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消失模铸造技术是用泡沫塑料制作成与零件结构和尺寸完全一样的实型模具，经浸涂耐火粘结涂料，烘干后进行干砂造型，振动紧实，然后浇入金属液使模样受热气化消失，而得到与模样形状一致的金属零件的铸造方法。消失模铸造技术主要有以下六种： 1．压力消失模铸造技术 压力消失模铸造技术是消失模铸造技术与压力凝固结晶技术相结合的铸造新技术，它是在带砂箱的压力灌中，浇注金属液使泡沫塑料气化消失后，迅速密封压力灌，并通入一定压力的气体，使金属液在压力下凝固结晶成型的铸造方法。这种铸造技术的特点是能够显著减少铸件中的缩孔、缩松、气孔等铸造缺陷，提高铸件致密度，改善铸件力学性能。 2．真空低压消失模铸造技术 真空低压消失模铸造技术是将负压消失模铸造方法和低压反重力浇注方法复合而发展的一种新铸造技术。真空低压消失模铸造技术的特点是：综合了低压铸造与真空消失模铸造的技术优势，在可控的气压下完成充型过程，大大提高了合金的铸造充型能力；与压铸相比，设备投资小、铸件成本低、铸件可热处理强化；而与砂型铸造相比，铸件的精度高、表面粗糙度小、生产率高、性能好；反重力作用下，直浇口成为补缩短通道，浇注温度的损失小，液态合金在可控的压力下进行补缩凝固，合金铸件的浇注系统简单有效、成品率高、组织致密；真空低压消失模铸造的浇注温度低，适合于多种有色合金。 3．振动消失模铸造技术 振动消失模铸造技术是在消失模铸造过程中施加一定频率和振幅的振动，使铸件在振动场的作用下凝固，由于消失模铸造凝固过程中对金属溶液施加了一定时间振动，振动力使液相与固相间产生相对运动，而使枝晶破碎，增加液相内结晶核心，使铸件凝固组织细化、补缩提高，力学性能改善。该技术利用消失模铸造中现成的紧实振动台，通过振动电机产生的机械振动，使金属液在动力激励下生核，达到细化组织的目的，是一种操作简便、成本低廉、无环境污染的方法。 4．半固态消失模铸造技术 半固态消失模铸造技术是消失模铸造技术与半固态技术相结合的新铸造技术，由于该工艺的特点在于控制液固相的相对比例，也称转变控制半固态成形。该技术可以提高铸件致密度、减少偏析、提高尺寸精度和铸件性能。 5．消失模壳型铸造技术 消失模壳型铸造技术是熔模铸造技术与消失模铸造结合起来的新型铸造方法。该方法是将用发泡模具制作的与零件形状一样的泡沫塑料模样表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的泡沫塑料模样燃烧气化消失而制成型壳，经过焙烧，然后进行浇注，而获得较高尺寸精度铸件的一种新型精密铸造方法。它具有消失模铸造中的模样尺寸大、精密度高的特点，又有熔模精密铸造中结壳精度、强度等优点。与普通熔模铸造相比，其特点是泡沫塑料模料成本低廉，模样粘接组合方便，气化消失容易，克服了熔模铸造模料容易软化而引起的熔模变形的问题，可以生产较大尺寸的各种合金复杂铸件 6．消失模悬浮铸造技术 消失模悬浮铸造技术是消失模铸造工艺与悬浮铸造结合起来的一种新型实用铸造技术。该技术工艺过程是金属液浇入铸型后，泡沫塑料模样气化，夹杂在冒口模型的悬浮剂（或将悬浮剂放置在模样某特定位置，或将悬浮剂与EPS一起制成泡沫模样）与金属液发生物化反应从而提高铸件整体（或部分）组织性能。 由于消失模铸造技术成本低、精度高、设计灵活、清洁环保、适合复杂铸件等特点，符合新世纪铸造技术发展的总趋势，有着广阔的发展前景。
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浇不足和冷隔是铸造中相当普遍的缺陷，在很多情况下，这两类缺陷在完全报废铸件中占一或第二位。 浇不足是指金属液未能充满铸型型腔而形成不完整的铸件，这类缺陷的特点是铸件壁上具有光滑圆边的穿孔，或者铸件的一个或多个末端未充满金属液； 冷隔是指在两股金属汇聚处，因其未能完全熔合而存在明显的不连续性缺陷的铸件，这类缺陷的外观，常呈现为带有光滑圆边的裂纹或皱纹。 这两类缺陷的特点：一是在铸件检验中比较容易发现；二是除了清理工序外，其产生原因几乎存在于铸造的每一道工序中。下面笔者结合多年的生产实践并参阅有关资料，谈谈铸件浇不足和冷隔的产生原因及其防止措施。 1.铸件和模样设计 （1）因铸件截面厚薄不均造成金属流间断，在某些铸件设计中，薄截面位于金属液难以达到的部位，很难恰当地设置浇注系统。在可能的情况下，应对这类设计进行修改，当无法更改设计时，则需采用相当复杂的浇注系统，以避免产生这类缺陷。 （2）铸件截面相对过薄，这种设计没能考虑到金属流动和凝固的规律。如果设计者不能加厚这一截面的话，惟一的补救办法是提高金属的浇注温度，或者修改金属的化学成分，以改善其流动性。还有一个较好的弥补办法是采用不会产生急冷的铸型（型芯），但这会使生产成本增加，因此在可能的情况下应更改设计。 2. 模样 （1）模样或芯盒磨损造成铸件截面过薄，型砂是磨损力相当强的材料，会造成模样磨损，进而造成铸件截面减薄，导致产生浇不足和冷隔缺陷。有效的预防措施是建立正规的检查制度，把有缺陷的模样检查出来。 （2）模样强度差! 在造型或制芯的压力下，模样由于强度不够而产生变形，这样的模样和芯盒会造成铸型和型芯变形。这样既会造成金属液未能按预期设想流动，又会形成铸件截面过薄。改正的方法是加固模样。 （3）模样或芯盒定位不准，其产生原因是定位销和销套已经磨损，定位销数量过少或定位销尺寸过小都容易产生磨损。在上下模底板上按中心线安装分成两半的模样时，也会出现错位的缺陷。如果不试浇样品铸件，则很难证实分装在上、下模底板上的两半模样是否对准。防止产生这类缺陷的首要措施就是加强检验。 3. 砂箱及其准备 （1）上下箱错箱造成铸件过薄，造成这种缺陷的原因包括：定位销磨损、定位销弯曲、销套磨损，或在箱耳座内有外来杂物。由于错箱是造成铸件缺陷的主要根源之一，因而必须定期对这些部件进行维修和保养。 （2）模样安装不当，这种情况一般是安装模样的工人操作疏忽所造成的。模样和模底板上的对准中心线必须非常明显，以便安放时易于检查。 （3）薄平铸件浇注时倾斜度不够，对某些较薄的铸件来说，要使砂箱在浇注时能保持一个倾斜度，否则会形成封闭气体，造成金属液流间断。砂箱倾斜后，上箱要保持足够的高度，使浇口位置超过铸件的顶点。 （4）砂箱刚度不够或加固不当，也会使砂型变形而产生浇不足或冷隔，因此必须使用具有足够强度的砂箱，对于使用时间较长的砂箱应加固后再使用。 （5）上箱太浅，可能会造成上型下垂，从而使铸件截面变窄、变薄，以致产生浇不足的缺陷。在浇注较厚的铸件时，上箱太浅会因为金属压力不足而导致产生缩松和侵入气孔；而在浇注较薄铸件时，其后果则是产生掉砂或浇不足的缺陷。 4.浇冒口系统 （1）内浇道、横浇道和直浇道截面尺寸不当，为了避免产生金属液流间断的现象，应按以下要求设计浇注系统，即必须使直浇道和横浇道具有足够的尺寸，以保证平稳地向所有内浇道输送金属液。另外，为保证金属液流动时能够始终完全充满浇注系统，可减小浇道面积来建立压头。浇注系统设计的基本原则是确保金属液流动平稳，并能够充满浇注系统，防止金属液流间断。 （2）内浇道位置不当，内浇道的位置完全取决于铸件结构。因此必须分析铸型型腔是如何被金属液充满的，根据金属液充满型腔的流动模式设置内浇道。 （3）内浇道分布不当或不均衡! 这是由于没能正确地预测金属液流动的实际情况而造成的。除了要考虑金属液在一般情况下的流动状态，还应考虑金属液对型壁的摩擦、金属液的冷却情况和金属液的流动性。金属液充型的确切过程通常很难预测，但可以通过试验探索出金属液的流动模式。例如，某一铸件通常要20S的浇注时间，我们可分别按5S、10S、15S 浇注同样的铸型，对这三个没有浇满的铸件进行落砂和清理，并仍使其带着内浇道，这样就可显示出金属液实际的流动模式，以这些参数作为依据来重新设计出zui佳的浇注系统。 （4）压头太低! 这也是造成浇不足的一个原因。 5.型砂 （1）型砂水分太高，会造成金属液沸腾而失去流动性，导致产生浇不足和冷隔。 （2）型砂中挥发物太多，过量的挥发物在金属液流之前充满型腔，会使金属液难以完整地充满型腔，从而有可能造成气隔或气隔缝，即使金属液流到了正常部位，也会因此而难以熔合，导致产生冷隔和浇不足。 （3）背砂强度低，不管是因为箱带不足还是背砂强度太低而引起的上型下沉，都会使较薄的型腔截面变得更薄，从而使金属液难以充满铸件薄壁。 （4）透气性太差，砂型紧实度过高会造成透气性差，则可能产生气隔。此外，型砂紧实度高还会加快从熔融金属液中吸走热量，在金属液未来得及充满铸型型腔之前就可能使铸件冷凝了。 （5）造型材料导热性过高，造型材料吸取热量和冷凝金属的速度各有差异，如金属型和砂型之间的差异，石英砂和锆砂之间的差异，都会对冷隔缺陷的产生有不同的影响。 6.制芯 （1）砂芯过硬，金属液通常很难平静地流到较硬的砂芯近旁，而常会在该处出现翻腾的情况，这样会形成过早的冷凝。 （2）排气不够充分，任何被包封的气体，都会造成铸件气隔缝。对于会使金属液流产生任何程度间断的浇注系统而言，这一问题则更为严重。 （3）型芯尺寸不正确或放置不当，型芯移位会使铸件截面减薄，如果金属液的流动能力不够高，则会产生浇不足或冷隔。 （4）漂芯或砂芯下沉，这和下型拱起、上型下沉的后果完全一样，都会使铸件截面变得过薄。 （5）偏芯造成铸件截面过薄，这是漂芯或砂芯下沉的另一种表现形式。 （6）砂芯变形，因粘结剂的热塑性而引起砂芯的变形是造成铸件变形的一个原因。因变形引起的翘曲，在浇注过程中和偏芯的作用一样，都会使铸件截面减薄。 （7）芯骨距砂芯表面过近，这样设置的芯骨对金属起着激冷作用，因而迟滞了金属液的正常流动，降低了金属液的流动性。 （8）型芯材料导热性过高，其后果和造型材料导热性过高一样。 7.造型 （1）舂砂过实降低了透气性。 （2）舂砂不均时，将造成型砂紧实度的变化，使局部砂型透气性过低，这样会改变金属液的流动，或者形成局部截面受激冷，从而导致产生冷隔。 （3）舂砂过松导致上型下沉，使铸件截面变薄。 （4）修型或修补过度，其后果和形成金属液的翻腾或改变型砂导热性一样。 （5）芯撑尺寸错误引起漂芯，会造成铸件截面过薄，使金属熔液很难完满充型。 （6）芯撑过小或芯撑数量过少，造成漂芯。 （7）型芯或铸型的涂料涂层过厚，都会使铸件的较薄截面变得更薄。 8.金属成分 （1）铸铁，碳当量对金属液的流动性有影响。一般来说，低碳当量的金属液会因其流动性差而容易产生冷隔和浇不足；但碳当量过高又会产生石墨漂浮缺陷。 （2）铸钢，钢的成分由低碳到高碳，如果添加各种合金元素，可以调整其流动性。钢具有较高的热幅射性，热量损失较快，这种特性使钢液与冷的或湿的铸型接触时，会很快降低其流动性。 （3）铜合金，由于铜合金品种较多，流动性差别很大，因此改进流动性的方法取决于所采用的合金类型。 （4）铝合金，在铝合金成分中增加硅或铁的含量，会使其较低的流动性得到改善。含气或被污染的铝合金，特别易于产生冷隔。 （5）镁合金，可以通过将成分调整到接近于共晶成分而改善其流动性。 9. 熔炼 （1）因称重或加料不严格导致成分错误。 （2）金属液熔化温度过低或流动性太差。无论是哪一种金属，其温度过低是造成浇不足的基本原因。 （3）金属液氧化或含气。这可能是由于耐火材料太湿、湍流所造成的，无论是何种金属，氧化或含气金属液的流动性都会降低；熔炼操作不当，特别容易使有色金属吸附气体；熔炼灰铸铁时，冲天炉底焦高度太低，也会产生同样的后果。 （4）金属液还原过分。会因为吸氢而产生问题，在所有的金属中这都是应予以考虑的因素，对铝合金而言尤为重要。 （5）浇包内添加料过量。这些添加料都具有直接降低温度的作用，因而也就降低了金属液的流动性。 （6）浇包内添加物潮湿，会造成温度损耗，导致金属液温度过低。 10. 浇注 浇注被认为是造成浇不足缺陷的主要原因之一，以下因素可能是浇注过程中导致产生缺陷的成因。 1）浇注温度过低。 （1）间断浇注会造成金属液充型不均衡，当重新开始浇注后，则易于产生氧化薄膜或吸收气体，这都会妨碍熔融金属的熔合。 （2）过快减慢浇注速度，会降低金属液完全充满铸型型腔所需的压力，当上箱中有凸台或上箱太浅时，过快减慢浇注速度铸成的铸件，其缺陷尤为严重。 （3）金属液沸腾。流槽、内衬、浇包嘴太湿，或浇包内有废渣，都会造成金属液沸腾，既降低了熔融金属的温度，又降低了其流动性。 （4）水平浇注薄平铸件，未使其有一个倾斜度，都容易造成冷隔缺陷。 （5）因跑火降低了浇注压力，会造成浇注间断，其后果和过快降低浇注压头一样。 （6）熔渣、脏物或浇包耐火材料堵住内浇口，其后果与间断浇注或过快减慢浇注速度一样。 （7）若浇注的金属液短缺，会降低熔融金属的输送压力。上箱较浅时，浇注的熔融金属稍有短缺，会使压力水平低于铸件的zui高点，这样即便不会造成浇不足，也容易形成侵入气孔或缩松。实际上，上箱凸台部位产生侵入气孔，通常都和浇不足有关，当浇注短缺是其成因时，这两种缺陷很可能不易识别。 （8）浇注过慢，会使内浇道不能保持有充分的金属液，不能较快地充满铸型来防止冷隔。浇注过慢还是造成膨胀缺陷的主要原因，上型膨胀的倾向会进一步加大形成冷隔的可能。 （9）未能保持直浇道、横浇道和内浇道充满熔融的金属液，其结果和间断浇注或压力头不足一样。此外，还会造成包封空气，因而降低了金属液的流动性，在一些合金（如铸钢中）会快速地形成氧化膜。 11 其他 （1）冷铁和芯撑过大时，其后果和激冷一样，使金属液流动性降低而产生冷隔。冷隔很可能出现在芯撑或距芯撑很近的部位。 （2）因铸型压铁过重等原因使铸件截面减薄。若压铁重量超过铸型能够承担的负荷时，会发生塌型。即使截面尺寸改变很小，也可能导致产生浇不足缺陷。 （3）铸型型腔的薄截面处产生水气凝聚，这会降低金属液的流动性，同时还会造成包封气体。 解决"冷隔"缺陷 冷隔缺陷不光表面难看，且内部金属结合力弱，严重影响铸件的机械性能，今天小编将对其做简单介绍。 缺陷现象： 温度较低的金属流互相对接但未熔合而出现的缝隙，呈不规则的线形，有穿透的和不穿透的两种，在外力的作用下有发展的趋势。 别名：冷接（对接）、熔接不良 成因分析： 1、金属液浇注温度低或模具温度低； 2、合金成分不符合标准，流动性差； 3、金属液分股填充，熔合不良； 4、浇口不合理，流程太长； 5、填充速度低或排气不良； 6、压射比压偏低。 对应措施： 1、产品发黑，伴有流痕。适当提高浇注温度和模具温度；观察模温减少涂料喷涂 2、改变合金成分，提高流动性； 3、烫模件看铝液流向，金属液碰撞产生冷隔出现一般为涡旋状，伴有流痕。改进浇注系统，改善内浇口的填充方向。另外可在铸件边缘开设集渣包以改善填充条件； 4、伴有远端压不实。更改浇口位置和截面积，改善排溢条件，增大溢流量； 5、改变金属液流量，提高压射速度； 6、铸件整体压不实。提高比压（尽量不采用），有条件zui好换到大吨位机台。
+查看全文29 2020-04
一、浇口杯在浇注系统中有什么作用？ 浇口杯是漏斗形的外浇口，单独制造或直接在铸型内形成，成为直浇道顶部的扩大部分。其作用是承接来自浇包的金属液，防止飞溅和溢出，方便浇注；减少金属液对铸型的直接冲击；可能撇去部分熔渣、杂质、阻止其进入直浇道内；提高金属液静压力。浇口杯分为漏斗形浇口杯和浇口盆两类。漏斗形浇口杯结构简单，节约金属，但撇渣效果差。为了撇渣，一般常配合过滤网使用。浇口盆效果较好，底部设置堤坝有利于浇注操作，使金属液达到适宜的浇注速度后再流入直浇道。这样浇口杯内液体深度大，可阻止水平漩涡的产生而形成垂直漩涡，从而有利于分离渣滓和气泡。 二、直浇道的作用及设计 直浇道的功能是：从浇口杯引导金属向下，进入横浇道、内浇道或直接导人型腔。提供足够的压力，使金属液在重力作用下能克服各种流动阻力，在规定时间内充满型腔。直浇道常做成上大下小的锥形，等断面的柱形和上小下大的倒锥形。对铝、镁合金铸件，也用蛇形、片状和缝隙式的直浇道。 直浇道是金属液进入模具型腔时首先经过的通道，也是压力传递的首要部位，因而其大小会影响金属液的流动速度和填充时间。 1、结构 这种直浇道一般由压室和浇口套组成 。 压室和浇口套宜制成一体，如果分开制造时应选择合理的配合精度和配合间隙，以保持压室与浇口套的同轴度。 2、尺寸 直浇道的直径D一般与压室直径一致，根据压铸件所需的压射比压确定，直浇道长度H一般取直径D的1/2~1/3。直浇道上的这段金属通常又称为余料。为了使余料从浇口套中顺利脱出，在靠近分型面一端长度为15~25mm范围的内孔处设计成1°30'~2°的脱模斜度。 试验结果表明：上大下小的锥形（锥度1/50）直浇道呈充满流态，而在等截面的圆柱形和上小下大的倒锥形直浇道中呈非充满状态。 1、直浇道中液态金属分两种流态：充满式流动或非充满式流动。 2、在非充满的直浇道中，金属液以重力加速度向下运动，流股呈渐缩形，流股表面压力接近大气压力，微呈正压。流股表面会带动表层气体向下运动，并能冲入型内上升的金属液内，由于流股内部和砂型表层气体之间无压力差，气体不可能被“吸入”流股，但在直浇道中气体可被金属表面所吸附并带走。 3、直浇道入口形状影响金属流态。当入口为尖角时，增加流动阻力和断面收缩率，常导致非充满式流动。实际砂型中尖角处的型砂会被冲掉引起冲砂缺陷。要使直浇道呈充满流态，要求入口处圆角半径r≥d/4（d为直浇道上口直径）。 4、生产中主要应用带有横浇道和内浇道的浇注系统，由于横浇道和内浇道的流动阻力，常使等截面的，上小下大的直浇道均能满足充满条件而呈充满式流态。 尽管非充满的直浇道有带气的缺点，但在特定条件下不能不用，如：阶梯式浇注系统中，为了实现自下而上地逐层引入金属的目的而采用；又如用底注包浇注的条件下，为了防止钢液溢至型外而使用非充满态的直浇道。 浇注铸铁件时，对湿砂型内等截面的直浇道中的上、中、下三点进行过压力测定（条件为：直浇道高400mm、直径为30mm、浇注温度为1300℃），结果证明：直浇道内金属压力为接近大气压力的微正压，压力值一般在50Pa~1kPa范围内，靠近浇口杯处压力值偏高，在浇注初的瞬间压力zui高可达1.8kPa。 热压室压铸机模具用直浇道 热压室压铸机用模具上的直浇道结构形式，它是由压铸机上的喷嘴5和压铸模上的浇口套6及分流锥2等组成。 分流锥较长，用于调整直浇道的截面积，改变金属液的流向，也便于从定模中带出直浇道凝料。分流锥的圆角半径R常取4mm~5mm，直浇道锥角口通常取4°~12°，分流锥的锥角口7取4°~6°，分流锥顶部附近直浇道环形截面积为内浇口截面积的2倍，而分流锥根部直浇道环形截面积为内浇口截面积的3倍~4倍。直浇道小端直径d一般比压铸机喷嘴出口处的直径大1mm左右，浇口套与喷嘴的连接形式按具体使用压铸机喷嘴的结构而定。为了适应热压室压铸机***率生产的需要，通常要求在浇口套及分流锥的内部设置冷却系统。 直浇道窝 金属液对直底部有强烈的冲击作用，并产生涡流和紊流区，常引起冲砂、渣孔和大量氧化夹杂物等铸造缺陷。设直浇道窝可改善金属液的流动状况，直浇道窝的作用如下： (1)有缓冲作用。 (2)缩短直浇道一横浇道拐弯处的高度紊流区。 (3)改善内浇道的流量分布。 (4)减小直浇道一横浇道拐弯处的局部阻力系数和压头损失。 (5)注入型内的zui初金属液中，常带有一定量的气体，在直浇道窝内可以浮出去。 直浇道窝的大小、形状应适宜，砂型应紧实。在底部放置干砂芯片、耐火砖等可防止冲砂。直浇道窝常做成半球形、圆锥台等形状。 横浇道 横浇道的作用是什么？ 1.将金属液从直浇道引入内浇口； 2.可以借助横浇道中的大体积金属液来预热模具； 3.当铸件冷却收缩时用来补缩和传递静压力。 横浇道的设计要点 1.横浇道截面积应从直浇道向内浇道逐渐缩小，不应突然变化； 2.横浇道截面积都应不小于内浇道截面积； 3.横浇道应具有一定的厚度和长度； 4.金属液通过横浇道时的热损失应尽可能地小，保证横浇道比压铸件和内浇口后凝固； 5.根据工艺需要可设置盲浇道，以达到改善模具热平衡，容纳冷污金属液、涂料残渣和空气的目的。 横浇道尺寸的计算 横浇道的长度计算公式如下： L=0.5D+（25~35）（mm） 上式中，L——横浇道长度，mm D——直浇道导入口处直径，mm 内浇道 浇注系统是铸型中液态金属进入型腔的通道之总称,基本组元有:浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道和内浇道。内浇道是液态金属进入铸型型腔的zui后一段通道，主要作用：控制金属液充填铸型的速度和方向，调节铸型各部分的温度和铸件的凝固顺序，并对铸件有一定的补缩作用。可以有单个也可以设计多个内浇道。
+查看全文28 2020-04
夹砂是一种“膨胀缺陷”，有“鼠尾”、“沟槽”和“夹砂结疤”三种形式，其特征是：铸铁表面有夹着砂子的细小纹路．条状沟槽以及结疤状凸起物高温铁水的冲刷和烘烤的热作用使砂型发生水分迁移和体积膨胀，致使表层翘起，挑起和开裂，这就是夹砂形成的机理。 1、制型砂的质量 型砂的质量必须控制。在这方面防止夹砂的对策有：选用粒度分散、形状不规则的原砂，湿型采用钠质膨润土或对钙质膨润土进行活化处理，适当增加膨润土的用量和减少型砂的含水量，加入适量的煤粉、重油、沥青粉、细木屑等“缓冲剂”、去除旧砂中的粉尘、保证型砂的混辗质量等。 2、选择合理的造型工艺 造型工艺是否合理对铸件产生夹砂有很大影响。铸件的浇铸时间和浇铸位置、铁水的上升速度、铸型的种类等必须选择适当。 （1）采用快速浇铸 砂型的表面总是要发生膨胀的， 因此防止夹砂的决定因素是铁水是否能迅速覆盖和触及砂型的表面，并对砂型产生一定的压力。快速浇注能使铁水在铸件产生夹砂的“临界时问”之前充满铸型，不给予砂型产生膨胀和形成高水区的充分时间。有人用高速摄影机观察到：如果上砂型受烘烤后在局部发生垂下的瞬间，铁水能立刻触及，则铁水有可能把垂下的砂块托回原处。由此可见， 快速浇铸能利用铁水的压力来对付砂型的膨胀。 浇铸速度的快慢主要取决于浇口截面的大小。灰铸铁件浇口截面如用下面的简易计算公式计算，能实现快速浇注。 平面较大的铸件M取0.8~1.2；平面很大、薄壁的铸件取1.2~1.5；湿型件宜取中、上限。 生产实践征实，上述公式是可靠的，如果铸件存在夹砂缺陷，必须检查该铸件所用的浇口截面积是否在“快浇”的范围之中。对于大平面的铸件宜用尺寸较大的浇口杯，多道薄片状的内浇口或是缝隙浇口．使铁水迅速、平稳、不间断地盖住所浇到的平面，避免砂型局部过热。浇口比例常用半封闭或开放式。 （2）提高铁水的上升速度 铁水在砂型中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速度与浇注方案有关。自下而上充型的倾斜浇铸方法（一般倾斜3°--15°）。能避免分散的铁水流，利于砂型的排气、减少铁水对砂型的热幅射和提高铁水的上升速度。而平傲立浇的工艺则更能显著提高铁水的上升速度。 （3）选用恰当的浇铸位置 铸件的浇铸位置必须有利于铁水平稳充型和型腔气体的排除，否则，会导致夹砂的缺陷。 （4）采用适宜的铸型 根据铸件的大小选择适宜的铸型。湿型一般适用于小件和平面不大、壁不厚的中件对于中、大的板类和厚壁件宜采用表干型和千型。一些大型平板可用热膨胀小、导热性好和热容量高和石墨粉砂或耐火砖作下型，既能重复使用，又能有效地防止夹砂。 （5）增加砂型的排气 及时地排除型腔的水蒸汽及其它气体能有利于铁水的快速充填和减轻高温气流对砂表层的起拱作用，有益于降低水分凝聚区的水量和使其位置内移。因此在砂型上多放明出气冒口，分散排气是十分重要的。 3、确保砂型的制造质量 砂型的制造质量涉及产生夹砂的“临界时间”。如何精细地造型，提高砂型的整体强度，是防止夹砂的关键。 （1）舂砂要紧实和均匀 砂型应舂得紧实均匀，避免局部过紧和分层。湿型不要求过高的紧实度，而表干型和下型应有足够的紧实度。大型铸铁件防止夹砂的经验是：“人工用直径10-15 mm粗的钢钎都无法插进砂型”。由此可见防止夹砂要注重砂型的刚性当然增加砂型紧实度会影响砂型排气，与之相应的重要手段是多扎气眼， 并尽可能接近砂型表层造型时要注意砂箱的箱带和挂钩不能离型面太近，芯骨也不能距砂芯表面过近，因为会引起舂砂不均舂砂时首层填砂不可过薄，特别是在模型表层木板较薄时，木板的弹性会使砂型分层。刮板的造型操作要特别小心， 以墁刀削砂成型为主，刮板刮砂时不能过分用力， 以免使砂型分层。 （2）细心修型和上好涂料 修型时不能过度地修磨砂型， 这样易把水分引到砂型表面，形成硬块且与本体分离。砂型损坏之处要划毛后修补，不宜刷水过多。浇口附近、凸台边缘、大平面及铁水断续流经的部位应插钉加固。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，要上好。修型后宜让砂型阴干一段时间再上涂料，以利涂料的渗透。涂料刷两遍，上浓涂料，并用墁刀压一遍，第二遗上较稀一点的涂料。 （3）控制烘干范围 砂型干燥不好也容易产生夹砂。为此砂型应有正确的烘干范围。干燥炉开始不能升温过快，否则会使砂型外层存在较大的温度差，以致开裂。保温要有充裕的时间，以确保砂型烘干透彻。配箱后应尽快浇注， 以免返潮。 4、搞好浇铸工艺和操作 为了防止夹砂缺陷，在浇铸工艺方面，应在保证不出现其它缺陷的前提下，力求用较低的浇铸温度，在浇铸操作上，应避免断流和尽量用较快的速度浇铸。
+查看全文27 2020-04
对目前国内精铸行业中广泛应用的4种制壳工艺的特点进行了分析对比。从精铸件质量比较，水玻璃型壳较差，复合型壳、硅溶胶-低温蜡型壳次之，硅溶胶一中温蜡型壳zui好。而从制壳成本比较，水玻璃型壳zui低，硅溶胶一中温蜡型壳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制壳工艺有以下4种： A．水玻璃型壳； B．复合型壳； C．硅溶胶型壳(低温蜡)； D．硅溶胶型壳(中温蜡)。前3种方案均使用低温蜡(模)。 我公司4种工艺兼有，以充分满足市场对精铸件质量、价位的不同需求、增加市场竞争力和适应力。 1、水玻璃型壳 这一工艺在国内已有近50年的生产历史，其厂点数至今仍占我国精铸厂家的75%以上。经过精铸界同仁个半世纪的不懈努力，水玻璃型壳工艺的应用和研究已达到了很高水平。 多年来由于背层型壳耐火材料的改进和新型硬化剂的推广应用，水玻璃型壳强度有了成倍增长。铸件表面质量、尺寸精度及成品率有了很大提高，目前仍占很大的市场份额，并替代国外砂铸件成批出口。 低廉的成本、zui短的生产周期、优良的脱壳性能及高透气性至今仍是其他任何型壳工艺所不及的优点。但铸件的质量，包括表面粗糙度、缺陷数量、尺寸精度、成品率、返修率等均比其他3种工艺要差 1.1存在的主要问题 (1)水玻璃粘结剂固有的缺点是Na2O含量高，型壳高温强度、抗蠕变能力远不及硅溶剂型壳(只有它的1/30-1/50)。加之面层耐火料采用了价低质次、粒度级配不良的石英砂(粉)，硬化剂至今仍限于使用氯化氨，因而必然不能获得高质量的精铸件。 (2)型壳生产条件差，缺乏严格的生产过程及参数的控制。由于硬化剂的强腐蚀性，除尘设备的简陋，很少车间有恒温、恒湿、除尘的生产环境。影响型壳和铸件质量的涂料配制、硬化、风干、脱蜡等工序，极少按行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、湿度、风速等更是不加控制，故常在高、低温或梅雨季节发生批量报废的质量事故。总之，大部分工厂停留在手工作坊阶段，靠技艺而不是靠科学的质量管理进行生产。这是水玻璃型壳数十年来铸件质量不稳定、废品率、返修率高的重要原因之一。 1.2改进方向 (1)采用高纯度的硅微粉(脉石英)代替常用的低品位的石英砂粉作面层耐火材料，并应用“双峰”型粒度级配的圆形石英粉配制面层涂料。不仅可提高面层型壳的热化学稳定性，而且可以获得高粉液比涂料。我厂用模数为3.4、密度为1.28g/cm3的水玻璃配料，粉液比可达到1.4。硅微粉的技术要求见。 经湿法球磨、单槽沉淀、磁选及离子高纯水处理，自然形成圆形，双峰粒度级配，这种高纯低杂质的粉粒，比人工级配更理想。已在我公司实际应用，效果良好。 (2)加强制壳工序的现场质量管理，按行业标准操作。同时应将涂料、撒砂、硬化场地与型壳干燥间隔离。后者控制温度、湿度，前者加强除尘、防腐，从而有利于型壳质量的稳定及改善操作环境。 (3)采用石英-硅溶胶型壳代替一、二层石英-水玻璃型壳，彻底取消面层和过渡层的水玻璃及氯化氨硬化剂。计算表明铸件成本仅增加0.46元/kg，而制壳生产周期与水玻璃型壳基本相同。 2、复合型壳 为克服上述水玻璃型壳的缺点，目前不少工厂将一、二层改用锆英石及莫来石-硅溶胶型壳。背层仍采用原有水玻璃型壳工艺。它是结合硅胶型壳的优良的表面质量和水玻璃低成本、短周期的优点的一种改进方案。与水玻璃型壳相比，其铸件表面质量有了很大提高，表面粗糙度降低、表面缺陷减少、返修率下降。可应用于不锈钢、耐热钢等高合金钢。生产周期则比低温蜡-硅溶胶型壳短得多，与水玻璃型壳相近。 2.1存在的主要问题 (1)由于背层保留了水玻璃粘结剂，故其型壳整体高温强度、抗蠕变能力比硅溶胶型壳低。其型焙烧温度只限于950℃以下。900℃以后型壳变形量增加了30%。而硅溶胶型壳焙烧温度可达1000-1200℃，在1000℃以前型壳不变形。故复合型壳浇注的铸件尺寸精度(包括形位公差)均比不上硅溶胶型壳。往往在浇注大型(10kg以上)铸件时要采取增加硅溶胶型壳层数的方法(一般至少增加2层)以求获得高的高温强度及防止铸件变形。 (2)由于型壳前2层是影响型壳透气性的主因，由水玻璃型壳改为硅溶胶后，型壳的整体透气性大幅降低，在焙烧温度较低、保温时间不够长时，常会造成铸件气孔及浇不足、冷隔等缺陷，故复合型壳较难应用于薄壁(δ≤3mm)件、小件及特小件(小于50g)。又因型壳高温强度不及硅溶胶型壳，更易造成上述废品。总之，复合型壳的透气性不如水玻璃型壳也不如硅溶胶型壳。 (3)复合型壳铸件质量稳定性比水玻璃好，但远不如硅溶胶型壳。其背层仍保留水玻璃粘结剂，为降低成本仍采用价格较低、质量不稳定的耐火材料，如粘土、颗粒粒砂等，且在制壳工艺控制方面与水玻璃型壳相同，导致铸件质量稳定性差。尤其是10kg以上的大件及1kg以下的小件，废品率及返修率均比硅溶胶型壳高。 (4)复合型壳由于采用价昂的锆英石作面层，其型壳成本是水玻璃型壳的4.5倍，若背层采用莫来石砂粉，其型壳成本与硅溶胶型壳成本相差无几，每kg铸件成本仅相差1元。其成本低的优势并不明显。 (5)复合型壳不能使用中温蜡料。中温蜡不能使用热水脱蜡。在高压釜中脱蜡时，由于高温、高压(170℃，0.7MPa)中温蜡液会与背层中的水玻璃及残留硬化剂产生剧烈的皂化反应(白色泡沫状皂化物)，不经回收处理无法回用。而硅溶胶型壳，则可以应用低、中温蜡，无此弊病。 综上所述，复合型壳是水玻璃型壳的改进，在铸件表面质量、成品率及返修率方面比前者优越，但与硅溶胶型壳仍有本质差别。除生产周期较短，制壳成本稍低之外其铸件质量及稳定性不及硅溶胶型壳。 2.2改进方向 (1)采用石英代替锆英砂用于面层型壳耐火材料。铸件表面质量不完全取决于面层型壳耐火材料，而与粘结剂有密切关系，也与蜡料有关(蜡模表面粗糙度、皂化物残留等)。复合型壳只能采用低温蜡，大部分应用于表面粗糙度中等(Ra=6.3-12.5)、尺寸精度不甚高(CT4-CT6)的精铸件，实践证明采用石英-硅溶胶面层代替锆英石-硅溶胶是完全可行的。 这一措施使每t铸件型壳成本由原4150-4830元下降到1360元，与水玻璃型壳比仅增加460元。 (2)加强制壳工序尤其是背层制壳的质量管理及环境改善(详见本文1，2节)。 (3)背层应当采用质量稳定、高温性能优良而成本相对低廉的耐火材料，同时要兼顾与面层型壳耐火材料膨胀率相匹配。推荐下列2种常用的背层材料。 ①耐火粘土-石英粉涂料(各50%)，撒颗粒砂(耐火砖废料破碎过筛而制成)，其优点是来源广、价格低，其型壳高温强度和抗蠕变能力均高于莫来石、铝矾土。价格仅为铝矾土的1/2-1/3。它适用于锆英石或石英石作面层的复合型壳。 ②耐火粘土-颗粒粉涂料(体积比为3：7)，撒颗粒砂。此方案只适用于锆英石复合型壳。有些工厂复合型壳背层采用莫来石砂粉或铝矾土，其涂料性能较稳定，壳薄、易焙烧，但成本过高且其型壳高温性能不及上2种型壳。铝矾土脱壳性能较差。至于废陶瓷器皿、硫璃瓦、地砖等破碎而成的材料价格虽低，但未经高温烧成，成分复杂，型壳高温开裂倾向大，耐火度偏低。浇注后(尤其是厚大件)脱壳困难，不宜采用。 3、硅溶胶（低温蜡）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，具有更大的适应性和优越性(与中温蜡相比)。 一般来说，中大铸件的质量要求，特别是表面粗糙度、尺寸精度以及形位公差的要求不会太高，采用高熔点中温蜡并无必要。中温蜡需要高压(大于6-7MPa)或液态蜡压注蜡模，设备投资大。中温蜡厚大蜡模易缩陷、变形、成本高。低温蜡成型容易、设备简单，而蜡模表面粗糙度相差不大。 这一工艺比复合型壳质量稳定，尤其是铸件尺寸精度高，因它没有水玻璃存在，型壳高温性能好，在1000-1200℃焙烧后型壳透气性高，抗蠕变能力强，既可适用于薄壁件，复杂结构的中小件，又可生产重达50-100kg的特大件，如水泵、叶轮、导流壳、泵体、球阀体、阀板等。对于薄壁中小件或大件可以采用叉壳或抬壳在炉前直接浇注，更可获得高成品率。 3.1存在问题 (1)由于采用低温蜡，大部分型壳在水中脱蜡，难免有皂化物残留进入型壳中(尤其是复合型壳及水玻璃型壳同时脱蜡时)易产生铸件表面夹杂，返修率稍高，这是其缺点之一。 (2)制壳生产周期长是它的zui大缺点和不足，尤其在生产大件，有深孔、深槽件时，每层干燥常要24-48h。以50kg双流道叶轮为例，常须10-15d 制壳时间，稍有未干透之死角，在水脱蜡时会造成硅溶胶回溶，型壳裂纹。 (3)硅溶胶型壳(低温蜡)型壳成本较水玻璃型壳高5倍(每t铸件制壳成本为5000元)，比复合型壳高17%。铸件成本相应较高。 3.2改进方向 (1)为防止因低温蜡回收处理不彻底及用水脱蜡时与复合型壳或水玻璃型壳共用同一热水槽，易产生铸件皂化物夹杂缺陷应采取以下措施。 ①采用蒸气脱蜡(蒸气压力0.2-0.4MPa，温度120-130℃)代替水脱蜡，不仅可以防止皂化物夹杂而且型壳不易产生裂纹，对铸件的质量稳定更有保障。 ②若采用热水脱蜡，应在水中加人体积分数为1%-3%的工业盐酸，脱蜡后再用含盐酸的热水冲洗每组型壳以减少皂化物残留。尽可能不要与水玻璃型壳、复合型壳共用同一槽水脱蜡，也可更换水液，单独集中脱蜡，以减少皂化物入壳。 ③回收蜡处理可用盐酸的体积分数为3%-5%的酸化水，沸腾及沉淀时间要足够长。冬季硬化水温度低，水玻璃及复合型壳中Na2O的残留量高，蜡料皂化也较严重，应多加盐酸处理回收蜡，减少皂化物。蜡料处理后，及时补加硬脂酸也很重要。 (2)为缩短制壳生产周期，可采用“快干硅溶胶”制壳，此工艺已日渐成熟，其各层型壳干燥时间可缩短1/2以上。小件各层(除zui后层外)干燥仅须3h，制壳时间由原63h缩短为24h。中大件也较一般硅溶胶缩短50%。而其市场价只提高20-30%，完全可由场地、电耗的减少及生产率的提高来弥补。快干硅溶胶的推广应用是硅溶胶制壳工艺的改革必由之路，将会逐步扩大应用。 (3)为降低硅溶胶型壳的成本，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。目前锆英石耐火材料占整个硅溶胶制壳成本的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%。中大件可采用熔融石英砂(粉)取代锆英砂(粉)已逐步在推广应用。 4、硅溶胶（中温蜡）型壳 这是国际上通用的精铸件生产工艺，它具有zui高的铸件质量、zui低的返修率，特别适合于表面粗糙度要求高(Ra0.8-3.2)，尺寸精度高(CT3-CT5级)的中小件、特小件(2-1000g)。但由于设备及成本***，较少应用于中大件(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的8倍。比低温蜡-硅溶胶型壳也高出25%。主要原因是其制壳、蜡模材料成本高，且设备耗电也大得多，设备投资也大。 (2)生产周期与低温蜡-硅溶胶型壳相同，比水玻璃及复合型壳长得多。 (3)生产5-50kg的中大件往往要采用中温液态蜡(65-70℃)及高压(4.0-7.0MPa)注蜡，厚壁蜡模易缩凹，铸件尺寸精度并不太高，中大件对尺寸精度、表面粗糙度要求也没有小件那么高，故中大件较少采用硅溶胶(中温蜡)型壳。 4.2改进方向 (1)为降低成本，保证质量，在解决了石英对中温蜡润湿性很差的难题后，采用石英石或熔融石英代替锆英石无疑是一方向。熔融石英其热膨胀系数仅为5×10-7/℃，且其价格只有锆英石的1/6。在国外，熔融石英已逐步在扩大应用范围。 (2)采用快干硅溶胶缩短制壳周期是国内外同行共同努力的方向(见前述)。 (3)研制国产的中温蜡或改进石蜡一硬脂酸低温蜡是我国精铸界的重要任务。如何解决国产中温蜡或改进型的低温蜡回收处理的难题，使其在生产中能长期保持蜡料性能不变化是能否推广应用的关键。 5、结束语 (1)各种型壳工艺有其不同的适用对象，选择的依据是：铸件的质量要求、价位及交货期。综合考虑，正确选用zui经济合理的制壳工艺方案是保证生产优质、低成本铸件的基础。 (2)水玻璃型壳虽有不少优点但粘结剂本身固有的缺点使铸件质量难以提高，质量稳定性也差。今后将会逐步被复合型壳，尤其是成本低的石英一硅溶胶复合壳所取代。 (3)硅溶胶是理想的粘结剂，其型壳质量高，铸件质量稳定，返修率低，是今后的发展方向。石英石、熔融石英耐火料在面层型壳中的应用，快干硅溶胶的推广，将其生产成本及制壳周期大大降低和缩短，克服了这2点不足，硅溶胶型壳(低温蜡或中温蜡)将在我国精铸界得到广泛应用，毕竟高的铸件质量是zui重要的指标。
+查看全文24 2020-04
1、铸件“桔皮”缺陷的特征 铸件“桔皮”是生产中反复出现的一种铸造缺陷，它对铸件质量的影响较大，缺陷出现在铸件肥厚部位、热节及内浇道附近以及受热集中而冷却又慢的部位。铸件表面有微凸的小圆斑，呈“眼圈”状，这些表面粗糙，看起来象“桔子皮”的斑点，在多种铸件中反复出现，有时整批铸件均有，其在每个铸件上的数量少则几个，多至整个平面；小圆斑有的较大，有的小至麻点；有时是单个分散的，有时也呈密集的片状凸起物，高出铸件0.4-0.6mm，直径3-5mm。据我公司统计，废品中的15%是“桔皮”缺陷造成的，而且碳钢件产生桔皮缺陷的机会更多一些。 2、“桔皮”缺陷产生的原因分析 导致“桔皮”产生的根本的原因是涂料表面堆积、硬化不充分。型壳在焙烧后，其表面上形成黄色或黄绿色玻璃体，浇注后与钢液反应而形成硅酸盐瘤粘附于铸件表面。单纯地延长硬化时间，无助于zui终解决“桔皮”问题。通过实践，有以下几方面的原因。 2.1原材料方面的影响 众所周知，水玻璃涂料的粉液比低，粉料分布不均匀。水玻璃的模数愈高，密度愈大，则涂料的粉液比愈低，粉料的分布愈不均匀，也zui不易充分硬化。 (1)水玻璃的影响 水玻璃的模数、密度以及杂质的多少对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，其粘度会随之增加，涂料的流变性恶化，当模组涂挂时极易在表层造成局部涂料堆积。 水玻璃参数不一致对涂料性能的影响是很大的，这一点很容易被忽视。参数的不一致性表现在两个方面。 其一是模数的不一致性，刚进厂的水玻璃只有经过长时间的静置扩散(分散)后才能使同一批模数趋于一致，达到稳定的分散状态；这一过程所需时间在一星期以上，如果急于使用则不可能获得理想的涂料流变性能。 其二是溶液密度的不一致性，在配涂料前通常要对水玻璃溶液的密度进行调整，应该特别注意加水搅拌后马上测得的密度是不真实的，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，据此配制的涂料，其粘度和流动性都有误差。 (2)耐火粉料的影响 耐火粉料颗粒的分布和形状对涂料流变性的影响较大，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，当耐火粉料颗料形状分别为多角、尖角和片状的粉配制涂料时，在粉液比和水玻璃模数相同的条件下其流变性也会有很大的差异。 当粉料形状越接近片状时，其比表面积也越大，颗粒间的摩擦力和作用力增大，涂料的粘度将大于多角形的粉料。 (3)水玻璃密度和粉液比的综合影响 水玻璃密度和粉液比的变化对表层涂料流变性的影响是非常直观的，水玻璃密度和粉液比过大时涂料粘度增加、流变性变差、涂层变厚会引起涂料在型壳表面局部堆积，型壳硬化不良zui终导致“桔皮”问题。 2.2工艺方面的影响 (1)表面层风干不充分。表面层风干是涂料的再均匀化过程，同时，也是水玻璃脱水固化过程，如风干时间过短，表面层涂料在熔模表面分布不均匀，造成其后的硬化不充分，脱蜡后将在型壳内表面形成团状聚集物，局部形成钠盐杂质。 (2)过度滴控。过度滴控指表面层浸挂涂料时，单方向流动未能及时粘砂，将导致涂料在熔模表面局部方向上的堆积，造成其后的硬化不完全。 (3)型壳层间硬化不良。由于涂料层尤其是前两层中存在未硬化部分，未硬化的涂料在脱蜡和焙烧后造成型壳内表面的钠盐聚集，与钢水反应后生成“桔皮”缺陷。 2.3环境方面的影响 在寒冷的冬季，过低的室温使涂料流动性变差造成涂料堆积，过厚堆积的涂料又不能完全硬化；此外硬化液的温度随室温的降低也会造成硬化过程的缓慢和不完全。环境湿度的影响则主要发生在雨季，空气湿度的增加会影响风干过程，常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原料选用 (l)水玻璃在模数合适的情况下，必须严格控制杂质含量；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整水玻璃密度。 (2)粉料在粒度符合使用要求的条件下，其粒形至关重要，球形和多角形粉料是较理想的，而片状粉料不能使用。 3.2工艺对策 (1)水玻璃密度的调整。密度的合适与否将直接影响铸件的表面质量，密度过大会导致涂料流动性差而造成分层和“桔皮”缺陷，密度过小又会形成铸件表面的黄瓜刺；合适的密度通常与环境温度、粉料的粒度、微观形状及铸件的结构特点有关系。密度一般控制在1.27-1.29g/cm3之间，其调整原则是: ①环境温度高时增加密度，低时减小密度； ②粉料粗且片状比例小时增加密度，粉料细且片状比例大时减小密度； ③结构简单涂料易流动的铸件可适当增加密度，反之减小密度。 (2)粉液比的确定。粉液比也是影响铸件表面质量的重要因素之一，比例过大则会因涂料的流动性差导致涂挂不均匀而产生分层和涂料堆积；而太小则会产生铸件表面的黄瓜刺。其配比原则是在保证涂料流动性的前提下尽量提高粉液比。 (3)硬化液的浓度、温度与硬化时间。一般情况下，氯化氨质量分数在25%以上的硬化剂才会有较好的硬化效果；如果氯化铵含量低，靠延长时间是不能改善硬化效果的。 (4)涂挂操作方式。实际生产中有相当一部分“桔皮”问题是由于操作不当造成的，涂料的单方向流动极易产生堆积而造成硬化不充分，所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，必须不断改变模组的方向。 (5)脱蜡工艺。在脱蜡热水中补充适当的硬化剂，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NaCl溶于脱蜡水中而大部分去除，此时，型壳表面形成的是一层低钠硅胶层，有利于防止“桔皮”缺陷的产生。 (6)环境温度。环境温度偏低会导致涂料流动性差，造成涂挂不均匀而形成桔皮及其他制壳缺陷，制壳工序的环境温度应控制在15℃以上。
+查看全文23 2020-04
气泡是铸件常见问题之一，而且一旦铸件出现了气泡问题，也等于产品报废了。那么如何避免铸件产生气泡？看看下面这7条。 【缺陷现象】 铸件表皮下，聚集气体鼓胀所形成的泡，有时会崩裂，存在贯通和非贯通两种。 别名：鼓泡、起泡 【原因分析】 模具温度太高，开模过早。 填充速度太高，金属流卷入气体过多。 涂料发气量大，用量过多，浇注前未燃尽，使挥发气体被包在铸件表层，另涂料含水量大。 型腔内气体没有排出，排气不顺。 合金熔炼温度过高。 铝合金液体除气不彻底，吸有较多气体，铸件凝固时析出留在铸件内 填充时产生紊流。 【对应措施】 1、测温枪测试模具表面温度，显示数值超过工艺规定范围。降低模具表面温度，增加保压时间； 2、铸件表面内浇口压入的金属流明显比其它部位亮很多。填充速度高产生原因一方面是设备本身的压射速度高，另一方面可能是内浇口太薄造成。降低压射速度，适当增加内浇口厚度；判断内浇口薄的方法：是否有浇口易粘现象，降低二快速度看远端是否有严重压不实现象，不给压打件，看是否有多股铝液流； 3、喷涂时察看雾的颜色是否呈白色，合模前察看型腔是否还有气体残留。更换涂料或增大涂料与水的配比； 4、在烫模阶段，铸件表面有明显的漩涡和涂料堆积。判断及解决方法：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属流特别亮并伴有粘结。适当降低浇注温度； 6、取样块测密度，看是否符合要求。重新进行除气处理或在保温炉内进行再次精炼； 7、烫模阶段铸件表面明显有各流溶接不到一起的痕迹伴有涂料堆积。 判断及解决方法：涂黑油生产，看痕迹是否有堆积，分析堆积部位，解决方法： a、开设或加大相应部位的集渣包， b、调整内浇口流向、位置或填充方向。
+查看全文22 2020-04
1．冒口设计的基本原理 铸件冒口主要是在铸钢件上使用。铸铁件只用于个别的厚大件的灰铸铁件和球铁件上。金属液在液态降温和凝固过程中，体积要收缩。铸件的体收缩大约为线收缩的3倍。因此，铸钢的体收缩通常按3---6%考虑，灰铸铁按2---3%，不过由于灰铸铁和球墨铸铁凝固时的石墨化膨胀，可以抵消部分体积收缩，所以如果壁厚均匀，铸型紧实度高，通常不需要设计冒口。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、缩陷或者缩松。严重时常常造成铸件报废。 冒口尺寸计算原则是，首先计算需要补缩的金属液需要多少。通常把这一部分金属液假设成球体，并求出直径（设为d0）用于冒口计算。冒口补缩铸件是有一定的范围------叫有效补缩距离，设为L，对厚度为h的板状零件通常L=3~5h 。对棒状零件L=（25~30）√h 式子中，h------铸件厚度 2．冒口尺寸的基本计算方法 冒口计算的公式、图线、表格等有很多。介绍如下。 zui常用的方法是，冒口直径 D=d0+h 理由是假定冒口和铸件以相同的速度凝固，凝固过程是从铸件的两个表面向内层进行，当铸件完全凝固终了，正好冒口凝固了同样的厚度，这时还剩下中间的空心的缩孔，体积正好等于补缩球的体积，这部分金属液在凝固过程中正好补缩进了铸件。 当铸件存在热节时，可以把h换成热节的直径T即可。 即D=do+T 。 另外设计冒口，还有个重要的部位，就是冒口颈，所谓冒口颈就是冒口和铸件的连接通道，冒口里的金属液都是经由冒口颈补缩到铸件里的。所以对冒口颈的截面是有要求的，通常取冒口颈的直径dj=（0.6~0.8）T 。 冒口高度 H=（1.5~2.5）D 。 H的高度还应该考虑要高于需要补缩部位的高度，否则就成了反补缩了，铸件补缩了冒口，这是要避免的。 3．其它计算方法 常用的经验计算方法还有不计算需要估算补缩的金属液，直接将热节园的直径乘个系数得出冒口直径。例如 简单铸件 D=（1.05~1.15）T 外形简单，热节比较集中。 复杂铸件 D=（1.40~1.80）T 外形复杂，例如有许多筋条和铸件的其余部分连接。 中间类型 D=（1.15~1.40）T 介于以上两种之间。 铸造生产的条件千差万别，因素太多，以至于所有的计算公式都是近似的有条件的。往往一个公式不一定适用于所有的场合。所以公式中往往有取值范围较大的系数供用户结合本单位的情况选择。
+查看全文21 2020-04
型砂的配制包括三个方面，即原材料的准备、型砂的混制和将混制好的型砂调匀及松砂等工艺环节。铸造生产中所使用的型砂，有的是由回用砂加适量的新砂、粘土和水经混合均匀配制成的，有的全部是由新的材料配制成的。为了确保新砂质量，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，在配砂前都必须进行加工准备。 （1） 新砂 新砂在采购、运输过程中常混有草根、煤屑及泥块等杂物，同时含有一定数量的分分。潮湿的原砂不易过筛，配砂时不便于控制型砂的水分。因此，除含水量低、用于手工造型的湿型砂可直接配制外，新砂在使用前必须进行烘干和过筛。新砂的烘干用立式或卧式烘干滚筒，也可采用气流烘干的办法。常用的筛砂设备有手工筛、滚筒筛和振动筛等。 （2） 粘土 刚开采的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、破碎并磨成粘土粉，主要由专门的工厂进行加工，包装万袋供应。有的工厂事先将膨润土或粘土与煤粉按比例制成粘土—煤粉粉浆，使粘土充分吸水膨胀，混砂时与原砂一起加入到混砂机里混合均匀。这种做法可简化混砂操作，便于运输，改善劳动条件，提高型砂质量。但必须严格控制粉浆的含水量，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，降低铸件成本，旧砂应回用。旧砂在型砂所占比例很大，它对型砂的成分及性能有着很大的影响。旧砂中常混有各种杂物，如钉子、铁块和砂团等，在回用前必须进行处理，包括将砂块粉碎，用电磁分离器除去其中的铁质杂物然后过筛，必要时进行冷却。 在机械化程度高的铸造车间，型砂需求量大，周转速度很快，往往旧砂的温度还比较高，有的回用砂温度高达60摄氏度以上，如果采用这种型砂造型，容易粘附模样、芯盒及砂斗。由于型砂温度过高，会使水分蒸发太快，使型砂性能不稳定，同时影响铸件表面质量，影响造型劳动生产率。因此必须在铸件落砂、旧砂过筛、运输和混砂过程中加强通风冷却，降低型砂温度。 （5） 混砂 混砂的任务是将各种原材料混合均匀，使粘结剂包覆在砂粒表面上，混砂的质量主要取决于混砂工艺和混砂机的形式。 一、混砂机的形式。生产中常用的混砂设备有辗轮式、摆轮式和叶片式混砂机。辗轮式混砂机除有搅拌作用外，还有辗压搓揉作用，型砂的质量较好，但生产效率较低，主要用来混制面砂和单一砂。摆式混砂机的生产效率比辗轮式高几倍，且可边混砂边鼓风冷却，并有一定的搓揉作用，但型砂质量不如辗轮式混砂好，主要用于机械化程度高、生产量大的铸造车间混制单一砂及背砂。叶片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入，混好的型砂从混砂机的另一端出来，生产效率高。叶片式混砂机有混合作用，但搓揉作用很差，主要用于混制背砂和粘土含量低的单一砂。 二、加料顺序与混砂时间。混制粘土型砂的加顺序一般是先加回用砂、原砂、粘土粉和附加物等干料，干混均匀后再加水湿混，均匀后即可使用。如果型砂中含有渣油液以及其他液态粘结剂，则应先加水将型砂混合均匀后再加入油类粘结剂。这种先加干粉后加水的混砂加料顺序存在的缺点是，在混砂机的辗盘边缘遗留一些粉料，这些粉料吸水后粘附在混砂机壁上，直到混辗后期或卸砂时才脱落下来，使型砂里含有混合不均匀的粘土或煤粉团块，恶化了型砂性能。同时干混时粉尘飞扬，劳动条件差。因此，有的工厂采用先在回用砂里加水混合，然后加粘土及煤粉混合均匀，zui后再加少量水分调节到所需要的含水量的混砂工艺。试验结果表明，后面这种加料顺序可缩短混砂时间，提高型砂质量，改善劳动条件。 为了使各种原材料混合均匀，混砂时间不能太短，否则影响型砂性能，但混砂时间也不宜过长。否则将使型砂温度升高，水分过多挥发，型砂结成块状，性能变坏且生产效率低。混砂时间主要根据混砂机的形式、粘土含量、对型砂性能要求等来决定。一般来说，粘土含量越多，对型砂质量要求越高，混砂时间越长。采用辗轮式混砂机混制面砂时，混砂时间一般为6—12分钟，北砂为3—6分钟，单一砂为4—8分钟。 （6） 调匀 型砂的调匀又称回性、渗匀，是指将混好的型砂在不失去水分的条件下放置一段时间，使水分均匀渗透到型砂中，让粘土充分吸水膨胀，以提高型砂的强度和透气性等性能。调匀时间主要根据粘土种类及加入量而定。型砂中粘土含量越多，原砂的颗粒越细，调匀时间越长。调匀时间应适当，否则型砂性能难以满足要注。单一砂一般为2—3小时，面砂为4—5小时。机械化铸造厂间型砂调匀是在型砂调匀斗里进行，非机械化的手工造型车间是将混好的型砂堆放在轩间地面上，并用湿麻袋覆盖进行调匀。 型砂经混辗和调匀后会被压实，有的被压成团块。如果采用这种型砂直接造型，型砂的坚实度不均匀，透气性等性能差。因此，调匀后的型砂必须经松砂或过筛才能使用。在机械化的铸造车间一般采用圆棒式或叶片式松砂机进行松砂处理。在百机械化的手工造型车间，常用移动式松砂机或用筛孔为5—8毫米的筛子过筛。
+查看全文20 2020-04
覆膜砂铸造在铸造领域已有相当长的历史，铸件的产量也相当大；但采用覆膜砂铸造生产精密铸钢件时面临很多难题：粘砂（结疤）、冷隔、气孔。如何解决这些问题有待于我们去进一步探讨。 一、对覆膜砂的认识与了解（覆膜砂属于有机粘结剂型、芯砂） （1）覆膜砂的特点：具有适宜的强度性能；流动性好，制出的砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制造出复杂的砂芯；砂型（芯）表面质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可达CT7～CT9级；溃散性好，铸件容易清理。 （2）适用范围：覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可与其它砂型（芯）配合使用；不仅可以用于金属型重力铸造或低压铸造，也可以用于铁型覆砂铸造，还可以用于热法离心铸造；不仅可以用于铸铁、非铁合金铸件的生产，还可以用于铸钢件的生产。 二、覆膜砂的制备 1．覆膜砂组成 一般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑剂及特殊添加剂组成。 （1）耐火材料是构成覆膜砂的主体。对耐火材料的要求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂。对硅砂的要求是：SiO2含量高（铸铁及非铁合金铸件要求大于90%，铸钢件要求大于97%）；含泥量不大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥量规定小于；粒度①分布在相邻3～5个筛号上；粒形圆整，角形因素应不大于1.3；酸耗值不小于5ml。 （2）粘结剂普遍采用酚醛树脂。 （3）固化剂通常采用乌洛托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加流动性。添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能。 （4）覆膜砂的基本配比 成分 配比（质量分数，%）说明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原砂重 ，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 0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 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法覆膜、温法覆膜、热法覆膜三种，目前覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温度，然后分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却破碎和筛分而成。由于配方的差异，混制工艺有所不同。目前国内覆膜砂生产线的种类很多，手工加料的半自动生产线约有2000~2300条，电脑控制的全自动生产线也已经有将近50条，有效提高了生产效率和产品稳定性。例如xx铸造有限公司的自动化可视生产线，其加料时间控制精确到0.1秒，加热温度控制精确到1/10℃，并且可以通过视频时时观察混砂状态，生产效率达到6吨/小时。 ３．覆膜砂的主要产品类型 （1） 普通类覆膜砂 普通覆膜砂即传统覆膜砂，其组成通常由石英砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品和硬脂酸钙构成，不加有关添加剂，其树脂加入量通常在一定强度要求下相对较高，不具备耐高温，低膨胀、低发气等特性，适用于要求不高的铸件生产 （2） 高强度低发气类覆膜砂 特点：高强度、低膨胀、低发气、慢发气、抗氧化 简介:高强度低发气覆膜砂是普通覆膜砂的更新换代产品，通过加入有关特性的“添加剂”和采用新的配制工艺，使树脂用量大幅度下降，其强度比普通覆膜砂高30%以上，发气量显著降低，并能延缓发气速度，能更好地适应铸件生产的需要。该类覆膜砂主要适用于铸铁件中，中小铸钢、合金铸钢件的生产。目前该类覆膜砂有三个系列：GD-1高强度低发气覆膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气覆膜砂；GD-3高强度低膨胀低发气抗氧化覆膜。 （3） 耐高温(类)覆膜砂(ND型) 特点：耐高温、高强度、低膨胀、低发气、慢发气、易溃散、抗氧化 简介:耐高温覆膜砂是通过特殊工艺配方技术生产出的具有优异高温性能(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砂。该类覆膜砂特别适用于复杂薄壁精密的铸铁件(如汽车发动机缸体、缸盖等)以及高要求的铸钢件(如集装箱角和火车刹车缓；中器壳件等)的生产，可有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。目前该覆膜砂有四个系列：VND-1耐高温覆膜砂. ND-2耐高温低膨胀低发气覆膜砂 ND-3耐高温低膨胀低发气抗氧化覆膜砂 ND-4耐高温高强底低膨胀低发气覆膜 （4） 易溃散类覆膜砂 具有较好的强度，同时具有优异的低温溃散性能，适用于生产有色金属铸件。 （5） 其它特殊要求覆膜砂 为适应不同产品的需要，开发出了系列特种覆膜砂如：离心铸造用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆膜砂、防粘砂、防脉纹、防橘皮覆膜砂等。 三、覆膜砂制芯主要工艺过程 加热温度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的射砂压力，细薄砂芯选择较低的加热温度，加热温度低时可适当延长固化时间等。覆膜砂所使用的树脂是酚醛类树脂。制芯工艺的优点：具有适宜的强度性能；流动性好；砂芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性好，铸件容易清理。 1、铸型（模具）温度 铸型温度是影响壳层厚度及强度的主要因素之一,一般控制在220～260℃,并根据下列原则选定: （1）保证覆膜砂上的树脂软化及固化所需的足够热量； （2）保证形成需要的壳厚且壳型（芯）表面不焦化； （3）尽量缩短结壳及硬化时间，以提高生产率。 2、射砂压力及时间 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；压力过低时，易造成射不足或疏松现象。3、硬化时间：硬化时间的长短主要取决于砂型（芯）的厚度与铸型的温度，一般在60～120s左右。时间过短，壳层未完全固化则强度低；时间过长，砂型（芯）表面层易烧焦影响铸件质量。覆膜砂造型（芯）工艺参数实例：序号图号 壳厚（㎜） 重量（㎏） 铸型温度（℃） 射砂时间（s）硬化时间（s） 1 （导向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （阀体）DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100 四、覆膜砂应用中存在的问题及解决对策 制芯的方法种类很多，总的可以划分为热固性方法和冷固性方法两大类，覆膜砂制芯属于热固性方法类。任何一种制芯方法都有其自身的优点和缺点，这主要取决于产品的质量要求、复杂程度、生产批量、生产成本、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，尺寸精度要求高、形状复杂的砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例如：轿车发动机气缸盖的进排气道砂芯、水道砂芯、油道砂芯，气缸体的水道砂芯、油道砂芯，进气岐管、排气岐管的壳芯砂芯，液压阀的流道砂芯，汽车涡轮增压器气道砂芯等等。但是在覆膜砂使用中还常遇到一些问题，这里仅就工作中的体会略谈一二。 1、覆膜砂的强度和发气量的确定方法 在原砂质量和树脂质量一定的前提下，影响覆膜砂强度的关键因素主要取于酚醛树脂的加入量。酚醛树脂加入量多，则强度就提高，但发气量也增加，溃散性就降低。因此在生产应用中一定要控制覆膜砂的强度来减少发气量，提高溃散性，在强度标准的制订时定要找到一个平衡点。这个平衡点就是保证砂芯的表面质量及在浇注时不产生变形、不产生断芯前提下的强度。这样才能保证铸件的表面质量和尺寸精度，又可以减少发气量，减少铸造件气孔缺陷，提高砂芯的出砂性能。对砂芯存放，搬运过程中可以采用工位器具、砂芯小车，并在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可以减少砂芯的损耗率。 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湿度大，必须对砂芯存放期在工艺文件上加以规定，利用精益生产先进先出的生产方式减少砂芯的存放量和存放周期。各企业应结合自己的厂房条件和当地的气候条件来确定砂芯的存放周期。 3、控制好覆膜砂的供货质量 覆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，检查合格后方可入库。企业取样检测不合格时由质保和技术部门做出处理结果，是让步接受或向供应商退货。 4、合格的覆膜砂在制芯时发现砂芯断裂变形 制芯时砂芯的断裂变形通常会认为覆膜砂强度低造成的。实际上砂芯断裂和变形会涉及到许多生产过程。出现不正常情况，必须要查到真正的原因才能彻底解决。具体原因如下： （１）制芯时模具的温度和留模时间，关系到砂芯结壳硬化厚度是否满足工艺要求。工艺上所规定的工艺参数都需要有一个范围，这个范围需靠操作人员的技能来进行调整。在模具温度上限时留模时间可以取下限，模具温度在下限时留模时间取上限。对操作人员需要不断地培训提高操作技能。 （２）制芯时在模具上会粘有酚醛树脂和砂粒，必须进行及时清理并喷上脱模剂，否则会越积越多开模时会把砂芯拉断或变形。 （３）热芯盒模具静模上的弹簧顶杆，由于长期在高温状态下工作会产生弹性失效而造成砂芯断裂或变形。必须及时更换弹簧。 （４）动模和静模不平行或不在同一中心线上，合模时在油缸或气缸的压力作用下，定位销前端有一段斜度，模具还是会合紧，但在开模时动模和静模仍会恢复到原始状态使砂芯断裂或变形。在这种情况下射砂时会跑砂，砂芯的尺寸会变大。解决对策是及时调整模具的平行度和同轴度。 （５）在壳芯机上生产空心砂芯时，从砂芯中倒出尚未硬化的覆膜砂需要重新使用时，必须进行过筛并未用过的覆膜砂按３：７比例混合后使用，这样才能保证壳芯砂芯的表面质量和砂芯强度。
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什么叫淬火？ 钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。 淬火的目的： 1）提高金属成材或零件的机械性能。例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。 2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。 淬火冷却时，除需合理选用淬火介质外，还要有正确的淬火方法，常用的淬火方法，主要有单液淬火，双液淬火，分级淬火、等温淬火，局部淬火等。 钢铁工件在淬火后具有以下特点： ① 得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。 ② 存在较大内应力。 ③ 力学性能不能满足要求。因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火 什么叫回火？ 回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的zui后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为zui终处理。淬火与回火的主要目的是： 1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。 2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。 4）改善某些合金钢的切削性能。 回火的作用在于： ① 提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。 ② 消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。 ③ 调整钢铁的力学性能以满足使用要求。 回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性提高。回火温度越高，这些力学性能的变化越大。有些合金元素含量较高的合金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。这种现象称为二次硬化。 回火要求：用途不同的工件应在不同温度下回火，以满足使用中的要求。 ① 刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下进行低温回火。低温回火后硬度变化不大，内应力减小，韧性稍有提高。 ② 弹簧在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℃进行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好配合。 钢在300℃左右回火时，常使其脆性增大，这种现象称为首类回火脆性。一般不应在这个温度区间回火。某些中碳合金结构钢在高温回火后，如果缓慢冷至室温，也易于变脆。这种现象称为第二类回火脆性。在钢中加入钼，或回火时在油或水中冷却，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，便可以消除这种脆性。 在生产中，常根据对工件性能的要求。按加热温度的不同，把回火分为低温回火，中温回火，和高温回火。淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质，即在具有高度强度的同时，又有好的塑性韧性。 1、低温回火：150-250℃ ，M回，减少内应力和脆性，提高塑韧性，有较高的硬度和耐磨性。用于制作量具、刀具和滚动轴承等。 2、中温回火：350-500℃ ，T回，具有较高的弹性，有一定的塑性和硬度。用于制作弹簧、锻模等。 3、高温回火：500-650℃ ，S回，具有良好的综合力学性能。用于制作齿轮、曲轴等。 什么是正火? 正火是—种改善钢材韧性的热处理。将钢构件加热到Ac3温度以上30〜50℃后，保温一段时间出炉空冷。主要特点是冷却速度快于退火而低于淬火，正火时可在稍快的冷却中使钢材的结晶晶粒细化，不但可得到满意的强度，而且可以明显提高韧性(AKV值），降低构件的开裂倾向。—些低合金热轧钢板、低合金钢锻件与铸造件经正火处理后，材料的综合力学性能可以大大改善，而且也改善了切削性能。 正火有以下目的和用途： ① 对亚共析钢，正火用以消除铸、锻、焊件的过热粗晶组织和魏氏组织，轧材中的带状组织；细化晶粒；并可作为淬火前的预先热处理。 ② 对过共析钢，正火可以消除网状二次渗碳体，并使珠光体细化，不但改善机械性能，而且有利于以后的球化退火。 ③ 对低碳深冲薄钢板，正火可以消除晶界的游离渗碳体，以改善其深冲性能。 ④ 对低碳钢和低碳低合金钢，采用正火，可得到较多的细片状珠光体组织，使硬度增高到HB140-190，避免切削时的“粘刀”现象，改善切削加工性。对中碳钢，在既可用正火又可用退火的场合下，用正火更为经济和方便。 ⑤ 对普通中碳结构钢，在力学性能要求不高的场合下，可用正火代替淬火加高温回火，不仅操作简便，而且使钢材的组织和尺寸稳定。 ⑥ 高温正火(Ac3以上150～200℃)由于高温下扩散速度较高,可以减少铸件和锻件的成分偏析。高温正火后的粗大晶粒可通过随后第二次较低温度的正火予以细化。 ⑦ 对某些用于汽轮机和锅炉的低、中碳合金钢，常采用正火以获得贝氏体组织，再经高温回火，用于400～550℃时具有良好的抗蠕变能力。 ⑧ 除钢件和钢材以外，正火还广泛用于球墨铸铁热处理，使其获得珠光体基体，提高球墨铸铁的强度。 由于正火的特点是空气冷却，因而环境气温、堆放方式、气流及工件尺寸对正火后的组织和性能均有影响。正火组织还可作为合金钢的一种分类方法。通常根据直径为25毫米的试样加热到900℃后,空冷得到的组织，将合金钢分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。 什么是退火？ 退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的一种金属热处理工艺。退火热处理分为完全退火，不完全退火和去应力退火。退火材料的力学性能可以用拉伸试验来检测，也可以用硬度试验来检测。许多钢材都是以退火热处理状态供货的，钢材硬度检测可以采用洛氏硬度计，测试HRB硬度，对于较薄的钢板、钢带以及薄壁钢管，可以采用表面洛氏硬度计，检测HRT硬度。 退火的目的在于： ① 改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。 ② 软化工件以便进行切削加工。 ③ 细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。 ④ 为zui终热处理（淬火、回火）作好组织准备。 常用的退火工艺有： ① 完全退火。用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。 ② 球化退火。用以降低工具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的温度以上20～40℃，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。 ③ 等温退火。用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏体zui不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降低。 ④ 再结晶退火。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奥氏体的温度以下50～150℃ ，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。 ⑤ 石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加热到950℃左右，保温一定时间后适当冷却，使渗碳体分解形成团絮状石墨。 ⑥ 扩散退火。用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。 ⑦ 去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以下100～200℃，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。
+查看全文16 2020-04
一、变形的原因 钢的变形主要原因是钢中存在内应力或者外部施加的应力。内应力是因温度分布不均匀或者相变所致，残余应力也是原因之一。外应力引起的变形主要是由于工件自重而造成的“塌陷”，在特殊情况下也应考虑碰撞被加热的工件，或者夹持工具夹持所引起的凹陷等。变形包括弹性变形和塑性变形两种。尺寸变化主要是基于组织转变，故表现出同样的膨胀和收缩，但当工件上有孔穴或者复杂形状工件，则将导致附加的变形。如果淬火形成大量马氏体则发生膨胀，如果产生大量残余奥氏体则相应的要收缩。此外，回火时一般发生收缩，而出现二次硬化现象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马氏体化而进一步膨胀，这些组织的比容都随着含碳量的增加而增大，故含碳量增加也使尺寸变化量增大。 二、淬火变形的主要发生时段 1.加热过程：工件在加热过程中，由于内应力逐渐释放而产生变形。 2.保温过程：以自重塌陷变形为主，即塌陷弯曲。 3.冷却过程：由于不均匀冷却和组织转变而至变形。 三、加热与变形 当加热大型工件时，存在残余应力或者加热不均匀，均可产生变形。残余应力主要来源于加工过程。当存在这些应力时，由于随着温度的升高，钢的屈服强度逐渐下降，即使加热很均匀，很轻微的应力也会导致变形。 一般，工件的外缘部位残余应力较高，当温度的上升从外部开始进行时，外缘部位变形较大，残余应力引起的变形包括弹性变形和塑性变形两种。 加热时产生的热应力和想变应力都是导致变形的原因。加热速度越快、工件尺寸越大、截面变化越大，则加热变形越大。热应力取决于温度的不均匀分布程度和温度梯度，它们都是导致热膨胀发生差异的原因。如果热应力高于材料的高温屈服点，则引起塑性变形，这种塑性变形就表现为“变形”。 相变应力主要源于相变的不等时性，即材料一部分发生相变，而其它部分还未发生相变时产生的。加热时材料的组织转变成奥氏体发生体积收缩时可出现塑性变形。如果材料的各部分同时发生相同的组织转变，则不产生应力。为此，缓慢加热可以适当降低加热变形，zui好采用预热。 此外，由于加热中因自重而出现“塌陷”变形的情况非常多，加热温度越高，加热时间越长，“塌陷”现象越严重。 四、冷却与变形 冷却不均时将产生热应力导致变形发生。因工件的外缘和内部存在冷却速度差异，该热应力是不可避免的，淬火情况下，热应力与组织应力叠加，变形更为复杂。加之组织的不均匀、脱碳等，还会导致相变点出现差异，相变的膨胀量也有所不同。 总之，“变形”是相变应力和热应力共同所致，但并非全部应力都消耗在变形上，而是一部分作为残余应力存在于工件中，这种应力就是导致时效变形和时效裂纹的原因。 因冷却而导致的变形表现为以下几种形式： 1.件急冷初期，急冷的一侧凹陷，然后转为凸起，结果快冷的一面凸起，这种情况属于热应力引起的变形大于相变引起的变形。 2.由热应力所引起的变形是钢料趋于球形化，而由相变应力所引起的变形则使之趋于绕线轴状。因此淬火冷却所致的变形表现为两者的结合，按照淬火方式的不同，表现出不同的变形。 3. 仅对内孔部分淬火时，内孔收缩。将整个环形工件加热整体淬火时，其外径总是增大，而内径则根据尺寸的不同时涨时缩，一般内径大时，内孔涨大，内径小时，内孔收缩 五、冷处理与变形 冷处理促进马氏体转变，温度较低，产生的变形比淬火冷却要小，但此时产生的应力较大，由于残余应力、相变应力和热应力等的叠加容易导致开裂。 六、回火与变形 工件在回火过程中由于内应力的均匀化、减小甚至消失，加上组织发生变化，变形趋于减小，但同时，一旦出现变形，也是很难矫正的。为了矫正这种变形，多采用加压回火或喷丸硬化等方法。 七 、重复淬火与变形 通常情况下，一次淬火后的工件未经过中间退火而进行重复淬火，将增大变形。重复淬火引起的变形，经过重复淬火，其变形累加而趋于球状，容易产生龟裂，但形状相对稳定了，不再容易产生变形了，因此重复淬火前应增加中间退火，重复淬火次数应小于等于2次（不含初次淬火）。 八、残余应力与变形 加热过程中，在450℃左右，钢由弹性体转变为塑性体，因此很容易呈上升塑性变形。同时，残余应力在约高于此温度时也将因再结晶而消失。因此，快速加热时，由于工件内外部存在温度差，外部达到450℃变成了塑性区，受而内部温度较低处存在残余应力作用而发生变形，冷却后，该区域就是出现变形的地方。由于实际生产过程中，很难实现均匀、缓慢加热，淬火前进行消除应力退火是非常重要的，除了通过加热消除应力外，对于大型零件采用振动消除应力也是有效的。
+查看全文15 2020-04