jìn）后的（de）浇注系统 该铸件重4500kg，浇注（zhù）重量6000kg，根据相（xiàng）关公式（shì）计算的（de）浇（jiāo）注时间为60s，阻流（liú）截面积（jī）为（wéi）52cm2，即（jí）设计的（de）开放式浇注系统的直浇道截面积为52cm2。按照标准（zhǔn）的陶瓷管（guǎn），则选择φ80mm的陶瓷管，截面积是50.24cm2，按照（zhào）推荐的浇注（zhù）系统（tǒng）比例，设计的横浇道截面（miàn）形状是矩形（9cm×6cm），则面（miàn）积是108cm2，内浇道是13道φ35mm的陶瓷管，截面积是125cm2，则（zé）zui终的截面比是F直（zhí）：F横：F内=1∶2.15∶2.49。 根据上面计算的（de）参（cān）数（shù）计算得进（jìn）流速度为0.28m/s，进流速度降低很多（duō），是（shì）原工艺进流（liú）速度的40%。充型平稳，避免紊流（liú），大大降（jiàng）低了铁液二（èr）次氧化的机（jī）会，从而可（kě）以减少（shǎo）夹渣缺陷。 4.改进后验证 采用以上措施（shī）连续生（shēng）产15件，铸件没（méi）有再出现法兰（lán）和轴承上（shàng）表面部（bù）位夹渣缺陷（xiàn），改进（jìn）有（yǒu）效。类似的方法（fǎ）在（zài）其他（tā）产品（pǐn）上运用（yòng），也有明显效果。 5.结语 大型球墨铸铁件易于在浇注位置上表面以及铁液流动的一些死角区域产生夹渣缺陷，这些缺陷可以（yǐ）通过熔炼控制（zhì）和浇注系统的（de）改进（jìn）来解决。浇注系统（tǒng）形式以及参（cān）数（shù）选择应能保证铁液平稳充型，为此浇注（zhù）系统各组成部分面积、浇注（zhù）时间需按（àn）照内浇（jiāo）道低速进流、铸件整体快（kuài）速充满的原（yuán）则来计算（suàn）。
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热处理工（gōng）艺中淬（cuì）火的常（cháng）用方（fāng）法有十种，分别是单介质(水（shuǐ）、油、空（kōng）气（qì）)淬火;双介质淬火;马氏体分级淬（cuì）火;低于Ms点的马（mǎ）氏体分（fèn）级淬火法;贝氏体等温淬火法;复合淬火法;预（yù）冷等温（wēn）淬火法;延迟冷（lěng）却淬（cuì）火法;淬火自（zì）回火法;喷射淬火法等。 一、单介质（zhì）(水、油（yóu）、空气)淬火 单介质(水、油（yóu）、空气（qì）)淬火：把已（yǐ）加热到淬火温度的工件淬人一种（zhǒng）淬火介质，使其（qí）完全冷却。这（zhè）种是zui简单的淬火方法，常用于形状简单的碳钢和合金钢工件。淬火介（jiè）质根（gēn）据（jù）零件传（chuán）热系数大（dà）小、淬透性、尺寸、形状（zhuàng）等进（jìn）行选（xuǎn）择。 二、双介质（zhì）淬火 双介质淬火：把加热到（dào）淬火温度的工件（jiàn），先在冷却（què）能力（lì）强的淬火介质中冷却（què）至接近Ms点（diǎn），然后转入慢冷的淬火介质中冷却至室温，以达到（dào）不同淬火冷却温度区间（jiān），并有比较理想（xiǎng）的淬火（huǒ）冷（lěng）却速度。用于（yú）形状复（fù）杂（zá）件或高碳钢（gāng）、合金钢制作的大型工件，碳素工具钢（gāng）也多采用此法。常用冷却介（jiè）质有水-油、水-硝盐、水-空（kōng）气、油-空气，一般用（yòng）水作快冷淬（cuì）火介质，用油或空气作慢冷淬火介（jiè）质，较（jiào）少采用空气（qì）。 三、马氏体分（fèn）级淬火 马氏（shì）体分级（jí）淬火：钢材奥氏体化，随之浸（jìn）入温度稍高或稍（shāo）低于钢的上（shàng）马氏点的液态介质（zhì）(盐浴或（huò）碱浴)中，保持适当（dāng）时间，待（dài）钢件的内、外层都达到介质温度后（hòu）取出空冷（lěng），过（guò）冷奥氏体缓（huǎn）慢转变成马氏（shì）体的（de）淬火工艺。一般（bān）用于形状（zhuàng）复（fù）杂和变形要求严的小型工件，高速钢和高合金钢工模具也常（cháng）用此（cǐ）法淬（cuì）火。 四、低于Ms点的马氏体（tǐ）分（fèn）级淬（cuì）火法 低于Ms点的马氏体分级淬火法：浴槽温（wēn）度低（dī）于工件用钢的Ms而高于Mf时，工件在该浴槽中冷却较（jiào）快，尺寸（cùn）较大（dà）时仍（réng）可获得和分级淬火相（xiàng）同的结（jié）果（guǒ）。常用于尺寸较大（dà）的低淬透性钢工件。 五、贝氏体（tǐ）等温淬火法（fǎ） 贝（bèi）氏体等温（wēn）淬火法：将工件淬入该钢下贝氏（shì）体（tǐ）温度的（de）浴（yù）槽中等（děng）温，使其发（fā）生下贝氏（shì）体转变，一般在浴槽中保温30~60min。数控微信公号（hào）cncdar贝氏体（tǐ）等（děng）温淬火（huǒ）工艺主要三个步骤：①奥氏体化处理;②奥氏体化后冷（lěng）却处理（lǐ）;③贝氏（shì）体等温处理;常用于合金钢、高碳钢（gāng）小尺寸零件及球墨铸（zhù）铁件。 六、复合淬火法 复合淬火法：先将工件（jiàn）急冷至Ms以下得体积（jī）分数为10%~30%的（de）马氏体，然后在下（xià）贝氏体（tǐ）区（qū）等温，使较大截面工件得到（dào）马氏体（tǐ）和贝氏体组织，常用于（yú）合金工（gōng）具钢工（gōng）件。 七、预冷（lěng）等温（wēn）淬火法 预冷（lěng）等温淬（cuì）火法：又称升温等温淬火，零件（jiàn）先在温度（dù）较（jiào）低（dī）(大于Ms)浴槽中（zhōng）冷却（què），然后转（zhuǎn）入温（wēn）度较高的浴槽中，使奥氏体进行等温转变。适用（yòng）于（yú）淬（cuì）透性较（jiào）差的钢（gāng）件或尺寸较大又必（bì）须进行（háng）等温（wēn）淬火的工件。 八（bā）、延（yán）迟（chí）冷却淬（cuì）火法 延迟冷（lěng）却（què）淬火法（fǎ）：零件先在（zài）空气（qì）、热水、盐浴中（zhōng）预冷到稍高于（yú）Ar3或（huò）Ar1温度，然后进行单介（jiè）质（zhì）淬火。常（cháng）用于形状复杂各部位（wèi）厚薄（báo）悬殊及要求（qiú）变形小的零件。 九、淬火自回火法 淬火自回火法：将被（bèi）处理工件全部加热，但在淬火时仅将需要淬硬的部分(常为工（gōng）作部位)浸入淬火液冷却，数控（kòng）微信公（gōng）号cncdar待到未浸入部分火色消失的瞬间（jiān），立即（jí）取出在空气（qì）中（zhōng）冷却的淬火（huǒ）工艺。淬火自回火法利用心部（bù）未全（quán）部冷（lěng）透（tòu）的（de）热量（liàng）传到表（biǎo）面，使表面回火。常（cháng）用于承受冲击的工具如錾（zàn）子、冲子（zǐ）、锤子等。 十、喷射（shè）淬火法 喷（pēn）射淬（cuì）火法：向（xiàng）工件喷（pēn）射水流的（de）淬火（huǒ）方法，水流可大可小，根据所（suǒ）要（yào）求（qiú）的淬火深度而定。喷（pēn）射淬火法不会在（zài）工件表（biǎo）面（miàn）形成蒸汽膜，这样（yàng）就能够保（bǎo）证得到（dào）比昔通水（shuǐ）中淬火（huǒ）更深的淬硬层。主要用（yòng）于局部表面（miàn）淬火（huǒ）。
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第1步 材料的选择（zé） 铁素体球铁的（de）生产，选择高纯（chún）的原材（cái）料是非常必（bì）要（yào）的，原材料中的（de）Si、Mn、S、P含量要少（Si<1.0%, Mn<0.3% S<0.03%，P<0.03%），对（duì）Cu、Cr、Mo等（děng）一些合金元素（sù）要严格控制含（hán）量。由于很多微量元素对（duì）球（qiú）化衰退zui为敏感，如，钨、锑、锡、钛、钒等。钛对（duì）球（qiú）化（huà）影响很（hěn）大应加以控制，但（dàn）钛高是我（wǒ）国生铁的特点，这主要与生铁的冶（yě）金工艺有关。 第2步 脱硫 原铁液含硫量（liàng）决定球化剂的加入量，原（yuán）铁（tiě）液（yè）中的含硫量越高，则球化剂的加入量越多，否则不能获得球化良好的铸件。球化处理（lǐ）前原铁液中的S含量控（kòng）制（zhì）在0.02%以下。对（duì）球（qiú）化处理前原铁液的含硫量高时，必须（xū）进（jìn）行脱硫处理。 第3步 Mo合金处理 Mo合（hé）金（jīn）化处理，采用（yòng）涡流工艺，加入量控制在0.5～1.0%，具体根据zui终Mo含量（liàng）进行（háng）调整（zhěng）。为了确保（bǎo）Mo的有效吸收，对合金的粒度应该（gāi）严格要（yào）求。 第4步 球化剂（jì）和球化处理（lǐ） 生产厚大（dà）断面球铁件（jiàn）时（shí），为了提高抗衰退（tuì）能（néng）力，在球化剂中加入一定（dìng）比（bǐ）例的（de）重稀土，这样既可以保证起球化作用的（de）Mg的含量，同时也可以增加具有较高抗（kàng）衰（shuāi）退能（néng）力的重（chóng）稀土元（yuán）素，如，钇等。根据（jù）国（guó）内很（hěn）多工厂（chǎng）的试验和生（shēng）产实（shí）践，采用（yòng）Re—Mg与钇基重稀土的复合球（qiú）化剂作为厚（hòu）大断面球铁件生产的球化剂是非常理想的，使用这种球（qiú）化（huà）剂在（zài）实际生（shēng）产应（yīng）用过程中也取得了很好的效（xiào）果。据（jù）有关（guān）资料表明，钇的球化能力（lì）仅次于镁，但（dàn）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（liáng）好时，不会出现渗碳（tàn）体。另外，钇与磷可形成高熔点夹杂物，使磷共晶（jīng）减（jiǎn）少并弥散，从（cóng）而（ér）进一步提（tí）高（gāo）球铁的延伸率。在球化处理时，为了提高镁的吸收率，控制反应速度及提高球化效果，采用（yòng）特有的球化工艺（yì）。对（duì）球化（huà）处理的控制，主要（yào）是在反（fǎn）应速（sù）度上进行控制，控制球化反应时间（jiān）在2分（fèn）钟左右。 对此采（cǎi）用中低Mg、Re球化剂和钇基重（chóng）稀土的复合球化剂，球化剂的加入量根据残留Mg量确（què）定。 球化衰（shuāi）退防止（zhǐ）：球（qiú）化衰退（tuì）的原因一方面（miàn）和Mg、RE元素由（yóu）铁液中逃逸减少有关，另一方面也和孕育作用不（bú）断衰退（tuì）有关，为了防止球化（huà）衰（shuāi）退（tuì），采取以下措施： A、铁液（yè）中应保持有足够（gòu）的球化元素含量； B、降低原铁液的含硫（liú）量，并防止铁液（yè）氧化； C、缩短铁液经（jīng）球化处理后的停留时间（jiān）； D、铁（tiě）液（yè）经球化处理并（bìng）扒渣后，为防止 Mg、RE元素逃逸（yì），可用覆（fù）盖剂将铁液表面覆盖严，隔绝空气以减（jiǎn）少元素的逃逸。 第5步（bù） 孕育剂和（hé）孕育处理 球化处理是球铁生产的（de）基础（chǔ），孕（yùn）育处（chù）理（lǐ）是球铁生产的关键（jiàn），孕育效果决定了石墨球（qiú）的直径、石墨（mò）球数（shù）和石墨球的园整度，为了保（bǎo）证孕育效果，孕育处理采用多级孕育处理。孕（yùn）育处理越接（jiē）近浇注（zhù），孕（yùn）育效果（guǒ）越（yuè）好。从（cóng）孕育到浇注（zhù）需要一定的时间，该时间越长，孕育衰退就越严（yán）重。为（wéi）了防止（zhǐ）或减（jiǎn）少孕育（yù）衰退，采用以下措施： A、使用（yòng）长效孕育剂（含有一定量的钡、锶、锆或锰的硅基孕育剂）； B、采用多级孕育处理（lǐ）（包内孕育（yù）、孕育槽孕（yùn）育（yù）、水口瞬时孕育等）； C、尽（jìn）量缩短孕育（yù）到（dào）浇注时间。 孕（yùn）育（yù）剂的（de）加入量控制在（zài）0.6～1.4%，孕（yùn）育剂（jì）加入（rù）量过（guò）少，直接造成孕（yùn）育效果差，孕育量过大，导致铸件夹杂。 第6步 浇注工艺控制 浇注应采用（yòng）快浇，平稳注入的原则。为了提高瞬（shùn）时（shí）孕育的均匀性及防止熔渣进入型腔，水口盆的总容量（liàng）应与铸件的毛重相当，浇（jiāo）注时将孕育剂放入水口盆中（zhōng），将（jiāng）铁水一次全部注入水口，使铁水（shuǐ）与孕育剂（jì）充分（fèn）混合，扒去表（biǎo）面（miàn）浮（fú）渣，提出水口堵浇注。
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