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犁托 消失模铸造常见缺陷的分析与防止

来源:/news/35.html 发布时间:2018-07-18

1.铸铁件表面皱皮(积碳)犁托

铸件表面有厚薄不同的皱皮,有波纹状、滴瘤状、冷隔状、渣状或夹气夹杂状等。波纹状较浅,其余皱皮则较厚、较深。其表面常呈轻质发亮的碳薄片(光亮碳膜),深凹沟陷处充满烟黑、碳黑等。皱皮的厚度为0.1一1.0mm,甚至超过10mm,导致铸件报废。这种缺陷往往在铁液最后流到的部位或液流的“冷端”部位。大件出现在上部;15-20mm现在侧面或铸件的死角部位,这与浇注系统(顶注、底注、侧注、阶梯注)有关。当1350-1420℃的铁液注人型内时,EPS或STMMA料模急剧分解,在模样与铁液间成气隙,料模热解形成一次气相、液相和固液气相主要由CO,CO2,H2,CH4,和分子量较小的乙烯及其衍生物组成;液相由苯、甲苯、乙烯和璃态聚苯乙烯等液态烃基组成;固相主要是由聚苯乙烯热解形成的光亮碳和焦油状残留物组成,因固相中的光亮碳与气相、液相形成熔胶粘着液相也会以一定速度分解形成二次气相和固液态中的二聚物、三聚物及存在再聚合物,这当中往往会出现一种粘稠的沥青状液体,这种液分解物残留在涂层内侧,一部分被涂层吸收分在铸件与涂层之间形成薄膜,这层薄膜在还原(CO)气氛下形成了细片状或皮屑状、波纹状的结晶残碳即光亮碳,此种密度较低(疏松)的光碳与铁液的润湿性很差,因此在此铸件表面形成碳沉积(皱皮)。

犁托

A.影响因素

(1)泡塑模样:模料EPS比EPMMA,STMMA更容易形成皱皮,因为EPS含碳量比后二者高,其中EPS含碳92% , STMMA(苯乙烯—甲基丙烯酸甲脂共聚树脂)含碳69.6% , EPMMA(可发性聚甲基丙烯酸甲脂)含碳60.0%;此外,模样密度越高体积越大,分解后液相产物越多,越容易产生皱皮。

(2)铸件材料成分的影响:含碳低的铸铁件(合金铸铁),模型分解产物中的碳可以部份溶解其中,不易产生皱皮;含碳高的铸铁(球铁)最易形成皱皮缺陷。

(3)浇注系统影响:浇注系统对铁液充型流动场及温度场有着重大影响,直接决定着EPS(EPMMA,STMMA)模料的热解产物及其流向;加大直、横、内浇道截面积,易产生皱皮(模料量增多)。顶注要比底注出现皱皮几率小,顶部冒口有利于消除皱皮。

(4)铸件结构影响:铸件的体积与表面积之比(模数)越小,越有利于模型热解产物排出,皱皮缺陷产生倾向越小。

(5)浇注温度的影响:随着浇注温度的提高模料热解更彻底,气相产物比例增加,液、固相产物减少,有利于减少或消除皱皮现。

(6)涂料层及型砂透气性的影响:涂层及型砂透气性越高,越有利于模型热解产物的排出,减少了形成皱皮倾向,因此,涂层越薄、涂料骨料越粗,型砂粒度越粗,越有利于排气,减少皱皮出现。

(7)负压度影响:实践证明,随铸型负压度提高,皱皮缺陷减少或消除。因为负压度越高,充型速度越快,浇注时间变短,致使低粘度的液相产物来不及转变为高粘度液相分解产物,光亮碳出现减少;负压度越高,越有利于模样热解产物通过涂料层进人砂层,越有利于减少皱皮形成或出现。

(8)工艺参数配合的影响:浇注温度,浇注速度,真空度等工艺参数配合不当会引起皱皮。当浇注速度加快时,流股变粗,如果没有相应提高真空度,常会出现皱皮。

B.防止措施

(1)采用低密度EPS或EPMMA作模样材料;较大的铸件或直浇道,可采用空心的模样和直浇道以减少发气量,模料密度0.016~0.022 gcm3为宜。

(2)浇注系统应保证铁液流动平稳、平衡、迅速地充满铸型,以保证泡沫塑料残渣和气体逸出型腔外或被吸排入涂层和干砂空隙中,尽量减少浇注过程中铁液流热量的损耗,以利加速模料气化。采用顶注和侧注虽不易出现皱皮,但会产生内部富碳缺陷(因为下落的铁液流易将模样分解后的残留物卷入);底注能减少铸件内部富碳缺陷,但易在顶面,特别是厚大部位造成皱皮。对于高度不大的小铸件宜采用顶注,大件宜采用阶梯式侧注,并保证内浇道由下而上逐层进铁。在顶端或残余物挤至死角处设置集渣冒口,或加大切除量,将皱皮集中去除。

(3)提高浇注温度和浇注速度,使铁液有充分热量将模料气化,减少其分解物中的固相、液相及玻璃态成分。铁液浇注温度宜比砂型铸造高30-80℃,或再高些,对于负压干砂消失模铸造铁液浇注温度以1 420~ I 480℃为佳。浇注液流股由细、小,变粗、大,再转细、小。收包时,冒口要补浇。

(4)合理地控制负压度,由于负压缺氧,浇注时模料将主要发生气化,而很少燃烧,使发气量大为降低104 g泡沫塑料模在空气中1 000℃燃烧时生成1000 L气体;在缺氧条件下只产生100L气体。并且,气体产物能及时通过干砂型被抽去,铁液与模样之间的间隙压力降低,铁液充型速度加快,有利于模样分解。

(5)提高涂层的透气性。涂料的透气性取决于涂料中耐火材料的粒度、配比及涂层厚度,好的涂料涂层在0.5~1.0 mm已具有足够强度并有良好的透气性。涂层过厚会使透气性下降,逸气通道受阻,易产生气孔、皱皮等缺陷。球墨铸铁件涂料不能加入有机物将其烘干而提高透气性,因为涂料中存在着有机物的残余,增加了C,H2含量反而易致气孔或皱皮。

(6)降低铸铁碳当量,减少自由碳数量,配料时尽量按标准化学成分下限熔炼铁液。型砂可采用具有氧化性能脱碳的702砂。

影响皱皮缺陷的因素是多方面的,应紧紧抓住有利于泡沫塑料模气化这个中心因素,综合考虑各方面影响问题。制定出最佳工艺来保证获得无皱皮的优质消失模浇注铸铁件。

2.反喷(呛火)

浇注过程中,由于气体模热分解发出气体量过大,引起喷火或喷金属液,导致铸件报废。

防止方法是:

(1)EPS模样密度控制在0.013~0.022 g cm-3,模样要干燥,上涂料后要干燥,减少水分含量和发气量。

(2)增加涂料透气性,调整好涂层厚度(0.5~1.0mm为宜)以便模样裂解后气体及时逸出。

(3)控制干砂透气性粒度以20 / 40目为佳,切忌不同粒度干砂混用,降低透气性;砂箱以五面(四侧面和底面)抽气结构为最佳。同时要控制负压度(真空泵吸气),在真空缺氧条件下,浇注时模样将主要发生气化,而很少燃烧,使发气量大为降低。

(4)控制浇注温度和浇注速度以金属液的热量来保证模样气化,同时在模样大量生产气体时的800~1200℃温度范围控制浇注速度,以免浇注速度过快,促使裂解气体大量迸发。

(5)设计适宜地浇注系统,从而保证金属液充型地平稳、平衡、迅速地充满铸型模样,以保证模样裂解气体逸出型腔之外而被吸排出去;采用顶注、底注、侧注、阶梯浇注时,要注意在气体、焦状体,残余物到达的死角处或顶端设置气眼、集渣冒口或加大切除量。

3.气孔

(1)过程中产生紊流,或顶注、侧注情况下,部分模样被金属液体包围后进行裂解,所产生的气体不能从金属液中排出,就会形成气孔,这种气孔大而多,并且内表面有碳黑。防止措施:改进工艺,使铁液平稳充型,不出现紊流;提高浇注温度,提高负压度(如果产生紊流引起气孔,降低负压度);提高涂层和型砂透气性。

(2)模样含有水分、涂层干燥不良或发泡剂里含量过高,浇注时会产生大量气体而引起气孔。防止措施:模型必须要干燥,(按模料发泡制模工艺特性操作);涂层必须干透。

(3)模样粘合剂过多引起气孔。防止措施:选用低发气的模型粘结剂;在保证粘牢前提下,用粘胶量越少越好。

(4)浇注时卷入空气形成气孔。如浇注时直道不充满,就会卷入空气,这些气体若不能及时排出,就会引起气孔。防止措施:采用封闭式浇注系统,浇注时,保浇口杯内有一定量的金属液,以保证直浇道处充满状态,此外采用空心的直浇道模,减少发气,对防止气孔亦有利。

4.铸件尺寸超差、变形及防止

影响因素有:铸件本身的结构、形状和大小,重量的分布情况、制模过程、造型和浇注等。其中组模过程和造型过程的影响最大。

A.泡沫塑料模的制作工艺对尺寸精度影响

(1)模具质量的影响:模具尺寸精度直接影响铸件尺寸精度。为此正确选择收缩率,准确确定型腔尺寸(可在试模后及时修正,使模样误进行精整和抛光以达到精确尺。此外,要正确选择取模方法(方向、位置),防止出模样时使其变形。

(2)模料和制模工艺的影响。成形后模样的冷却程度会影响模样的尺寸稳定性,为此,取模前应使模样充分冷却,发泡终止,以得到尺寸稳定的模样,并防止顶出模样时模样变形。泡沫冷却会引起内部孔隙中的水和戊烷凝结,而使泡沫模样小于模具尺寸,一般约小0.4%(0.3%-0.5%),对此应有所考虑。取出模样的干燥程度直接影响着铸件尺寸的稳定性,泡沫塑料模的干燥过程称熟化。
为稳定模样尺寸,提高生产率,可将取模后的模样在60--70℃下干燥2-8 h,干燥时间不同的模样实际尺寸也不完全相同,因而影响铸件尺寸精度。用不同尺寸珠粒EPS制模,也将造成模样收缩不同而引起尺寸波动,应控制EPS珠粒的大小(对EPMMA,STMMA珠粒更要注意控制)。预发珠粒龄期(预发珠粒熟化时间称预发珠粒龄期),不同的预发珠粒其发泡剂戊烷含量不同,龄期长则戊烷含量少,模样成形时质量就差,但成形后模样收缩也小。生产中应控制预发珠粒龄期,一般应为2~12 h,预发珠粒龄期控制不严,模样尺寸则波动较大,质量也难以保证确定。模样密度、制模方法和压力的影响,密度较高的模样比密度低的线收缩量小(但发气量大);常规方法制模其收缩量大于冷却时使用负压方法的模样收缩;制模时使用较高的蒸汽压力可减少模样熟化的收缩量。粘结剂的质量,粘结操作工艺,胎具的定位等都会影响粘结组合后模样的精度。
B.造型对铸件尺寸精度影晌
(1)震实方式的影响:不同的加砂方式和震实方式适用于不同形状的铸件,选择不当会使砂型紧实不均匀而影响尺寸精度。
(2)涂料涂层的影响:涂层厚度直接影响模样尺寸,涂料层能增强模样的表面强度,提高模样抗冲击性能,可防止造型过程中模样变形,使铸件精确度提高。因此,模样所用涂料应具有良好的透气性能外,还要有足够的强度。涂料选用必须要与铸件金属液和干砂性质相匹配,涂挂操作工艺要合理等。犁托

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