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馕壤舒芝， ，ｒ．７ 徐州煤矿机械厂里 ，鲐碴 — 特种铸造及有色合金 １９９５年第１期—平面类踌件熔模精密铸造工艺探讨 —了 在熔横精密铸造生产中．人们对形状复杂的铸 件比较重视，在工艺上采取各种措腌以求得到台格 的锌件，而对具有一个或多个较大平面的铸件却误 认为茼单，工艺上也释易忽视，往往采用一般的熔模 铸造工艺，以致造成严重的铸造缺陷 实践证明：凡具有连续平面的面积大于５０００ ｒｍｎ 的铸件，若采甩一般的熔模铸造工艺生产，则 ６０％以上的铸件在平面部分特别容易产生鼓胀、鼠 尾、凹路和兜砂结疤等缺路．严重影啊了铸件质量和 企业的经济救益 在此必须指出，所谓“较大平面”是针对熔模精 铸工艺适用范围的特殊性而言，上述面积的大小对 于砂型铸造是称不上大平面的，也不易产生上述铸 造缺陷 １平面类熔模精铸件铸造缺陷产生原 因的机理分析 １．１缺陷的分类 根据缺陷产生的原因我们可以将上述缺陷分为 二娄。 第一类：鼠尾（即铸件表面呈淘漕状凹痕，其边 缘鞍圆滑） 表面凹陷和夹砂结疤（即铸件表面呈毡 舌状的疤块，疤块与铸件本体之间有片状壳层） 第二类：赫咋（即铸件平面部分局部鼓起）。 １．２缺陷产生的原园厦形成过程 １．２．Ｉ第一类缺陷产生的原因 平面类熔模精铸件易产生鼠尾、表面凹陷和夹 砂结疤等缺陷的原因基本是一样的，主要由型壳分 层造成。分层是指型壳内表面层和加固屠结台不良。 对于水玻璃一石英砂型壳，在焙烧和浇注过程 中，当温度升至５７３℃时由自然形态的 石英转变 为ａ・石英．并且随着石英结构的变化伴有体积的 膨胀。 型壳进炉后，内表面层和加固层存在一定的温 差（此温差的大小随型壳进炉时炉温的高『氐及升温 速度的快慢而变）致使内表面层的石英砂 粉的热膨 胀及石英结掏转变的体积嘭胀超前加固层 当内表 面层和加固层分层现象不严重且温差鞍小时，层间 ・张继元．馀州（２２］００４） 的嘭胀量相差也较小，仅使内表面层产生条状突棱， 金属液浇＾后相应在铸件表面就呈现沟痕（鼠尾） 随着分层现象加剧和温差的增大，使内表面层和加 固层的９章｝唯量差距加大，型壳内表而层有可能局部 鼓起，浇注后使铸件产生凹路 当情况进一步恶化 （模壳分层现象严重、高温进炉、急剧升温或浇注时 局部过热），内表面层将会因急剧嘭胀而局部破裂翘 起，浇注时金属液就沿着破裂处流入，形成铸件夹砂 结疤。 必须指出，上述缺路产生的部位首先是在型壳 的平面型腔，这是因为在熔模精密铸造制壳工艺过 程中，无法像砂型铸造那样对铸件大平面部分的型 腔采取插钉加固等措簏．而且由于平面的表面张力 远鞍曲面为小．所以在型壳焙烧和浇注过程中，平面 型腔的内表面层极易因分层现象的存在和石英结｛暂 转变的膨胀而受到破坏，使铸件平面部分产生了 缺硌。 进一步分析造成型壳分层的原因，可以归纳为 以下几个方面： ａ．石英砂中粉尘及粘土含量大或撤砂后浮砂 较多影响了层间结合。 ｂ．型壳干燥不当，过干或过湿影响了层间 结合。 ｃ．表面层硬化后残留的氯化铵溶液对下一层 涂料的涂挂起阻碍作用 ｄ．脱蜡后型壳存放过久，产生潮解，促进了分 层的形成。 １．２．２第二类缺陷产生的原因 平面类熔模精铸件易产生膨胀的原因主要是型 壳湿强度和高温强度太低。 型壳湿强度低，脱蜡时型壳会因蜡料的嘭胀而 随之发生变形．尤其当脱蜡液温度较低，脱蜡速度较 慢时变形更为严重。 型壳高温强度低．会使浇注时型壳承受不住金 属渡的压力而变形，当浇注高度太大，浇注速度过快 时，金属液对型壳产生的静、动压力过大，型壳变形 会明显增大。 上述两种情况产生的变形部位均发生在强度较 维普资讯 http://www.cqvip.com
低．承受压力能力较差的平面型腔的中心区域。 的间隙中去．可使层间结合良好。 通过上述分析可 看出型壳强度低将导致浇注 ｃ．加固层干燥时间缩短近５ｏ 后铸件平面部分中心区域产生膨胀，下面再深入一 固铝矾土砂吸水率高于石英砂，所以硬化后模 步分析造成型壳强度低的原因是什么？经分析和实 组很快就达到涂挂下层涂料的干燥的要求。 践验证影响型壳强度的主要因素有 下几点： ２．３．２脱蜡工艺 ａ．水玻璃枯结剂的模数过低。牯度太小。制壳 脱蜡液温度严格控制在９０～９５℃ 时析出硅腔少，粘结力差，使模壳强度偏低。有松软 脱蜡时间小于１５ｒａｉｎ。 现象。 脱蜡后用硼酸水冲洗模壳。 ｂ．涂料牯度过小．密度较低。撒砂粒度过细。使 老工艺对脱蜡虽也有相似的要求，但工人掌握 型壳厚度过薄。 不严．脱蜡时间延长至３０ ｍｌｎ左右。使模壳发酥、强 ｃ．型壳干燥和硬化时间过短．硬化剂的浓度和 度降低。 温度过低。使残留在型壳中的碱分过多，导致型壳在 ２ ８．８焙烧工艺 脱蜡和浇注过程中变形。 专门制定了平面类铸件型壳焙烧工艺。工艺规 ｄ．脱蜡时间过长。使型壳变酥。 定必须严格遵守三个工艺参数： ｅ．型壳焙烧后未及时浇注，存放时间过长而受 ａ．型壳入炉时炉温小于３００℃（老工艺规定模 到潮解，使强度降低 壳可 高温进炉）。 ２防止缺陷产生的措施 ｂ．在５５０～６００℃之间保证１．５ ｈ的均热时间 （老工艺没有均热时间）。 ２．１消除产生缺陷的 先天固素”。应对零件结构进 ｃ．焙烧炉升温速度小于１００℃（老工艺不作严 行熔模精铸工艺性审查，在不影响使用要求的前提 格要求）。 下．会同设计部门修改零件结构．避免在零件上出现 这样能保证整个型壳各层基本上同时均匀升 大平面或破坏大平面的连续性。消除了产生此类缺 温．消除各层膨胀量的差别对模壳带来的损伤，防止 陷的“先天固索”，也就防止了缺陷的产生。 内表面层鼓起甚至开裂现象的产生。 ２．２对从设计上考虑必须保留大平面的铸件。可以 采取设置工艺筋、工艺台、工艺孔、工艺槽等措施。把 ３效 果 连续大平面分解为若干小平面，即可按通用熔模铸 ３ １采用上述第一、二两条措施。我们将某些平面 造工艺生产（工艺筋、台、孔、槽一般均设置在加工面 类铸件变成了普通铸件采用通用熔模铸造工艺生 上， 便加工时去除） 产，方便了工人操作，降低了废品率。 ２．３对不宜采取上述二项措施的平面类铸件（这在 ３．２采用第３条措施后，有下列较明显效果： 生产中是大量的），根据上述产生缺陷原固的分析。 ａ．基本消除了型壳分层现象，经对焙烧后的模 结合生产实践经验，针对主要影响工序，制定合理的 壳破坏实验，观察到型壳层问结合非常紧密。 工艺规范。 ｂ 型壳强度大大提高：工人对新、老工艺制成 ２．３．１制壳工艺 的型壳强度可蹦明显感觉到差别。浇注时型壳破漏 ａ．撒砂材料应用铝矾土砂代替石英砂 率由原来的２０ ～３０ 降为５ ～１０ 。 铝矾土砂可 消除加固层原石英砂在焙烧过程 ｃ．近一年多来的实践证明，严格执行平面铸件 中同素异晶转变产生的体积嘭胀，能够明显地提高 的制壳、脱蜡、焙烧工艺后，平面类铸件易产生的鼓 ・型壳的强度和耐火度。有效地防止型壳分层和变形。 胀、鼠尾、平面凹陷和夹砂结疤等铸造缺陷基本上消 ｂ．硬化后用自来承冲洗模组 除了。平面类铸件的废品率由原来的６０ 左右降到 第一、二层硬化后用自来水冲洗的目的是洗去 １Ｏ 下。 型壳上残留的氯化铵溶液，清除挂下一层涂料的障 （编辑：张振斌） 碍，使下一层的涂料比较容易浸进上一层砂粒之间 《铸造实用手册》和《；中天炉理论与应用》出版 ・ 《铸造实用手册》是在１９８８年版本的基础上修订的，包括铸铁、铸钢、有色金属铸造、特种铸造四篇，定价 ８８元。《冲天炉理论与应用》系统地阐述了冲天炉熔炼过程中燃烧热交换及冶金过程，是一部理论与实践并 重的专著，定价１ ６－５０元。两书均由东北大学出版社出版。联系人：李王 ，佟铭铎。联系地址：沈阳市和平区 文化路３号巷ｌｌ号。东北大学出版社。邮编：１１０００６。电话 （０２４）３８９０８８１ ２６
