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行业百（bǎi）科（kē）
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夹砂（shā）是一种“膨胀缺陷”，有“鼠（shǔ）尾”、“沟槽（cáo）”和“夹砂结（jié）疤（bā）”三种（zhǒng）形式，其特征（zhēng）是：铸（zhù）铁表（biǎo）面有夹着（zhe）砂子的细小纹路．条状沟槽以（yǐ）及结疤状凸（tū）起物高温铁水的（de）冲刷和烘烤的（de）热作用使砂型发生水分迁（qiān）移和体（tǐ）积膨胀，致使表层翘起，挑起和（hé）开裂（liè），这（zhè）就（jiù）是夹砂形成的机理。 1、制型砂的（de）质量 型（xíng）砂的质量必须控制。在（zài）这方面防止夹砂的对策（cè）有：选用粒度分散（sàn）、形状不规则的原砂，湿型采用钠（nà）质膨（péng）润（rùn）土或（huò）对钙质膨润土进行活（huó）化处理（lǐ），适当增加膨润土的用量和减（jiǎn）少型砂的含水量，加入（rù）适（shì）量的煤（méi）粉、重油（yóu）、沥（lì）青粉、细（xì）木（mù）屑（xiè）等“缓冲剂”、去除旧砂中的（de）粉（fěn）尘（chén）、保证型砂的（de）混（hún）辗质量等。 2、选（xuǎn）择合理的造型工艺 造（zào）型工艺是否（fǒu）合（hé）理对铸件产生夹（jiá）砂有很大（dà）影（yǐng）响。铸件的浇铸时（shí）间和浇铸（zhù）位置、铁水（shuǐ）的上（shàng）升速度、铸型的种类等必须选（xuǎn）择（zé）适（shì）当。 （1）采用快速浇铸 砂型的表面（miàn）总是（shì）要发生膨胀的， 因此防（fáng）止（zhǐ）夹砂的决定因素是（shì）铁水是（shì）否能迅速覆盖和触及砂型的表面，并对（duì）砂（shā）型产生一定（dìng）的（de）压力。快速浇注（zhù）能使铁水在铸件产生夹砂的“临（lín）界时问”之前充满铸型（xíng），不给（gěi）予砂型产生膨胀和（hé）形成（chéng）高水区（qū）的充分时间。有（yǒu）人用高（gāo）速（sù）摄影机观察（chá）到：如（rú）果上砂型受烘烤后在局（jú）部（bù）发生垂下的瞬（shùn）间，铁（tiě）水（shuǐ）能（néng）立刻触及（jí），则（zé）铁水有可能把垂下的（de）砂块托回原处。由此（cǐ）可（kě）见， 快速浇铸能利用铁水的压力来对付砂（shā）型（xíng）的膨胀（zhàng）。 浇铸速度的快慢（màn）主要取决于浇口截面的大小。灰铸铁件浇口截面如（rú）用下面的简易计算公式计（jì）算，能实现快（kuài）速浇注。 平面较大的铸件（jiàn）M取0.8~1.2；平面很大、薄壁（bì）的铸件取（qǔ）1.2~1.5；湿型件宜取中、上限。 生产实践征实，上（shàng）述公式是可靠的，如（rú）果铸（zhù）件存（cún）在夹砂缺陷，必须（xū）检查该铸件所用的浇口截面（miàn）积是否在（zài）“快浇”的范（fàn）围之中（zhōng）。对于大平面的铸件宜用尺（chǐ）寸较大的浇（jiāo）口（kǒu）杯，多道薄片状（zhuàng）的（de）内浇口或是缝隙浇口（kǒu）．使铁水迅速（sù）、平稳、不间断地盖住所浇到的（de）平面，避免砂型局部过热。浇口比例常（cháng）用半封闭或开放式。 （2）提高铁水的上升速度（dù） 铁水在砂型（xíng）中应（yīng）有较高的上升速度，以减低上砂型（xíng）受烘烤的（de）程度铁水的上升速度（dù）与（yǔ）浇注方案有关。自下而（ér）上充型的倾斜浇铸（zhù）方法（一般倾（qīng）斜3°--15°）。能避（bì）免（miǎn）分散的铁水流（liú），利于（yú）砂型（xíng）的（de）排气、减（jiǎn）少铁（tiě）水对砂型的热幅射和（hé）提高铁水的（de）上升速（sù）度。而（ér）平（píng）傲（ào）立（lì）浇的工艺则更能显（xiǎn）著提高铁水的（de）上升速度。 （3）选用恰当（dāng）的浇铸位置 铸件的浇铸位置必（bì）须（xū）有（yǒu）利于铁水平稳充型和型腔气体的排除，否则（zé），会（huì）导（dǎo）致夹砂的（de）缺陷。 （4）采用（yòng）适宜的铸型 根据铸（zhù）件的大（dà）小（xiǎo）选择适宜的铸型。湿（shī）型一般适用于（yú）小件和平面不大、壁不厚的中件对于（yú）中、大的板类和厚壁件宜采（cǎi）用表（biǎo）干型和千型（xíng）。一些（xiē）大（dà）型平（píng）板可用（yòng）热膨（péng）胀小、导热性（xìng）好和热容量高和石墨粉砂或耐火（huǒ）砖作下型，既能重复（fù）使（shǐ）用（yòng），又能有效地防止（zhǐ）夹砂。 （5）增加（jiā）砂（shā）型的排气 及时地排除型（xíng）腔的水蒸（zhēng）汽及其它气体能有利于铁（tiě）水（shuǐ）的快速充填（tián）和（hé）减轻（qīng）高温气流（liú）对砂表层的起拱作用，有益于降低水分凝聚区的水量和（hé）使其位置内移。因此在砂型上多（duō）放明（míng）出气冒（mào）口（kǒu），分散排气是十分（fèn）重（chóng）要的。 3、确保砂型（xíng）的制（zhì）造质（zhì）量（liàng） 砂型的（de）制造质量涉及产生夹砂的“临界时间”。如何精（jīng）细地造（zào）型，提高砂型的整体强度（dù），是防止夹砂的关键。 （1）舂砂要紧实（shí）和均匀（yún） 砂型应（yīng）舂得紧实均匀，避免局（jú）部过紧和分层。湿型不要求（qiú）过高（gāo）的紧实度，而表干型和下型应有足够的紧实度。大型铸铁件（jiàn）防（fáng）止夹砂的经验（yàn）是：“人工用直径（jìng）10-15 mm粗的（de）钢钎都无法（fǎ）插进砂型”。由此可见防（fáng）止夹砂要注重砂型的刚性（xìng）当然增（zēng）加砂型紧（jǐn）实度会影（yǐng）响砂型排（pái）气，与之相应（yīng）的重要手段是多扎气眼， 并（bìng）尽可能（néng）接近（jìn）砂型表层造型（xíng）时（shí）要注意（yì）砂箱的箱带和（hé）挂钩（gōu）不能离型面太近（jìn），芯骨也不（bú）能距砂芯表（biǎo）面过近，因为（wéi）会引起舂砂（shā）不均（jun1）舂砂时首层（céng）填砂不（bú）可过薄（báo），特（tè）别是在模型（xíng）表层木板较薄时，木板的弹性会（huì）使砂型分层。刮板的造型操作要特别小心（xīn）， 以墁刀削砂成型为主，刮板刮砂时不（bú）能过分用力， 以免（miǎn）使砂型分层。 （2）细心（xīn）修型和上好涂料（liào） 修型时不（bú）能过度地修磨砂型， 这（zhè）样易把水（shuǐ）分引到砂型表面，形（xíng）成硬块（kuài）且与本体分离。砂型损坏之处要（yào）划（huá）毛后修补，不宜刷（shuā）水（shuǐ）过多。浇（jiāo）口附近、凸台边缘（yuán）、大平面及（jí）铁水断续流经的部位应插（chā）钉加固。插钉呈梅花状，使砂型有一个（gè）整体（tǐ）的强度。涂料（liào）是砂型的保护层，要上好。修型后宜让（ràng）砂（shā）型阴（yīn）干一段时间再（zài）上涂料，以利（lì）涂料的渗透。涂料刷两遍，上浓（nóng）涂料，并用墁刀（dāo）压一（yī）遍，第二（èr）遗上较稀一点的涂料。 （3）控制烘干范围 砂型干燥不好也（yě）容易（yì）产生夹（jiá）砂。为此砂型应（yīng）有正确的烘（hōng）干范围。干燥炉（lú）开始不能升温过快，否则会使（shǐ）砂型外层（céng）存在较（jiào）大的温（wēn）度差，以（yǐ）致开裂（liè）。保温（wēn）要有（yǒu）充裕的时（shí）间，以确保砂型烘干透彻。配箱后应尽快浇注（zhù）， 以免（miǎn）返潮。 4、搞好（hǎo）浇铸工艺（yì）和操作 为了防止夹砂缺陷，在（zài）浇铸工（gōng）艺方面，应在（zài）保证不（bú）出现（xiàn）其它（tā）缺（quē）陷的前提下，力求用较低（dī）的浇铸温度，在浇铸操作上，应避免（miǎn）断流和尽量用较快的速度（dù）浇铸。
+查看全文27 2020-04
对目前（qián）国内精铸行业中广（guǎng）泛应用的4种制壳工艺的（de）特（tè）点进（jìn）行了（le）分析对比（bǐ）。从精铸件（jiàn）质量比较，水（shuǐ）玻璃型壳较差（chà），复合型壳、硅（guī）溶胶-低温蜡型壳次之，硅溶胶一中温蜡型（xíng）壳zui好。而从制壳成本比较，水玻璃型壳zui低，硅溶胶（jiāo）一中（zhōng）温蜡型壳zui高。对这（zhè）4种制壳（ké）工（gōng）艺分别提出了改进措（cuò）施（shī）。 目（mù）前国内（nèi）精铸件（jiàn）生产中广泛（fàn）采用的制（zhì）壳工艺有以下4种： A．水（shuǐ）玻璃型壳； B．复（fù）合（hé）型（xíng）壳； C．硅溶胶（jiāo）型壳(低温蜡)； D．硅溶胶型壳(中温（wēn）蜡)。前3种方（fāng）案均使（shǐ）用低温（wēn）蜡（là）(模)。 我公司4种工艺兼有，以充分满（mǎn）足（zú）市（shì）场（chǎng）对精铸件质量、价位（wèi）的不同需（xū）求、增加（jiā）市场竞争力和适应力。 1、水玻璃型壳 这一工艺在国内已有（yǒu）近50年的生（shēng）产（chǎn）历（lì）史，其厂点数至今（jīn）仍占我（wǒ）国精铸（zhù）厂家的75%以上（shàng）。经过精（jīng）铸界同仁个半世纪的（de）不懈（xiè）努力，水玻璃（lí）型壳（ké）工（gōng）艺（yì）的应用和研究已（yǐ）达到了（le）很高水平。 多年（nián）来由（yóu）于（yú）背层型壳耐火材料的改进和新（xīn）型硬化（huà）剂（jì）的（de）推广（guǎng）应用，水玻（bō）璃型壳强度有了成倍（bèi）增长。铸件表面质（zhì）量、尺寸精度及成（chéng）品率有（yǒu）了很大提高，目前仍占很大的市（shì）场（chǎng）份额，并替代国外砂铸件（jiàn）成批出口。 低廉的成本、zui短的生产周期（qī）、优良的脱壳性能（néng）及高透气性至今仍（réng）是其他任何（hé）型壳工艺所不及的优点。但铸件的质（zhì）量，包括表面粗糙度、缺陷数量、尺寸（cùn）精度、成品率、返修（xiū）率等均比其他（tā）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（gāo），型壳高温强度（dù）、抗蠕变能力远不及硅溶剂型壳（ké）(只有它的1/30-1/50)。加之面层耐火料（liào）采用了价低质（zhì）次、粒度级配（pèi）不良的石英砂(粉)，硬化剂至今仍（réng）限于（yú）使用（yòng）氯化氨，因（yīn）而必然不能获得高（gāo）质（zhì）量的（de）精铸（zhù）件（jiàn）。 (2)型壳生（shēng）产条（tiáo）件差，缺乏严格（gé）的生产过程及参数的控制。由于（yú）硬化剂的强腐蚀性，除尘（chén）设备（bèi）的简陋（lòu），很少车间有恒温、恒湿、除尘的生（shēng）产环境。影响（xiǎng）型壳和铸件质量的涂料配制、硬化、风（fēng）干、脱蜡等（děng）工序，极少按（àn）行业规定的操作规范严格控制。如定期检（jiǎn）测涂（tú）料粘度（dù）、涂（tú）片重、硬化剂浓度、pH值等。型（xíng）壳风干处（chù）的温（wēn）度、湿度、风速等更（gèng）是不（bú）加控（kòng）制（zhì），故（gù）常在高（gāo）、低（dī）温或（huò）梅雨（yǔ）季节发生批量报废（fèi）的质（zhì）量事故。总之，大部分工厂停留在手工作坊（fāng）阶（jiē）段（duàn），靠技艺（yì）而不是靠科学的质量管理进行生产。这是水玻璃型壳（ké）数（shù）十年（nián）来铸件质（zhì）量不稳定（dìng）、废（fèi）品率、返（fǎn）修（xiū）率高的重要原因（yīn）之一（yī）。 1.2改进（jìn）方向（xiàng） (1)采用高纯度的硅（guī）微粉(脉（mò）石英)代替常用（yòng）的低品位的石英砂粉作面层耐火材料（liào），并应用“双峰”型粒度级配的圆形石英粉配制面层（céng）涂料。不（bú）仅可提高面层型壳的热化学稳定（dìng）性，而且可（kě）以获（huò）得高粉液比涂料。我（wǒ）厂（chǎng）用（yòng）模数为3.4、密（mì）度为1.28g/cm3的水（shuǐ）玻璃配料，粉液比可达到1.4。硅微粉（fěn）的技（jì）术要求见。 经湿（shī）法球磨、单（dān）槽沉（chén）淀、磁选及离子高纯水（shuǐ）处理，自然（rán）形成圆（yuán）形（xíng），双峰（fēng）粒度级配，这种高纯低（dī）杂质（zhì）的粉粒（lì），比（bǐ）人工级配更理想。已在（zài）我公司实际应（yīng）用，效果良好。 (2)加强制壳（ké）工序的现场质（zhì）量（liàng）管理，按行业标（biāo）准操（cāo）作。同时应将涂料、撒砂、硬（yìng）化场地与型壳干燥间隔离。后者控制温度（dù）、湿（shī）度，前（qián）者加强除尘（chén）、防腐，从而有（yǒu）利于型壳（ké）质量的稳定及改善操作（zuò）环（huán）境。 (3)采用石英-硅溶胶型（xíng）壳代（dài）替一、二（èr）层石（shí）英（yīng）-水（shuǐ）玻璃型壳，彻底取消（xiāo）面层和过（guò）渡层的水玻璃及氯化（huà）氨硬化剂。计（jì）算表明（míng）铸件（jiàn）成本仅增加0.46元/kg，而制壳生产周期（qī）与水玻璃型壳基本相同。 2、复合型壳 为（wéi）克服上述水（shuǐ）玻璃型壳的（de）缺点，目前不少工厂（chǎng）将一、二层改（gǎi）用锆英石及莫来石-硅溶（róng）胶型（xíng）壳（ké）。背层仍（réng）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（lí）低（dī）成本、短周期的优（yōu）点的一种改进方案（àn）。与水玻（bō）璃型（xíng）壳相比，其铸件（jiàn）表面（miàn）质（zhì）量有了很大提高，表面粗（cū）糙度降低、表面缺陷减少（shǎo）、返修率下降。可应用于不锈钢、耐热钢等（děng）高合（hé）金钢。生产周期则（zé）比低温蜡-硅溶胶型（xíng）壳短得多，与水玻璃型壳相近。 2.1存在的主要问（wèn）题（tí） (1)由于（yú）背层保留了水玻璃粘结（jié）剂，故其型壳整体高温强度、抗蠕变能力比（bǐ）硅溶胶型壳低。其型焙（bèi）烧温度只限于950℃以下（xià）。900℃以（yǐ）后型壳变形量增加了30%。而硅溶（róng）胶型壳焙烧温度（dù）可（kě）达1000-1200℃，在1000℃以前型壳不变形。故复（fù）合型壳浇注的铸件尺寸精度(包（bāo）括形位公差)均比不（bú）上硅（guī）溶胶型（xíng）壳。往往在（zài）浇注大型（xíng）(10kg以上)铸件时要采取增加硅（guī）溶胶型壳层数（shù）的方法(一般至少增加2层)以求获得（dé）高的高温强度及防止铸件（jiàn）变（biàn）形。 (2)由于型壳（ké）前2层是（shì）影响型壳（ké）透气（qì）性的主因，由水玻璃型壳改为（wéi）硅溶（róng）胶后，型壳的（de）整体透气性大（dà）幅降低，在（zài）焙烧温度较（jiào）低、保温时间不（bú）够长时，常会造（zào）成铸（zhù）件（jiàn）气孔及浇（jiāo）不足、冷隔等缺陷，故复合型壳较难应用（yòng）于（yú）薄（báo）壁(δ≤3mm)件、小件及特小件(小于50g)。又因型壳高温强度不（bú）及硅（guī）溶胶型壳，更易造成上述（shù）废品。总之（zhī），复（fù）合型壳（ké）的透气性不如水玻（bō）璃型壳也不（bú）如硅溶胶（jiāo）型壳。 (3)复合型壳铸件质量稳定（dìng）性比水玻（bō）璃好（hǎo），但远（yuǎn）不如硅（guī）溶胶型壳。其背层仍保（bǎo）留水玻璃粘结剂，为降低成本仍（réng）采用价格（gé）较低（dī）、质量（liàng）不稳定（dìng）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壳相（xiàng）同，导致铸件质量稳定性差。尤其是（shì）10kg以上（shàng）的大件及1kg以下的小件，废（fèi）品率及返修（xiū）率均比硅（guī）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（shuǐ）玻璃（lí）型壳的（de）4.5倍，若背层（céng）采用莫来石砂粉，其（qí）型壳（ké）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（běn）低的优势并不明显。 (5)复合型壳不能（néng）使用中温蜡料。中温蜡不能使用热（rè）水脱蜡。在高压（yā）釜中脱蜡时（shí），由于高温、高压(170℃，0.7MPa)中温蜡液（yè）会（huì）与（yǔ）背层中的水（shuǐ）玻璃及（jí）残留硬化剂产生（shēng）剧烈的皂（zào）化反应(白色（sè）泡沫状皂化物)，不经回收（shōu）处理无法回用。而硅溶胶型壳（ké），则可（kě）以应用低、中温蜡（là），无此弊病（bìng）。 综上所述，复合型壳是水玻璃（lí）型壳的改进（jìn），在铸件（jiàn）表面质量（liàng）、成品率及（jí）返修率方面比前者优越，但与硅溶胶（jiāo）型壳仍有本（běn）质差别。除生（shēng）产周期较（jiào）短，制（zhì）壳成本（běn）稍低之外（wài）其（qí）铸件质量（liàng）及稳定性（xìng）不及硅（guī）溶胶型壳。 2.2改进方向 (1)采用石英代替锆英砂用（yòng）于面层（céng）型（xíng）壳耐（nài）火材料。铸件（jiàn）表面（miàn）质（zhì）量不完全取决于面层型壳耐火（huǒ）材料，而与粘结剂有密切关系，也（yě）与蜡料有关（guān）(蜡模表面粗糙（cāo）度、皂化物残留等)。复合型壳只能采用低温蜡（là），大（dà）部分应用于（yú）表面（miàn）粗糙度中等(Ra=6.3-12.5)、尺寸（cùn）精（jīng）度不甚（shèn）高（gāo）(CT4-CT6)的精铸件，实践证明采用石英-硅溶胶面层代（dài）替锆（gào）英石-硅溶（róng）胶是完全可行的。 这一措（cuò）施使每t铸件（jiàn）型（xíng）壳（ké）成（chéng）本由原4150-4830元（yuán）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（bèi）层制壳的质量管理及（jí）环境（jìng）改善(详见本文（wén）1，2节)。 (3)背层应当采用质量稳定、高温性能优良（liáng）而成本相对低廉（lián）的耐（nài）火材料，同时要兼顾与面层型（xíng）壳（ké）耐火材料膨胀率相匹配。推荐下（xià）列2种常用的背层材（cái）料。 ①耐火粘土-石英粉涂料(各50%)，撒颗粒砂(耐火砖废（fèi）料破碎过筛而制成)，其优点是来源广、价格低，其型壳高（gāo）温强度（dù）和抗蠕变能力均高于（yú）莫来石、铝（lǚ）矾土。价格仅为铝矾土的1/2-1/3。它适用于锆英石（shí）或石英石作面层的复合型壳（ké）。 ②耐（nài）火粘土-颗粒粉涂（tú）料(体积比为（wéi）3：7)，撒颗粒砂（shā）。此方案只（zhī）适用（yòng）于锆英（yīng）石复合型壳。有些工（gōng）厂复合（hé）型壳背层采用莫（mò）来石砂粉或铝矾土，其（qí）涂料（liào）性（xìng）能较（jiào）稳定，壳（ké）薄、易焙烧，但成本过高且其型壳高温（wēn）性（xìng）能不及上2种型壳。铝矾土（tǔ）脱壳性能（néng）较差。至于废陶（táo）瓷器（qì）皿、硫（liú）璃瓦、地砖（zhuān）等破碎而成的材料价格虽低，但（dàn）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（zhù）后(尤其（qí）是（shì）厚大件)脱壳困难，不宜（yí）采用。 3、硅溶（róng）胶（jiāo）（低温蜡）型壳 这一（yī）工艺符（fú）合国情（qíng），在铸造1kg以上，特别是5kg以上中大件铸件（jiàn）时，具有更大的适应性和优越性(与中温蜡（là）相（xiàng）比（bǐ）)。 一般来说（shuō），中大铸件的质量要求，特别是表面粗糙度、尺寸（cùn）精度以及（jí）形位公差的要求不会（huì）太高，采用高熔点（diǎn）中温（wēn）蜡并无必要。中温（wēn）蜡需要高压(大于6-7MPa)或液态（tài）蜡压注（zhù）蜡模（mó），设备投（tóu）资（zī）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（bèi）简单，而蜡模表面粗糙度（dù）相差不大。 这一工艺比复合（hé）型壳质量（liàng）稳定（dìng），尤其是铸件尺寸精度高，因它没有水玻璃存在，型（xíng）壳高温（wēn）性能好（hǎo），在1000-1200℃焙烧后型壳透（tòu）气性高，抗（kàng）蠕（rú）变能力强，既可适用（yòng）于薄壁件（jiàn），复（fù）杂结构（gòu）的中小件，又可（kě）生产重达50-100kg的特大件，如水泵、叶轮、导流壳、泵体、球阀体（tǐ）、阀板（bǎn）等（děng）。对于薄（báo）壁中小件或大件可以采用叉壳或抬壳在炉前（qián）直接浇注，更（gèng）可获得高成品率。 3.1存在问题 (1)由于（yú）采用低温蜡，大部分型壳（ké）在水中脱蜡，难免有皂化物残（cán）留进入（rù）型壳（ké）中（zhōng）(尤其是复合型壳及水玻璃（lí）型壳同时脱蜡时)易产生铸件表面夹杂，返修（xiū）率稍高（gāo），这是其缺（quē）点之（zhī）一。 (2)制壳生产周（zhōu）期长是它的zui大缺点和不足，尤其在生产大件，有深（shēn）孔、深槽件时，每层（céng）干燥常要（yào）24-48h。以50kg双流道叶轮为（wéi）例，常须10-15d 制壳时间，稍（shāo）有未干透（tòu）之死角（jiǎo），在水脱蜡时（shí）会造成（chéng）硅溶胶回溶，型壳裂纹。 (3)硅溶胶型壳(低（dī）温蜡)型壳成本较水玻璃型壳（ké）高5倍(每t铸（zhù）件制壳成（chéng）本为5000元)，比复合型（xíng）壳高17%。铸件成本相应较高。 3.2改进方（fāng）向 (1)为防止（zhǐ）因（yīn）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（yì）产生铸件皂化物（wù）夹（jiá）杂缺陷应采取以下措施（shī）。 ①采用蒸气脱蜡（là）(蒸气压力0.2-0.4MPa，温度120-130℃)代（dài）替水（shuǐ）脱蜡，不仅可（kě）以防止皂（zào）化物夹杂而且型（xíng）壳不（bú）易产生裂（liè）纹，对铸件的质量（liàng）稳定更有保障。 ②若采用热水脱蜡，应在水（shuǐ）中加（jiā）人体积分数为1%-3%的工业盐酸，脱蜡（là）后再用含盐酸的热水冲洗每组（zǔ）型（xíng）壳以减（jiǎn）少皂化物残留。尽可能不（bú）要与水玻璃型壳、复合型壳共（gòng）用同一槽水脱蜡，也可更换水液，单独集中脱蜡，以减少皂化（huà）物入壳。 ③回收（shōu）蜡处理可用盐酸的（de）体积分数为3%-5%的酸化（huà）水，沸腾及沉淀时间要足够（gòu）长。冬季硬化水（shuǐ）温度低，水玻璃及复合型壳中Na2O的残留量高，蜡（là）料皂化也较严重，应多加盐（yán）酸处理回收蜡，减（jiǎn）少（shǎo）皂化物。蜡料处理后（hòu），及时补（bǔ）加硬（yìng）脂酸也很（hěn）重（chóng）要。 (2)为缩（suō）短制（zhì）壳生产周期，可采用（yòng）“快干硅溶胶（jiāo）”制壳，此（cǐ）工艺已日（rì）渐成熟，其各层（céng）型壳干燥时间可缩短1/2以上。小件（jiàn）各层(除（chú）zui后层外)干燥仅（jǐn）须3h，制壳时间由原63h缩（suō）短为24h。中大件也（yě）较一般硅（guī）溶胶缩短（duǎn）50%。而其市场价只提（tí）高20-30%，完全可由（yóu）场（chǎng）地、电耗的减少（shǎo）及生产率的提高来弥补。快干硅溶胶（jiāo）的（de）推（tuī）广应用是硅溶胶制壳工艺的改（gǎi）革（gé）必（bì）由之路，将会（huì）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（shì）采用石英石代替锆（gào）英（yīng）石作面层型壳耐火材料。目前锆（gào）英石耐火材料占整个硅溶胶制壳成本（běn）的60%，改用石英（yīng）后每t铸件制壳成（chéng）本由5000元降（jiàng）为2210元，下降55.8%。中（zhōng）大（dà）件可采用（yòng）熔融石英砂(粉)取代锆英砂(粉（fěn）)已逐步在推广（guǎng）应用。 4、硅（guī）溶胶（中温蜡）型壳 这是国际上通用的精铸件生产工艺（yì），它具（jù）有zui高（gāo）的铸件（jiàn）质量、zui低的返修率，特别适（shì）合于表面粗糙度要求高(Ra0.8-3.2)，尺（chǐ）寸精度高(CT3-CT5级)的中小件、特小（xiǎo）件(2-1000g)。但由于设备（bèi）及成本***，较（jiào）少（shǎo）应用于中大件(5-100kg)。 4.1存在（zài）问（wèn）题 (1)成本（běn）高（gāo），其型（xíng）壳生（shēng）产成（chéng）本是水玻璃（lí）型壳的8倍。比（bǐ）低温蜡-硅（guī）溶胶型壳也高出25%。主要原因是其（qí）制壳、蜡（là）模材料成本高，且设备耗电也（yě）大（dà）得多（duō），设（shè）备投资也大。 (2)生产周期与低温蜡（là）-硅溶胶型（xíng）壳相同（tóng），比水玻璃及复合型壳长得多（duō）。 (3)生产5-50kg的中大件往往要采用中温（wēn）液态蜡(65-70℃)及高压(4.0-7.0MPa)注蜡，厚壁蜡模易缩凹，铸件（jiàn）尺寸精度并不太高，中大（dà）件对尺（chǐ）寸精（jīng）度、表面粗糙度要求（qiú）也没有小件那么高，故中（zhōng）大件较（jiào）少（shǎo）采用（yòng）硅溶胶(中温（wēn）蜡（là）)型壳（ké）。 4.2改（gǎi）进方向（xiàng） (1)为（wéi）降低成本，保证质量，在解决了石（shí）英对中（zhōng）温蜡润湿性很（hěn）差的难题后，采用石英石或熔融（róng）石英代（dài）替锆英（yīng）石无疑是一（yī）方向。熔融石英（yīng）其热膨胀系（xì）数仅为（wéi）5×10-7/℃，且其价格只有锆英石（shí）的1/6。在国（guó）外，熔融石英已逐步在扩大（dà）应用范（fàn）围。 (2)采（cǎi）用快干硅溶（róng）胶缩短制（zhì）壳周期是国内外同行（háng）共同努力的方向(见前述)。 (3)研（yán）制国（guó）产的中温（wēn）蜡或改进石蜡（là）一硬脂酸（suān）低温蜡是我国精铸界的重要（yào）任务。如何解决（jué）国产（chǎn）中温蜡（là）或改进型的（de）低温蜡回收处理的（de）难题，使其在生产中能长期（qī）保持蜡料性能不变化是（shì）能否（fǒu）推广应用的关键。 5、结束语 (1)各种型壳工（gōng）艺有（yǒu）其不同的适用对象，选择的（de）依据是：铸（zhù）件的质量要求、价位及交货（huò）期。综合考虑，正确选用zui经济合理的（de）制壳工艺方案是保证生产（chǎn）优质、低成（chéng）本铸件的基（jī）础。 (2)水玻（bō）璃（lí）型壳（ké）虽有（yǒu）不（bú）少优（yōu）点（diǎn）但粘结（jié）剂本身固有的缺（quē）点使铸件质量难（nán）以提（tí）高，质量稳定性也差。今（jīn）后将会（huì）逐步被复合型壳，尤其是（shì）成本低（dī）的石英一（yī）硅溶（róng）胶复合壳所取代。 (3)硅溶胶是（shì）理想的粘（zhān）结剂，其型壳质（zhì）量高，铸件（jiàn）质量（liàng）稳（wěn）定，返修率低，是今后的发展方（fāng）向。石英石、熔融石英耐火料在面层型壳中的应（yīng）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（kè）服了这2点（diǎn）不足，硅溶胶型壳(低（dī）温蜡或中温（wēn）蜡)将在我国精（jīng）铸界得到广泛应用（yòng），毕竟高的（de）铸件质量是zui重要的指标。
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1、铸件“桔皮”缺陷的特征 铸件“桔皮”是生产中（zhōng）反（fǎn）复出现的一种铸（zhù）造缺陷，它对（duì）铸（zhù）件质量的（de）影响较大，缺陷出现（xiàn）在铸（zhù）件肥（féi）厚部位、热节及（jí）内浇道附近以（yǐ）及受热集中而（ér）冷却又慢的部位。铸件表面有微凸的小圆斑，呈“眼圈”状，这些（xiē）表面粗糙，看起来象“桔子皮”的（de）斑（bān）点，在多种铸件中反（fǎn）复（fù）出现，有时整批铸件（jiàn）均有，其在每个（gè）铸（zhù）件上（shàng）的数（shù）量少则几（jǐ）个，多（duō）至整（zhěng）个平面；小（xiǎo）圆斑有（yǒu）的（de）较大，有的小至麻点；有时是单个分散的，有时也呈密集的片（piàn）状凸起物，高（gāo）出（chū）铸件0.4-0.6mm，直（zhí）径3-5mm。据（jù）我公司统计，废品中的15%是（shì）“桔皮”缺陷造成的，而（ér）且碳钢件产生桔皮缺陷的机（jī）会更多一（yī）些。 2、“桔皮”缺（quē）陷产生的原因分析 导致“桔皮”产生的根本的原因是涂料（liào）表面堆积（jī）、硬化（huà）不充分（fèn）。型壳（ké）在（zài）焙烧（shāo）后，其表面上形成黄色或黄绿色玻璃体，浇注后与钢液反应（yīng）而形成（chéng）硅酸盐瘤粘附于铸件表面（miàn）。单（dān）纯地（dì）延（yán）长硬化时间，无助于zui终（zhōng）解决“桔皮”问题。通（tōng）过实践（jiàn），有以（yǐ）下几方面的原因。 2.1原材料方面的（de）影响 众所周知，水玻（bō）璃涂料的粉液比低，粉料分布不均匀。水玻璃的（de）模数愈高（gāo），密度愈大（dà），则涂料的粉液比愈（yù）低（dī），粉料的（de）分布愈不均匀，也（yě）zui不（bú）易充分（fèn）硬化。 (1)水玻璃的影响 水玻璃的模（mó）数（shù）、密度以及杂质的多少对（duì）涂料的流动（dòng）性影响极大。随（suí）着模数的增（zēng）大，水玻璃中亚胶粒（lì）子比例增加，其粘度会（huì）随（suí）之增加，涂料（liào）的流变性恶（è）化（huà），当模组涂挂时极易在表（biǎo）层造成局部涂（tú）料堆积。 水玻璃（lí）参数不一致对涂料性能的影响是很大（dà）的（de），这一点（diǎn）很容易被忽视。参数的（de）不一致性表现在两个方面。 其一是模（mó）数的不一致性，刚进厂（chǎng）的水（shuǐ）玻璃（lí）只有经过长时间的静置扩散(分散)后才能（néng）使同一批模数趋（qū）于一致，达（dá）到稳定的分散状（zhuàng）态；这一过程所需时间在一星期以上，如果急于（yú）使用则不可能获得理想的涂料流变性能（néng）。 其二是溶液密（mì）度的（de）不一致性，在配涂料前通常要对水玻（bō）璃溶（róng）液的密度（dù）进行（háng）调整，应该特别（bié）注意加水（shuǐ）搅拌后马上（shàng）测得（dé）的密度（dù）是不真实的，因为液体分散稳定的过（guò）程尚未完（wán）成（chéng），与所希（xī）望的密度有一定的误差，据（jù）此配（pèi）制（zhì）的涂料，其粘度和流动性都有误（wù）差。 (2)耐火粉料的影响 耐火粉料颗粒的（de）分布和形（xíng）状对涂料流变性的影响较大（dà），双（shuāng）峰（fēng）粉涂料具有较好（hǎo）的流变性是（shì）大家公认的；但（dàn）即便是（shì）粒度分布基本相同的双峰（fēng）粉，当（dāng）耐火粉料颗（kē）料形状分别为（wéi）多角、尖角和片状（zhuàng）的粉配制涂（tú）料（liào）时，在（zài）粉液比和（hé）水（shuǐ）玻璃模数相同的条（tiáo）件下其流（liú）变性也会有很（hěn）大（dà）的差（chà）异。 当粉料形状越（yuè）接近片状时，其（qí）比表面积也越大，颗粒（lì）间（jiān）的摩擦力和作用力（lì）增大，涂（tú）料的（de）粘度将（jiāng）大于多角（jiǎo）形的粉（fěn）料。 (3)水玻璃密度和粉液比（bǐ）的综合影响 水玻璃密度和粉液比的变（biàn）化对表层涂料（liào）流变（biàn）性的影（yǐng）响是（shì）非常直观的，水玻璃密度（dù）和粉液比（bǐ）过大时涂料（liào）粘度增加、流（liú）变（biàn）性变差、涂层（céng）变厚会引起（qǐ）涂料在（zài）型壳（ké）表（biǎo）面局部堆积，型壳硬化不良zui终导致“桔皮”问（wèn）题（tí）。 2.2工艺方面的影响 (1)表（biǎo）面层风（fēng）干（gàn）不充（chōng）分（fèn）。表面层（céng）风干是涂料的再均匀化过程（chéng），同时（shí），也是水（shuǐ）玻璃脱水固化过程，如风干（gàn）时间过短，表面（miàn）层涂料在熔模（mó）表（biǎo）面分布不（bú）均匀，造成其后的硬化不充分，脱蜡后将（jiāng）在型壳内表面形成团状聚集物，局部形成钠盐杂质（zhì）。 (2)过（guò）度滴控。过度滴控指表面层（céng）浸挂涂料时（shí），单方向流动未能（néng）及时粘砂，将导致涂料在熔（róng）模表面局部方向上（shàng）的（de）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（qián）两层中（zhōng）存在未（wèi）硬化部（bù）分，未硬化（huà）的涂料在脱（tuō）蜡和焙烧后（hòu）造成型壳内表面（miàn）的钠盐聚集（jí），与钢水反（fǎn）应后生成“桔皮”缺陷。 2.3环境方（fāng）面的（de）影响 在寒（hán）冷的冬季，过低的室温使涂料（liào）流（liú）动性变（biàn）差造成（chéng）涂料堆（duī）积，过厚堆积的涂料（liào）又不能完全硬化；此（cǐ）外硬化液（yè）的温（wēn）度（dù）随室温的降低也会造成硬化过程的（de）缓（huǎn）慢和不完全。环境湿度的（de）影响则主要发生（shēng）在（zài）雨（yǔ）季，空气湿度的增加会（huì）影响风（fēng）干过程，常因为风干不足（zú）而出现（xiàn）“桔皮”问题。 3、避免（miǎn）“桔（jú）皮（pí）”缺陷（xiàn）的措施 3.1原料选用（yòng） (l)水（shuǐ）玻璃在模（mó）数（shù）合适的情（qíng）况下，必须严格控制杂（zá）质含量；应根据环（huán）境的温度、湿度、铸件的结构特（tè）点以及所配粉料的特点调（diào）整水玻璃密度（dù）。 (2)粉料在（zài）粒（lì）度符合使用要求的条件下，其粒（lì）形至关重要，球形和多角形粉料是较（jiào）理想的，而片状粉（fěn）料不能使用。 3.2工艺对策（cè） (1)水玻璃密度的调整（zhěng）。密度的（de）合（hé）适与否（fǒu）将直接影响铸（zhù）件的表面（miàn）质量（liàng），密度过大会导致涂料流动性（xìng）差而造成（chéng）分层和“桔皮（pí）”缺陷（xiàn），密度（dù）过小又会形（xíng）成铸件表（biǎo）面的黄（huáng）瓜刺；合适的密度通常与环境温度（dù）、粉（fěn）料的（de）粒度（dù）、微观形状及铸（zhù）件的结构（gòu）特点（diǎn）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（wēn）度高时（shí）增加密（mì）度，低时减小密度； ②粉料粗且片状比例小时增（zēng）加密度，粉料（liào）细且片状比例大时减小密（mì）度； ③结构简单涂料易流动的铸件可（kě）适（shì）当增加密度，反之减（jiǎn）小密度（dù）。 (2)粉液比的（de）确定。粉液比（bǐ）也是影响铸件表面（miàn）质量的重要因素（sù）之一，比例（lì）过大则会因（yīn）涂（tú）料的（de）流动性差导（dǎo）致涂挂不均匀而（ér）产（chǎn）生分层（céng）和涂料堆（duī）积；而太小则会产生铸件表面的黄瓜刺（cì）。其（qí）配比原则是在保证涂料流动性（xìng）的前（qián）提下（xià）尽量（liàng）提高（gāo）粉液比。 (3)硬化液的浓度、温度（dù）与硬（yìng）化时间。一般（bān）情况下，氯化氨质量分数在25%以上（shàng）的（de）硬化剂才会（huì）有（yǒu）较好的硬化效果；如果氯化铵含量低（dī），靠延长时间（jiān）是（shì）不能改善硬化效（xiào）果的。 (4)涂挂（guà）操（cāo）作方式。实际生产（chǎn）中有（yǒu）相当一部（bù）分“桔皮”问题是由于操作不当造成（chéng）的，涂料的单方向流（liú）动极易产生堆积而（ér）造成硬（yìng）化不充分，所（suǒ）以在蜡（là）模浸挂涂料之后的滴控直到撒砂完毕的整个过程中（zhōng），必须不断改变（biàn）模组的方向。 (5)脱蜡（là）工艺。在脱蜡热水中补充适当的硬化剂，由于（yú）硬（yìng）化剂（jì）的吸热作用和反应，会进一步使得表面层（céng）所滞留（liú）的反应产物NaCl溶于（yú）脱蜡水中而（ér）大部分去除，此时，型（xíng）壳表面形成的是一层（céng）低钠硅胶层，有利于防止“桔皮（pí）”缺（quē）陷的产（chǎn）生。 (6)环（huán）境温度。环境温（wēn）度偏低会导（dǎo）致（zhì）涂（tú）料流动性差（chà），造成涂挂不均匀（yún）而形成桔皮及其他制（zhì）壳缺陷，制壳工序的环境温度应（yīng）控制在15℃以（yǐ）上。
+查看全文23 2020-04
气泡是铸件常见问题之（zhī）一，而且一旦铸件出现了气泡问题，也（yě）等于产品报废了（le）。那么如何（hé）避免铸件产生气泡？看看（kàn）下面这7条。 【缺陷现象】 铸件表（biǎo）皮下（xià），聚集气体鼓胀（zhàng）所形成（chéng）的泡，有时会崩裂，存在（zài）贯通（tōng）和（hé）非贯（guàn）通两种。 别名：鼓泡、起泡【原因分析（xī）】 模（mó）具温度太高，开模（mó）过早。 填充（chōng）速度太高（gāo），金（jīn）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（bèi）包在铸件表（biǎo）层（céng），另涂料含水量大。 型腔内（nèi）气体没有（yǒu）排出，排气不顺。 合金熔炼（liàn）温度过（guò）高。 铝（lǚ）合金液体除（chú）气（qì）不（bú）彻（chè）底（dǐ），吸有较多气体，铸件（jiàn）凝固时析出留在（zài）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（wēn）度（dù），显示（shì）数值超过工艺规定范（fàn）围。降低模具表面温度，增加保压时间（jiān）； 2、铸件表面内浇口压入的金（jīn）属流明（míng）显比其它部位亮很多。填充速度高产生（shēng）原（yuán）因一方面是设备本身（shēn）的压射速度高，另（lìng）一方面可能是（shì）内浇口太薄造成。降低压射速度，适当增加内（nèi）浇口厚（hòu）度；判断内浇（jiāo）口薄的方法：是否有（yǒu）浇口易粘现象，降低二快速度看远（yuǎn）端（duān）是否有严（yán）重压不（bú）实现象，不给（gěi）压打件（jiàn），看是否有多股铝（lǚ）液流； 3、喷涂时察看雾的颜色是否（fǒu）呈白色，合模前察看型腔是否还有气体残留。更（gèng）换涂料或增大涂料与（yǔ）水的配比； 4、在（zài）烫（tàng）模（mó）阶段，铸件表（biǎo）面（miàn）有明显的漩涡（wō）和涂料堆（duī）积（jī）。判断（duàn）及解决方法：调（diào）开档（dàng），人（rén）为产（chǎn）生涨模，如果解决（jué），需开排气（qì）道（dào）； 5、铸件表面内浇口压入的金属（shǔ）流特别（bié）亮（liàng）并伴有粘结。适当降低浇注温度； 6、取样块测密度，看是（shì）否符合要求。重新进行除气处理或在保（bǎo）温炉（lú）内进行（háng）再次精炼； 7、烫模阶段铸件表面（miàn）明显有各流溶接不到一起的痕迹伴有涂料堆（duī）积。 判断及解决方法：涂黑（hēi）油生产，看痕迹是（shì）否有堆（duī）积，分析堆积部位，解决方法： a、开（kāi）设或加大相应部位的集渣（zhā）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（yuán）理（lǐ） 铸件冒口主要是（shì）在铸钢件（jiàn）上使用。铸（zhù）铁（tiě）件只用于个别（bié）的（de）厚大件的灰铸铁件和（hé）球铁件上。金属（shǔ）液在液态降温和凝固过程（chéng）中，体积要收缩。铸件的（de）体（tǐ）收缩大约为线收缩的3倍。因此，铸钢（gāng）的体收缩通（tōng）常按3---6%考（kǎo）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（bù）分体（tǐ）积收缩，所（suǒ）以（yǐ）如果壁厚（hòu）均匀，铸型紧实度（dù）高，通常不（bú）需要设计冒（mào）口。铸件的体收缩如果得不到补充，就会（huì）在铸件上或者内部形成缩孔、缩陷或者缩（suō）松。严重时常（cháng）常造成（chéng）铸件（jiàn）报废。 冒口尺寸计算原则是，首先计算（suàn）需要补缩的（de）金属液（yè）需要多少（shǎo）。通常（cháng）把这一部分金属液假（jiǎ）设成球体，并（bìng）求出直径（设为d0）用于冒口（kǒu）计算。冒口补缩铸（zhù）件是有一定的范围------叫有效补缩距（jù）离（lí），设为L，对厚度为h的板（bǎn）状零件通常L=3~5h 。对棒状零件（jiàn）L=（25~30）√h 式子中，h------铸件厚度 2．冒口（kǒu）尺寸的基本计算方法 冒口计算的（de）公式、图（tú）线、表（biǎo）格等有很多。介（jiè）绍如下（xià）。 zui常（cháng）用的（de）方法是，冒口直径 D=d0+h 理由是假定冒口和铸件以相（xiàng）同的（de）速度凝固，凝固过程（chéng）是从铸（zhù）件的两（liǎng）个表面（miàn）向内层进（jìn）行，当铸件（jiàn）完全凝固终了，正好冒口凝固了同样的厚度，这时还（hái）剩（shèng）下中间的（de）空心的缩孔，体积（jī）正好等（děng）于补缩（suō）球的体积，这部（bù）分金（jīn）属液（yè）在凝固过（guò）程中（zhōng）正好补缩进了铸件。 当铸件存在热（rè）节时（shí），可以把h换成热（rè）节的直径T即可。 即D=do+T 。 另（lìng）外设计冒口，还有个（gè）重要的（de）部位，就是冒（mào）口颈，所谓冒口颈（jǐng）就是冒口和（hé）铸件的连接通道，冒口里的金属液都（dōu）是经由冒口颈补缩（suō）到（dào）铸件里的。所以对冒口颈的截（jié）面是有要求（qiú）的，通常取冒口颈的直径dj=（0.6~0.8）T 。 冒口高（gāo）度 H=（1.5~2.5）D 。 H的高度还应该考（kǎo）虑（lǜ）要高于需要补缩部位的高度（dù），否则就成（chéng）了反补缩了（le），铸（zhù）件补缩了冒口，这是要避免的（de）。 3．其（qí）它计算方（fāng）法 常（cháng）用的经验计算方法还有不计算（suàn）需要（yào）估（gū）算补缩的（de）金属液（yè），直接将热节（jiē）园的直径乘个系数（shù）得出冒口（kǒu）直径。例（lì）如（rú） 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（fù）杂（zá），例如有许多筋条和铸件的其余部分连接。 中间类型（xíng） D=（1.15~1.40）T 介（jiè）于以上两（liǎng）种之间。 铸造生产（chǎn）的（de）条件千差万别，因素太多，以至于所（suǒ）有的计算公式（shì）都是近似（sì）的有条件的（de）。往往一个（gè）公式不一定适用于（yú）所有的场合。所以公（gōng）式中往（wǎng）往有取值（zhí）范围（wéi）较大的系数供用户（hù）结合本单位的情（qíng）况选择。
+查看全文21 2020-04
型砂的（de）配制包括三个（gè）方（fāng）面，即（jí）原（yuán）材料（liào）的准（zhǔn）备、型砂（shā）的混制和将混制好的（de）型砂调匀及松砂（shā）等工艺环节。铸造生产中所使（shǐ）用的型砂，有（yǒu）的是由回用砂加适量的新砂、粘土和水经混（hún）合（hé）均匀配（pèi）制成的（de），有（yǒu）的全部是由新的材料配制成的。为了确保新（xīn）砂质量，所有的（de）原（yuán）材料都（dōu）须（xū）根（gēn）据技术要求经验收（shōu）合格（gé）后（hòu）才能使用（yòng）。为（wéi）此，在配砂前都必须进行（háng）加工准备。 （1） 新砂 新砂在采购、运（yùn）输过程中常（cháng）混有草根（gēn）、煤屑及泥块等杂（zá）物，同时含有一定数量的分（fèn）分。潮湿的原（yuán）砂不易过筛，配砂时不便于控制型（xíng）砂的水分（fèn）。因此，除（chú）含（hán）水量（liàng）低（dī）、用于（yú）手工造型的湿（shī）型砂可直接（jiē）配制外，新砂（shā）在使用前（qián）必须进行烘干和过筛。新砂的烘干用立式或（huò）卧式烘干滚（gǔn）筒（tǒng），也可采（cǎi）用（yòng）气流烘干的办法。常用的筛砂设备有手工筛、滚筒筛（shāi）和振（zhèn）动筛等（děng）。 （2） 粘（zhān）土 刚开采的粘（zhān）土往往含有较多的水分具多（duō）为（wéi）块状，因此（cǐ）使用前必须烘干（gàn）、破碎并磨成粘土粉（fěn），主要由专门的（de）工厂进行加工，包装万袋供应。有的（de）工厂事先（xiān）将膨润土或粘土（tǔ）与煤粉按比例制成粘土—煤粉粉（fěn）浆，使粘土（tǔ）充分吸水膨胀，混砂时与原砂一起加（jiā）入到混砂机（jī）里混合（hé）均匀。这（zhè）种做法（fǎ）可简化混砂操作，便于运（yùn）输，改善劳动条（tiáo）件，提高（gāo）型砂质量。但必须严格控（kòng）制粉浆的含水量，否则会影（yǐng）响型砂性能。 （3） 附加（jiā）物 煤粉、硼配、氟化物和硫黄等附加物都必须粉碎、过（guò）筛后再使用。 （4） 旧（jiù）砂（shā） 为了节省造型材料，降（jiàng）低（dī）铸件（jiàn）成本，旧砂应回用。旧砂在型砂所（suǒ）占（zhàn）比例很（hěn）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（zhǒng）杂（zá）物，如钉（dìng）子、铁（tiě）块和砂团等，在回用前必（bì）须（xū）进行处理，包（bāo）括将砂块粉碎，用电磁（cí）分离器除去其中的铁质（zhì）杂（zá）物然后过筛，必要时进行冷却。 在机械化程（chéng）度高的铸造车间，型砂需求量大，周转速（sù）度很快，往往旧砂的温度还比较高（gāo），有的回用（yòng）砂温度高达60摄氏度以上，如果采用这（zhè）种型砂造型（xíng），容易（yì）粘附（fù）模样、芯盒（hé）及砂（shā）斗。由于型砂温度过高，会使水（shuǐ）分蒸发太（tài）快，使型砂性能不（bú）稳定，同时影响铸（zhù）件表面质量，影响造型劳动（dòng）生产率。因此必须在铸件落（luò）砂、旧砂过筛、运输和（hé）混砂（shā）过程中加强（qiáng）通风（fēng）冷却，降低型砂温度（dù）。 （5） 混（hún）砂 混砂的任务是将各种（zhǒng）原（yuán）材（cái）料混合均匀（yún），使粘结剂包覆在（zài）砂粒表面上，混砂的质量主要取决（jué）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（shā）设备（bèi）有辗轮式、摆轮式和叶片式混砂机。辗轮式（shì）混砂（shā）机除有搅拌作用外，还有辗压搓揉作（zuò）用，型砂的质量较好，但生产（chǎn）效率较低，主要用来混（hún）制面（miàn）砂和单一砂。摆式混砂（shā）机的生产效（xiào）率比辗轮式高几倍，且可边混（hún）砂边鼓风冷却，并有一定（dìng）的搓揉作用，但型砂质量不如辗轮（lún）式混砂（shā）好，主要用（yòng）于机械化程度高（gāo）、生产量大的铸造车（chē）间混制单一砂（shā）及背砂。叶片式（shì）混砂机是一（yī）种（zhǒng）连续作业（yè）式的设备，各种原是否无误（wù）混砂机的一端进入，混好的型砂从混砂机的另（lìng）一端出来，生产效率高。叶片式混砂机有混（hún）合作用，但搓揉作用很差（chà），主要用于混制背（bèi）砂和粘（zhān）土含量（liàng）低（dī）的（de）单一（yī）砂。 二（èr）、加料顺（shùn）序与混砂（shā）时间（jiān）。混制粘土型砂的加（jiā）顺序一（yī）般（bān）是先加回用砂、原砂、粘土粉和附加物等干料（liào），干混均匀后再加水湿混（hún），均（jun1）匀后即可使用。如果型砂中（zhōng）含有渣油液以及其他液态粘结剂，则应先加水将（jiāng）型（xíng）砂（shā）混合均匀后再加（jiā）入油类粘结（jié）剂。这种先加干粉后加水的混砂加料顺序（xù）存在的（de）缺点是（shì），在混砂机的辗盘边缘遗留一些粉料，这些粉料吸（xī）水后粘（zhān）附（fù）在混（hún）砂机壁（bì）上（shàng），直到混辗后期或（huò）卸砂（shā）时才脱落下来（lái），使型砂里含（hán）有（yǒu）混合不均匀的粘土或煤粉团块（kuài），恶化（huà）了型砂性能。同时干（gàn）混时粉尘飞扬，劳（láo）动条件差。因此，有的工厂采用先（xiān）在回用砂（shā）里加水混合，然后加粘土及煤粉混合均匀（yún），zui后再加少（shǎo）量水分调节（jiē）到（dào）所需要的含水量的混砂工艺（yì）。试（shì）验结果表明（míng），后面这种加料顺序可缩（suō）短混（hún）砂时间，提高型砂质量，改（gǎi）善劳动条（tiáo）件。 为了使各种原材料混（hún）合（hé）均匀，混砂（shā）时间不能太（tài）短，否则影响型（xíng）砂性能（néng），但混（hún）砂时间也（yě）不宜过长。否（fǒu）则将使型砂温度升高，水分（fèn）过多挥发，型砂结成块（kuài）状，性能（néng）变（biàn）坏且生产效率低。混（hún）砂时间主要根据（jù）混砂（shā）机的形式、粘土（tǔ）含量、对型（xíng）砂（shā）性（xìng）能要求（qiú）等来决定。一般来说，粘（zhān）土含量（liàng）越（yuè）多，对型砂质量要（yào）求越高，混（hún）砂时间越长（zhǎng）。采用辗轮（lún）式混砂机混制（zhì）面砂时，混（hún）砂时（shí）间一（yī）般为6—12分钟，北砂为3—6分钟（zhōng），单一砂为4—8分钟。 （6） 调（diào）匀 型砂的调匀又称回性、渗匀（yún），是指将混好的型（xíng）砂（shā）在不失去水分（fèn）的条件下放置（zhì）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（tí）高型（xíng）砂的强（qiáng）度和（hé）透气性等（děng）性能。调匀时间主要根据（jù）粘（zhān）土种类及（jí）加入量而定。型砂中粘土含量越多，原砂的颗粒（lì）越细（xì），调匀时间越长。调匀时间应适当，否则型砂性（xìng）能难以满足（zú）要（yào）注。单一砂一般为2—3小时，面砂为4—5小时（shí）。机械化铸造（zào）厂间型砂（shā）调匀是（shì）在型砂调匀斗里进行，非机械化的手工造（zào）型车间是将（jiāng）混（hún）好的型（xíng）砂（shā）堆放在轩间地面（miàn）上，并用湿麻袋覆盖进（jìn）行调（diào）匀。 型砂经混（hún）辗和调匀（yún）后会被（bèi）压实，有的被压成团（tuán）块。如果采用这种型砂直（zhí）接造型，型砂的坚实度（dù）不均匀，透（tòu）气性等性能差。因此，调匀后的型砂必（bì）须经（jīng）松（sōng）砂或过（guò）筛才能使用。在（zài）机械化的铸造（zào）车间一般采用圆棒式或叶片式松砂机（jī）进（jìn）行松砂处理。在（zài）百机（jī）械化的手工造（zào）型车间，常用移（yí）动式（shì）松砂机或用筛孔为5—8毫米的筛子过筛。
+查看全（quán）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（dāng）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（jié）疤）、冷隔、气孔。如（rú）何解决这些问题有待于我（wǒ）们去进一步探讨。 一、对覆（fù）膜砂的认识与了解（jiě）（覆膜（mó）砂属于有机粘结剂（jì）型（xíng）、芯砂） （1）覆膜砂的特点（diǎn）：具有适宜（yí）的强度性能（néng）；流动（dòng）性好，制出（chū）的（de）砂型、砂（shā）芯轮廓（kuò）清（qīng）晰，组织致密，能够制（zhì）造出复（fù）杂的（de）砂芯；砂型（芯）表面质量好，表面粗（cū）糙度可（kě）达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精（jīng）度可达CT7～CT9级；溃（kuì）散（sàn）性好，铸件容易清理（lǐ）。 （2）适用范围：覆膜砂既可制（zhì）作铸（zhù）型又可制作（zuò）砂芯，覆膜砂（shā）的型或芯既（jì）可互（hù）相配合使用又可（kě）与其它砂型（芯）配合使用；不仅（jǐn）可以用（yòng）于（yú）金属型重力铸造或低压铸造，也（yě）可以用于（yú）铁型（xíng）覆砂（shā）铸造，还可以（yǐ）用于热法离（lí）心铸造；不仅可（kě）以用于铸（zhù）铁、非铁合金（jīn）铸（zhù）件的生产，还可（kě）以用于铸钢件的生产。 二、覆（fù）膜砂（shā）的制（zhì）备 1．覆膜砂组成 一（yī）般由耐火（huǒ）材料、粘（zhān）结（jié）剂（jì）、固化剂、润滑剂及特殊（shū）添加剂组成。 （1）耐火（huǒ）材料（liào）是构成覆膜砂的主（zhǔ）体。对（duì）耐火（huǒ）材料（liào）的（de）要求是：耐火度高、挥发物（wù）少、颗粒较圆整、坚实等。一般选用（yòng）天然擦洗硅砂。对硅砂的（de）要求是（shì）：SiO2含量高（铸铁及非铁合金铸（zhù）件要求（qiú）大于90%，铸钢（gāng）件要求大（dà）于97%）；含泥量不（bú）大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥（ní）量规（guī）定小于；粒度①分（fèn）布在相邻3～5个筛号上（shàng）；粒（lì）形圆（yuán）整，角形因素（sù）应不（bú）大于1.3；酸耗（hào）值不小于5ml。 （2）粘（zhān）结剂普遍采（cǎi）用（yòng）酚醛（quán）树脂。 （3）固（gù）化剂通常采用乌（wū）洛托品；润（rùn）滑（huá）剂一般（bān）采（cǎi）用硬脂酸（suān）钙，其作用是防（fáng）止（zhǐ）覆膜砂结块，增（zēng）加流动性。添加剂的主要作用是改善覆（fù）膜砂（shā）的性能。 （4）覆膜砂的基本配比 成（chéng）分 配比（质量分数，%）说明：原（yuán）砂 100 擦（cā）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（zhī）重，硬脂酸钙（gài） 5～7 占树脂重，添加（jiā）剂 0.1～0.5 占原砂重。 ２．覆膜（mó）砂的生产（chǎn）工艺 覆（fù）膜砂的制备工艺主（zhǔ）要有冷法覆（fù）膜、温（wēn）法覆膜、热法覆膜三种，目前覆膜（mó）砂的生（shēng）产几乎都是（shì）采用热覆膜法。热法覆膜工艺（yì）是先将原（yuán）砂加热到一定温度，然后分别与树脂、乌（wū）洛托品水溶液和硬（yìng）脂（zhī）酸钙混合搅拌，经冷却破碎和筛分而（ér）成。由（yóu）于配方的差（chà）异，混制工艺有（yǒu）所不同。目前国内覆膜（mó）砂（shā）生产线的种类很多，手工加料的半（bàn）自动生产线约有2000~2300条，电脑控制的全自动（dòng）生产线也已（yǐ）经（jīng）有将近50条，有效提（tí）高了生（shēng）产效率和（hé）产品稳定性。例如（rú）xx铸造有限公（gōng）司（sī）的自动（dòng）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（guò）视频时时观察混砂状态，生产效率达到6吨（dūn）/小时。 ３．覆膜砂的主要产品类型（xíng） （1） 普通类覆膜砂 普通覆膜（mó）砂即传（chuán）统覆膜砂，其组成通常由石（shí）英（yīng）砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品和（hé）硬脂酸钙构（gòu）成，不加有关添加剂，其树脂加入量通常在一（yī）定强度要（yào）求下相（xiàng）对较高，不具备耐高温，低膨胀、低发气等特性，适（shì）用于要求（qiú）不高的（de）铸件生产（chǎn） （2） 高（gāo）强度低发气类覆膜砂 特点：高强度、低膨胀、低发气、慢发气、抗（kàng）氧化 简介（jiè）:高强度低（dī）发（fā）气覆膜砂是普通覆膜砂的更（gèng）新换代产（chǎn）品，通过加入有关特性（xìng）的“添（tiān）加剂”和采用新的配（pèi）制（zhì）工（gōng）艺（yì），使树脂用量（liàng）大幅度下降，其强度比普通覆膜（mó）砂高（gāo）30%以上，发气量显著（zhe）降低（dī），并（bìng）能（néng）延缓发（fā）气速度（dù），能更好地适应铸件生产的（de）需要。该类覆膜砂主（zhǔ）要（yào）适用于（yú）铸（zhù）铁件中，中小铸钢、合金铸（zhù）钢件的生产（chǎn）。目前该类覆膜（mó）砂有三（sān）个系列：GD-1高（gāo）强度低发气覆膜砂（shā）；GD-2高强（qiáng）度低膨胀（zhàng）低发气覆膜砂（shā）；GD-3高强（qiáng）度低膨胀低（dī）发（fā）气抗氧化覆膜。 （3） 耐高（gāo）温(类)覆（fù）膜砂(ND型) 特（tè）点：耐高温、高强度、低膨胀（zhàng）、低发气（qì）、慢发（fā）气、易溃散、抗氧化 简介（jiè）:耐高温覆膜砂是通过特（tè）殊工艺配（pèi）方技（jì）术（shù）生产（chǎn）出（chū）的具有优异高温性（xìng）能(高温下强（qiáng）度高、耐热时间长（zhǎng）、热膨胀量小、发（fā）气量低)和综合铸造性能（néng）的新型覆膜砂。该类覆膜砂特（tè）别适用于复杂薄壁精密的铸铁件(如汽车发动（dòng）机缸体、缸（gāng）盖等)以及高要求的铸钢件(如集装（zhuāng）箱角和火车刹（shā）车缓；中器壳件等)的生产，可有效消除粘砂、变形、热（rè）裂和气孔等（děng）铸（zhù）造缺（quē）陷。目前该覆膜砂（shā）有四个系（xì）列（liè）：VND-1耐（nài）高温覆（fù）膜砂. ND-2耐高温低膨胀（zhàng）低发气（qì）覆膜砂（shā） ND-3耐高温低膨胀低发气（qì）抗（kàng）氧化（huà）覆膜砂 ND-4耐高温（wēn）高强底低膨胀低发气（qì）覆（fù）膜 （4） 易溃散（sàn）类覆膜（mó）砂 具有较好的（de）强度，同（tóng）时具有优异的低温溃散性能，适用于（yú）生产有色（sè）金属铸件。 （5） 其它特殊要（yào）求覆膜（mó）砂（shā） 为适应不同产品的需要，开发出了（le）系（xì）列特种覆膜砂如（rú）：离心铸造用覆膜砂、激冷覆（fù）膜砂、湿态覆膜砂、防粘砂、防脉纹、防橘皮覆膜砂等（děng）。 三、覆膜砂制（zhì）芯（xīn）主要（yào）工艺过程 加热（rè）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（fù）膜砂可选用较（jiào）低（dī）的射砂压（yā）力，细薄砂芯选择（zé）较低（dī）的（de）加热（rè）温度，加热温度低时可适当（dāng）延长固化时（shí）间等。覆膜砂所（suǒ）使用的树脂（zhī）是酚醛类树脂。制芯工（gōng）艺的（de）优（yōu）点（diǎn）：具有适宜的强度性能；流动（dòng）性好；砂（shā）芯（xīn）表（biǎo）面质（zhì）量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性好（hǎo），铸件容易清理。 1、铸型（模具）温度（dù） 铸型（xíng）温（wēn）度是影响壳层厚（hòu）度及（jí）强度的（de）主要因素之（zhī）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（ké）厚且壳（ké）型（xíng）（芯）表面（miàn）不焦化（huà）； （3）尽量（liàng）缩（suō）短结壳及硬化时间，以提（tí）高生（shēng）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（xíng）。射（shè）砂（shā）压力一般为0.6MPa左右（yòu）；压力（lì）过低时，易造成射不足或疏松（sōng）现象。3、硬化时（shí）间：硬化（huà）时间的长短主要取决于砂（shā）型（芯（xīn））的厚度与铸型的温（wēn）度（dù），一般在60～120s左右。时间过短，壳层（céng）未（wèi）完（wán）全固化则（zé）强度低；时间过长（zhǎng），砂型（芯）表面层易烧焦影（yǐng）响铸件质量。覆膜砂造型（芯）工艺参（cān）数实例：序号图号 壳厚（hòu）（㎜） 重量（㎏） 铸型温（wēn）度（℃） 射砂时间（jiān）（s）硬（yìng）化（huà）时间（jiān）（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（yòng）中存在的问题及解决对策 制芯的方法种类很（hěn）多，总（zǒng）的可以（yǐ）划（huá）分为热固性方法和冷固性方法两大（dà）类，覆膜砂制芯属于（yú）热固性方法类。任何一种制（zhì）芯方法都有其自（zì）身的优点和缺点，这主要取决（jué）于产品的质量要（yào）求、复杂程度、生产批量（liàng）、生产成本、产（chǎn）品价格等（děng）综合因素来决（jué）定采用何种制芯方法。对铸件内腔（qiāng）表（biǎo）面质量要求（qiú）高（gāo），尺（chǐ）寸精度（dù）要（yào）求（qiú）高、形状复杂的砂（shā）芯采用覆膜（mó）砂（shā）制（zhì）芯（xīn）是非（fēi）常有效的。例如：轿车发（fā）动机气缸盖的（de）进排气道砂芯、水道砂（shā）芯、油道砂芯，气（qì）缸体的水（shuǐ）道砂芯、油（yóu）道砂芯，进气岐管、排气岐管的壳芯砂芯，液压（yā）阀的（de）流道（dào）砂（shā）芯，汽车涡轮增压器气道砂芯等（děng）等。但（dàn）是在覆膜砂使用中还常遇（yù）到一些问题，这里仅（jǐn）就工作（zuò）中的体会略谈一二。 1、覆膜砂的（de）强度和发气量的确定方法 在（zài）原（yuán）砂（shā）质（zhì）量（liàng）和树脂质（zhì）量（liàng）一（yī）定（dìng）的前提（tí）下，影响覆（fù）膜砂（shā）强度的关键因（yīn）素主要取于（yú）酚醛树脂的加（jiā）入（rù）量。酚醛（quán）树脂加入量多，则（zé）强（qiáng）度就提高，但发气量也（yě）增加，溃散性就降低。因此在生产应用（yòng）中一定（dìng）要控制覆膜（mó）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（héng）点就是保（bǎo）证（zhèng）砂芯的表（biǎo）面质量（liàng）及在（zài）浇注时不产（chǎn）生变形、不产（chǎn）生（shēng）断芯前提下的强度。这样才能（néng）保证铸件的表面质量和尺寸（cùn）精度（dù），又可以减少发气量，减少（shǎo）铸造（zào）件气孔缺陷，提高砂芯的（de）出砂性能。对砂芯存放，搬（bān）运过程中可以采用工位器（qì）具、砂芯小车（chē），并在其上面（miàn）铺（pù）有10ｍｍ～15ｍｍ厚（hòu）的海绵（mián），这样可以减少砂芯的损耗率。 2、覆膜（mó）砂砂芯的存放期 任何砂芯都会吸湿（shī），特别是南方地区空气相（xiàng）对湿度大，必（bì）须对砂（shā）芯存放期（qī）在工艺（yì）文件上加以（yǐ）规定，利用精益生（shēng）产（chǎn）先（xiān）进（jìn）先出的生产方式减（jiǎn）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（tiáo）件来确定砂芯的存放周期。 3、控制（zhì）好覆（fù）膜砂（shā）的供货质量 覆膜（mó）砂进厂时必须附有（yǒu）供应商的（de）质量保证资料，并且企业根（gēn）据抽样标（biāo）准进（jìn）行检查（chá），检（jiǎn）查合格后方可入库。企业取样检（jiǎn）测（cè）不合格时由质保和（hé）技术部（bù）门做出（chū）处理（lǐ）结（jié）果，是让步接受或向（xiàng）供应商退货（huò）。 4、合（hé）格的覆膜砂在制芯（xīn）时发现砂芯断裂变形 制芯时砂芯的（de）断裂（liè）变形通常会认为覆膜（mó）砂强度低造成的。实际上砂芯（xīn）断裂和变（biàn）形会（huì）涉（shè）及到（dào）许多生产过程。出（chū）现（xiàn）不正常情况，必须要查到真正的原因才（cái）能彻底解决。具体原（yuán）因（yīn）如下： （１）制（zhì）芯时（shí）模具（jù）的温度和留模时间（jiān），关系到砂（shā）芯结壳硬（yìng）化厚（hòu）度是（shì）否满足工（gōng）艺要求。工艺（yì）上（shàng）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（jì）能（néng）来进（jìn）行（háng）调（diào）整。在模具（jù）温度上限时（shí）留模时间可以取（qǔ）下限（xiàn），模具温度在下限时（shí）留模时（shí）间取上限。对操作人员（yuán）需要不断地培（péi）训（xùn）提（tí）高操作技（jì）能。 （２）制（zhì）芯（xīn）时在模具上会粘有酚（fēn）醛树（shù）脂和砂（shā）粒，必须进行及时（shí）清理并喷上脱模剂，否（fǒu）则会越积越多开模时会把砂芯拉断或变形。 （３）热芯盒（hé）模具（jù）静模上的弹（dàn）簧（huáng）顶（dǐng）杆，由于（yú）长期在高温状（zhuàng）态下工（gōng）作（zuò）会产生弹性失效而造成砂芯断裂或变形。必（bì）须及（jí）时更换弹簧。 （４）动模和静（jìng）模（mó）不平行或不在同一中心线上（shàng），合模时（shí）在油（yóu）缸或气缸的压力作用下，定位销前（qián）端有一段（duàn）斜度，模具还是（shì）会合（hé）紧，但在开（kāi）模时动模和静模（mó）仍会恢（huī）复到原始状态使（shǐ）砂芯断（duàn）裂或变形。在这（zhè）种（zhǒng）情况下（xià）射砂时会跑砂，砂芯的尺寸会变大。解决对（duì）策是及时调整模（mó）具的平行度和同轴度。 （５）在（zài）壳芯机（jī）上生产空心砂芯时，从砂芯中倒出尚未硬化（huà）的覆膜砂需要重新（xīn）使用时（shí），必须进（jìn）行过筛并未用过的覆膜砂按３：７比例（lì）混合（hé）后使用，这样才能保证壳芯砂芯的表面质量和砂芯强度（dù）。
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什么叫淬火？ 钢的淬火是将钢（gāng）加（jiā）热到（dào）临界温（wēn）度Ac3（亚共（gòng）析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度（dù），保（bǎo）温一段时间，使（shǐ）之全（quán）部或部分奥（ào）氏体化，然后以大于临界（jiè）冷却速度（dù）的（de）冷速快冷到（dào）Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏（shì）体（或贝氏体）转（zhuǎn）变的热处理工艺。通常也（yě）将铝合金、铜（tóng）合金、钛合金、钢化玻（bō）璃等材（cái）料（liào）的（de）固溶处理或带（dài）有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。 淬（cuì）火的（de）目的： 1）提高金属成材或零件的（de）机械性能（néng）。例如：提（tí）高工具、轴承等（děng）的硬（yìng）度和耐磨性，提（tí）高弹（dàn）簧的（de）弹（dàn）性极限，提高轴（zhóu）类零件（jiàn）的综合（hé）机械性（xìng）能等。 2）改善（shàn）某些特殊钢（gāng）的材料性（xìng）能或化学性（xìng）能。如提（tí）高（gāo）不锈钢的耐蚀性（xìng），增加磁钢的永磁性（xìng）等。 淬火（huǒ）冷却时，除需合理（lǐ）选用淬火介（jiè）质外，还要（yào）有（yǒu）正确的淬火方法，常（cháng）用的（de）淬火方法，主（zhǔ）要有单液淬火，双液淬（cuì）火，分级淬火、等温淬火，局部淬火（huǒ）等。 钢铁工件在（zài）淬火（huǒ）后具有以（yǐ）下特点： ① 得到了（le）马（mǎ）氏体、贝氏（shì）体（tǐ）、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。 ② 存在较（jiào）大内应力（lì）。 ③ 力学性（xìng）能不能（néng）满足要求。因此，钢铁（tiě）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（rè）到某一温度，保温一定时间（jiān）后，以一（yī）定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火（huǒ）后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的（de）zui后一道工序（xù），因而把淬（cuì）火（huǒ）和回（huí）火的（de）联合工艺称（chēng）为zui终处理。淬火与回火的主要目的是： 1）减少内（nèi）应力和降低脆性，淬火件（jiàn）存在着很大的应力和脆性，如没（méi）有及时回火往往会产生变形（xíng）甚至开裂。 2）调（diào）整工件（jiàn）的机械性（xìng）能，工件淬（cuì）火（huǒ）后，硬（yìng）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（zhěng），硬（yìng）度，强（qiáng）度，塑（sù）性和韧性。 3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于（yú）稳定，以保证在（zài）以后（hòu）的（de）使用过程中不再发（fā）生变（biàn）形（xíng）。 4）改（gǎi）善某些（xiē）合金（jīn）钢的切削（xuē）性能。 回火的（de）作用在于： ① 提高组织稳定性，使工件在（zài）使（shǐ）用过程（chéng）中不再发生组织（zhī）转变，从而使工（gōng）件几何尺（chǐ）寸和（hé）性能保持（chí）稳定。 ② 消除内应力，以便（biàn）改善工（gōng）件的使用性（xìng）能（néng）并稳定工件几何（hé）尺寸。 ③ 调整钢铁的力学性能以满足使（shǐ）用要求（qiú）。 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（zēng）强，钢铁中（zhōng）的铁（tiě）、碳（tàn）和其他合金元素的（de）原（yuán）子可以较快地（dì）进行扩散，实现原子的（de）重新排列组合，从（cóng）而使不稳定的（de）不平衡组织（zhī）逐步转变为稳（wěn）定的平衡组（zǔ）织（zhī）。内应力的消除还（hái）与温度升高时（shí）金属强度降低有关。一般钢（gāng）铁回火时，硬度和强（qiáng）度下降，塑性提高。回火温度（dù）越高，这些力学性能的（de）变化（huà）越大。有些合金元素含量较高的合金钢（gāng），在某一温度范（fàn）围回火时（shí），会析出（chū）一些（xiē）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（èr）次硬化。 回（huí）火要求：用途不同的工（gōng）件应在不同温度下回（huí）火，以满足使用中的要求。 ① 刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬（cuì）火零件（jiàn）通常在250℃以下（xià）进行低温（wēn）回火（huǒ）。低温回火后硬（yìng）度变化不大，内应力减小，韧（rèn）性（xìng）稍有（yǒu）提高。 ② 弹簧在（zài）350～500℃下中温回火，可（kě）获得较高的弹性和必（bì）要的韧性。 ③ 中碳结构钢制作（zuò）的（de）零件通常在500～600℃进行（háng）高温回火，以获得适宜的（de）强度与韧性的良好配（pèi）合。 钢在（zài）300℃左右回（huí）火（huǒ）时，常使其脆性增大（dà），这（zhè）种现（xiàn）象称为首类回（huí）火脆性。一般不应在这个（gè）温度区（qū）间回火。某些中碳合金结构钢在高温（wēn）回火后，如果（guǒ）缓慢冷至（zhì）室温，也易于（yú）变脆（cuì）。这（zhè）种现象称为第二类回火脆（cuì）性。在钢中加入钼（mù），或回火时在油或水中（zhōng）冷却，都可以防（fáng）止第二类（lèi）回火脆性。将第二类回火脆性的钢（gāng）重（chóng）新加（jiā）热至原来的回火温度，便可以消除这种脆性（xìng）。 在生产中，常根据对工件性能的要求。按（àn）加热温（wēn）度的不同，把回火分为低温（wēn）回火，中温回火，和高温回（huí）火（huǒ）。淬火（huǒ）和随后的高温回火（huǒ）相结（jié）合的热处（chù）理工（gōng）艺称为调质（zhì），即在具有高度强（qiáng）度的同时，又有好的（de）塑性（xìng）韧性。 1、低温回火：150-250℃ ，M回，减少内（nèi）应力和脆（cuì）性，提高塑（sù）韧（rèn）性（xìng），有较高的硬度（dù）和耐磨性。用于（yú）制作量具、刀具和滚动轴承（chéng）等。 2、中温回火：350-500℃ ，T回，具有较高的（de）弹（dàn）性（xìng），有（yǒu）一定（dìng）的（de）塑性和硬度。用（yòng）于制（zhì）作弹簧、锻（duàn）模等（děng）。 3、高温回火：500-650℃ ，S回（huí），具有（yǒu）良（liáng）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（jiāng）钢构件（jiàn）加（jiā）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（huǒ）而低于淬火（huǒ），正火时可（kě）在稍快（kuài）的冷却中使钢材（cái）的结晶晶粒细化（huà），不但（dàn）可得（dé）到满意的强度，而且可以明显提高韧性(AKV值），降（jiàng）低构件的开裂（liè）倾向。—些低合（hé）金热轧钢板、低合金钢锻件与铸（zhù）造件经正火处（chù）理后（hòu），材（cái）料（liào）的（de）综合力学性能可以大大（dà）改善（shàn），而且也改善了切（qiē）削（xuē）性能（néng）。 正火有以下目的（de）和用途（tú）： ① 对亚共析钢，正火用以消除铸、锻、焊件的过热粗晶组（zǔ）织和魏（wèi）氏组（zǔ）织，轧材（cái）中的带（dài）状组织；细化（huà）晶粒；并可作为淬（cuì）火前的预先热处理。 ② 对过共析钢，正（zhèng）火可以消除网状（zhuàng）二次渗（shèn）碳体，并使（shǐ）珠（zhū）光（guāng）体（tǐ）细（xì）化，不但（dàn）改善机（jī）械性能，而且有利于（yú）以后的球化退火。 ③ 对低碳深冲薄钢板，正（zhèng）火可以消除（chú）晶（jīng）界（jiè）的游（yóu）离（lí）渗碳（tàn）体，以改善（shàn）其深冲性能。 ④ 对（duì）低碳钢和低碳低（dī）合（hé）金钢（gāng），采用正火，可得到较多的细（xì）片状珠光体组织（zhī），使（shǐ）硬度增高到（dào）HB140-190，避免切（qiē）削时（shí）的“粘刀”现（xiàn）象，改善（shàn）切削（xuē）加（jiā）工性。对中碳钢，在既可用正（zhèng）火又可（kě）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（gāng），在力学性能（néng）要求（qiú）不高的场合下（xià），可用正火代替淬（cuì）火加高温回火（huǒ），不仅（jǐn）操作简便，而且使钢材的（de）组织和尺寸稳定（dìng）。 ⑥ 高温正火(Ac3以上150～200℃)由于高温下扩散（sàn）速度较（jiào）高,可以（yǐ）减少铸件和锻件的成分偏析。高温正火后的粗大（dà）晶粒可通过（guò）随后第二次较低温度的正火予以细化。 ⑦ 对某些用于（yú）汽轮机和锅炉（lú）的低（dī）、中碳合金钢，常（cháng）采用正火以获得贝氏体组织，再经高温（wēn）回（huí）火，用于400～550℃时具（jù）有良好的（de）抗（kàng）蠕变能力（lì）。 ⑧ 除钢（gāng）件（jiàn）和钢材以外，正火还广（guǎng）泛用（yòng）于球墨（mò）铸（zhù）铁热处理，使（shǐ）其获得珠光体基体（tǐ），提（tí）高球墨铸铁的强度。 由（yóu）于正火的特（tè）点是空（kōng）气冷却，因而环境气温、堆放方式（shì）、气流及工件尺（chǐ）寸对正火后（hòu）的组织和性能均（jun1）有影响（xiǎng）。正火（huǒ）组织还可作为合金钢的一种（zhǒng）分类（lèi）方（fāng）法（fǎ）。通常根据直径为25毫米的试样加热到900℃后（hòu）,空冷（lěng）得（dé）到的组织，将合金钢分为珠光体钢、贝氏（shì）体（tǐ）钢、马氏体钢和奥氏（shì）体钢。 什么是退（tuì）火？ 退（tuì）火是将金属缓慢（màn）加热到一定（dìng）温度，保持（chí）足够时间（jiān），然后以适宜（yí）速度冷（lěng）却的一（yī）种金属热处理工（gōng）艺。退火热处理分为完全（quán）退火，不完全退（tuì）火和（hé）去应力退火。退火材料（liào）的（de）力（lì）学性能可（kě）以用拉（lā）伸（shēn）试验来检（jiǎn）测，也（yě）可（kě）以用硬度试验来（lái）检（jiǎn）测。许（xǔ）多（duō）钢材都是以退火热（rè）处理状态（tài）供货的，钢材硬度检测（cè）可以采用洛氏硬度计，测试HRB硬度（dù），对于较薄的（de）钢板、钢带以及薄（báo）壁钢管，可以采（cǎi）用表面（miàn）洛氏硬度计，检测HRT硬度（dù）。 退（tuì）火的目（mù）的在（zài）于（yú）： ① 改善或消除钢铁在铸造（zào）、锻压、轧制（zhì）和焊（hàn）接（jiē）过程中所造成的（de）各种组（zǔ）织缺陷以及残（cán）余应力，防止工件变（biàn）形、开裂。 ② 软化工件以便进行（háng）切削加工。 ③ 细化（huà）晶（jīng）粒，改善组织（zhī）以提高（gāo）工件的机（jī）械性能。 ④ 为（wéi）zui终热处理（淬火（huǒ）、回火）作好组织准备。 常用的退火工（gōng）艺（yì）有： ① 完全退火。用以细（xì）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（guò）热组织。将工件（jiàn）加（jiā）热到铁素体（tǐ）全部转（zhuǎn）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（lěng）却，在（zài）冷却（què）过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢（gāng）的组织变细。 ② 球化退火（huǒ）。用以降低（dī）工具钢（gāng）和轴承钢锻压后的（de）偏高硬度。将工件加热到钢开始（shǐ）形成奥氏体的温度以（yǐ）上20～40℃，保温后缓慢（màn）冷却，在（zài）冷却过程中珠光体中（zhōng）的片层状渗碳体变为球（qiú）状（zhuàng），从而降低了（le）硬度。 ③ 等（děng）温退火。用以降低某些镍、铬（gè）含量较高的合金结构钢（gāng）的高硬度，以进行切削加工。一（yī）般先以较快速度（dù）冷却到奥氏体zui不稳定的温度，保（bǎo）温适当时间，奥氏（shì）体转变为托氏（shì）体或索（suǒ）氏体（tǐ），硬度即可降（jiàng）低。 ④ 再（zài）结晶退火。用以（yǐ）消除（chú）金属（shǔ）线材、薄（báo）板（bǎn）在（zài）冷拔、冷轧过程（chéng）中的（de）硬化（huà）现（xiàn）象（硬度升高、塑性下降）。加热温度一般为钢（gāng）开（kāi）始形成奥氏体的温度以下50～150℃ ，只有这样（yàng）才能消除加工硬（yìng）化效应使金（jīn）属软化。 ⑤ 石墨化退火。用以使含有（yǒu）大量渗碳体的铸铁变（biàn）成（chéng）塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加（jiā）热到（dào）950℃左右，保（bǎo）温一定时（shí）间后适（shì）当冷（lěng）却，使渗（shèn）碳体（tǐ）分解形成团絮状石墨。 ⑥ 扩散退火（huǒ）。用以（yǐ）使合（hé）金铸件化（huà）学成分均（jun1）匀（yún）化，提高其使（shǐ）用性（xìng）能。方（fāng）法是在不（bú）发生熔化（huà）的前提下，将铸件加（jiā）热到（dào）尽可能高的温度（dù），并长时间保温，待合金（jīn）中各种元（yuán）素扩散趋于均（jun1）匀分（fèn）布（bù）后缓冷。 ⑦ 去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊接件的（de）内应（yīng）力。对于（yú）钢铁制品（pǐn）加热后开始形成奥（ào）氏体的温（wēn）度以下100～200℃，保温后在空气中冷却（què），即（jí）可消除内（nèi）应力。
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一、变形（xíng）的原因 钢的变形主（zhǔ）要原（yuán）因（yīn）是钢中存在内应力或者外（wài）部施加（jiā）的应力。内应力（lì）是因温度分布（bù）不均匀（yún）或者相变所致，残余应力也是原因（yīn）之一。外应力引起的（de）变形主要是由（yóu）于工件自重而造成（chéng）的“塌陷”，在特殊情况（kuàng）下也应考虑碰撞被加热的工件（jiàn），或（huò）者夹持工具夹持所（suǒ）引起的凹陷等。变形包括弹性（xìng）变形和（hé）塑性变形两种。尺寸变化（huà）主要是基（jī）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（xué）或者复杂形状工（gōng）件，则将（jiāng）导致附加的变（biàn）形。如果（guǒ）淬火形成大量马氏（shì）体则发生膨胀，如果产（chǎn）生大（dà）量残余奥氏体则相应（yīng）的要收缩。此外，回（huí）火时一般（bān）发生（shēng）收缩，而（ér）出现二次硬化现象的合金钢（gāng）则（zé）发生膨（péng）胀，如果（guǒ）进行（háng）深冷处理，则（zé）由（yóu）于（yú）残（cán）余（yú）奥氏体的马氏体（tǐ）化而（ér）进一步膨胀，这些组织的比容（róng）都随着（zhe）含碳量的增加而（ér）增大，故含碳量增加也使尺寸（cùn）变化量增大。 二、淬火变形的主要发生时段（duàn） 1.加热过程：工件在加热过程中，由于内（nèi）应力逐渐释放而产生变形。 2.保温（wēn）过程：以自重（chóng）塌陷变形（xíng）为主，即塌陷弯（wān）曲。 3.冷却过程（chéng）：由于不均匀冷却和组织转变而（ér）至变形。 三、加热与变（biàn）形 当加（jiā）热（rè）大型工（gōng）件时，存在残余应力或者加热不均匀，均可（kě）产生变形。残余应力主要来（lái）源（yuán）于加工过程。当（dāng）存（cún）在（zài）这些（xiē）应力时，由于随着温度的升高，钢的屈服强度逐渐下降，即（jí）使加热很均匀（yún），很轻微的应力也会导（dǎo）致变形。 一（yī）般，工件的外缘部位（wèi）残余应力（lì）较高（gāo），当温度的上升从外部开始进行时，外缘部位（wèi）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（jiā）热时产生的热应力和想变应（yīng）力都（dōu）是导致变形的原因。加热速（sù）度越快、工（gōng）件尺寸越大、截面（miàn）变化越大，则加热变形（xíng）越大。热应力（lì）取决于温度的不均匀分布程度和温度（dù）梯度（dù），它们都是导致热（rè）膨胀发生差异（yì）的原因。如果热应力高于材料的高温屈（qū）服点，则引起塑性变形，这种塑性变形就表（biǎo）现为“变（biàn）形”。 相变应力主要源（yuán）于相变的不等时性，即材料一部分发生相变，而其（qí）它（tā）部分还（hái）未发生（shēng）相变（biàn）时（shí）产生的。加（jiā）热时材料的组织转变成奥（ào）氏（shì）体发生体（tǐ）积收缩时可出现塑（sù）性变形。如果（guǒ）材料的各部（bù）分同时（shí）发生相（xiàng）同的组（zǔ）织转变，则不产生应力。为此，缓慢加热可以适当降低加（jiā）热变形，zui好采用预热。 此外，由于加（jiā）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（jiān）越（yuè）长，“塌（tā）陷”现象越严重。 四、冷却（què）与变形 冷却不均时将产生热应力导致变（biàn）形发生。因工件的外缘和内（nèi）部存在冷却（què）速度差异，该热应力是不（bú）可避免的，淬火（huǒ）情况下（xià），热应力与组织应力叠加，变形更为（wéi）复杂（zá）。加之组织的不均匀、脱碳等，还会（huì）导致相变点出现差异，相变的膨胀量也有所不同。 总（zǒng）之，“变形”是相变应力和热应力共同所致，但并非全部应（yīng）力都消耗在变形上，而是一（yī）部分作为残余应力存（cún）在于工件中，这种应力就是导致时效变形和（hé）时效（xiào）裂纹的原因。 因冷却（què）而导致的变形表现为以下几种形式（shì）： 1.件（jiàn）急冷初期，急冷的一（yī）侧凹陷，然后转为凸起，结果快冷的一面凸起，这种情况属（shǔ）于热应力引起的变（biàn）形大于相（xiàng）变引起的（de）变形（xíng）。 2.由热应（yīng）力所引（yǐn）起的（de）变（biàn）形是钢料趋于球形化，而由相变（biàn）应力所引起的变形则（zé）使（shǐ）之趋于绕线轴状（zhuàng）。因此（cǐ）淬火（huǒ）冷（lěng）却所致的变形表（biǎo）现（xiàn）为两者的结合，按照淬火方式的不同，表现（xiàn）出不（bú）同的变（biàn）形。 3. 仅对内孔部分（fèn）淬火时，内孔（kǒng）收缩。将整个环形工件加热（rè）整（zhěng）体淬火时，其外径总是增大，而内径（jìng）则根据尺寸的不同时涨时（shí）缩，一般（bān）内（nèi）径大时，内孔（kǒng）涨大，内径小时（shí），内孔（kǒng）收缩 五、冷处理与变形 冷（lěng）处（chù）理促进马氏体转变，温度较低，产（chǎn）生的（de）变（biàn）形比淬火冷却要小，但此时产生的（de）应力较大，由于残余应力、相变应（yīng）力和热（rè）应力（lì）等的叠加容易导致开裂。 六、回火与变形 工件（jiàn）在回火过程中（zhōng）由于（yú）内（nèi）应力的（de）均（jun1）匀化（huà）、减小甚至消（xiāo）失，加上组织发生（shēng）变化（huà），变形趋（qū）于减小，但同时，一（yī）旦出现（xiàn）变形，也是（shì）很难矫正的（de）。为了矫正这种变形，多采用加（jiā）压回火或喷丸硬化等方（fāng）法。 七 、重复淬火与（yǔ）变形 通常情况下（xià），一次淬火后的工（gōng）件未经过中（zhōng）间退（tuì）火而进行（háng）重复淬火，将（jiāng）增大变形。重复（fù）淬火引起的变形，经过重复淬火，其变形累加而趋于（yú）球状，容易产生龟（guī）裂，但形（xíng）状相对稳定（dìng）了，不再容易产生变形了（le），因（yīn）此重（chóng）复淬火前（qián）应（yīng）增（zēng）加中间退火（huǒ），重复淬火次（cì）数应小于等于2次（不（bú）含初次淬火）。 八、残（cán）余应力（lì）与变形 加热过程中，在450℃左右（yòu），钢由弹性体（tǐ）转变（biàn）为塑性体，因此很容易呈上升塑性（xìng）变形。同时，残余应（yīng）力在（zài）约（yuē）高于此温度时（shí）也将因（yīn）再结晶而消（xiāo）失。因此，快（kuài）速加（jiā）热时，由（yóu）于工（gōng）件内外（wài）部存（cún）在温度（dù）差（chà），外（wài）部达到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（biàn）形，冷却后（hòu），该区域就是出现变（biàn）形的地方。由于实际生产过程中，很难实现均匀、缓慢加（jiā）热，淬（cuì）火前进（jìn）行消除应力退火是非常重要的，除了（le）通（tōng）过加热消除应力外，对于（yú）大型零件采用振动消除应（yīng）力也（yě）是有效的（de）。
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球墨铸铁（tiě）（NodularCastIron）是（shì）一种具有优良力学性能（néng）的金属材料，通过在铁液（yè）中加（jiā）入球化剂和孕育（yù）剂，让石墨呈球状形核并长（zhǎng）大（dà）而获（huò）得。20世纪40年代，现代（dài）球墨铸铁由美国国际锡公（gōng）司(INCO)青年科研人员K.D.Millis首先（xiān）研究（jiū）成功。球墨铸铁（tiě）在力学性能、物理性能（néng）、工艺性能（néng）、使（shǐ）用性能上具（jù）有独特的（de）优势，生产工（gōng）艺（yì）简单，成（chéng）本低廉，在机械、冶金、矿（kuàng）山、纺织、汽车及船舶（bó）等领域应用广泛。 生（shēng）产球墨铸铁时夹（jiá）渣（zhā）是zui常见的缺陷，其（qí）多出现在铸（zhù）件浇注位置的上（shàng）平面或型芯上表面部（bù）位。夹渣缺（quē）陷严重影响铸件的力（lì）学性（xìng）能，特（tè）别是韧性和屈服强度，导致承压部位发（fā）生渗漏。 笔者所（suǒ）在单位生产的一种发（fā）电（diàn）设备铸件前期经常出现铸件夹渣缺（quē）陷而报废，针对此（cǐ）缺陷进行了（le）改进。 1.原工艺及缺陷（xiàn）状况 铸件重（chóng）量为4500kg，材料（liào）为QT400-18，呋喃（nán）树脂自硬砂造型。采用15t/h工频（pín）电（diàn）炉（lú）熔炼，化学成分为：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1350~1380℃。浇注系（xì）统（tǒng）采用（yòng）半（bàn）封闭式、横浇道在分（fèn）型面的环形底注工艺，内浇（jiāo）道为4道φ35mm的陶瓷管，直（zhí）浇道为φ80mm，横浇道截面为：70/80mm×100mm，截面比（bǐ）为：F直：F横：F内=1∶2.99∶0.77，工艺（yì）方案如图1所示。这样设计（jì）出来的铸件缺陷主要为夹渣（zhā），位（wèi）置在法兰背面和轴承上表面，形状不规则，无金属光泽，用渗透液或磁粉检测，有时（shí）用（yòng）肉（ròu）眼即可（kě）发现，如（rú）图2所示。图（tú）1 工艺方案图2 夹渣缺陷分布 2.缺陷原因分析 （1）熔炼或球（qiú）化处理后，加入的熔剂和形（xíng）成的熔（róng）渣在浇注时随金（jīn）属液（yè）一起注（zhù）入型腔。 （2）金属液在浇注过程中镁、稀土（tǔ）、硅（guī）、锰（měng）、铁（tiě）等二次氧（yǎng）化，产生的金属氧（yǎng）化物和硫化（huà）物、游离石墨等上浮到铸（zhù）件（jiàn）上表面或滞留在铸件（jiàn）内的（de）死角和砂芯（xīn）下表面等处。 原工艺该铸件的浇注（zhù）压（yā）头为（wéi）2.5m，铁液从浇（jiāo）口杯进入浇（jiāo）注（zhù）系统后，直接由内（nèi）浇道底返进（jìn）入（rù）底法（fǎ）兰，进（jìn）流速度大，约0.7m/s，进入型腔（qiāng）的铁液紊（wěn）流严重，且（qiě）严重卷气（qì），因此铸件表面出现大量的渣，造（zào）成该产（chǎn）品的（de）废品率超过10%。 （3）由于含硫量过高，使金属液含有（yǒu）大（dà）量硫化物，浇（jiāo）注后在铸件内（nèi）部形（xíng）成渣。 （4）金属液中（zhōng）各组元（碳、锰、硫（liú）、硅、铝、钛（tài））之（zhī）间（jiān）或这些组（zǔ）元与氮、氧之（zhī）间（jiān）发生化学（xué）反应，其氧化物与炉衬、包衬、砂（shā）型（xíng）壁（bì）或涂料之间发生（shēng）界面（miàn）反应形（xíng）成夹渣。 3.改进方（fāng）案 （1）熔炼时对原（yuán）材料进行分拣，保证干燥、清洁、无锈蚀。 （2）提高（gāo）铁液出炉（lú）温度（dù）和球化处理（lǐ）温度，对浇包进行充（chōng）分烘烤。 （3）金属液在浇（jiāo）包内应静置一段（duàn）时间，以利于渣（zhā）上（shàng）浮。 （4）降低（dī）原铁液含硫量，在保（bǎo）证球化前提下，尽可能（néng）减少球墨铸铁的残留镁含量。 （5）浇注系（xì）统改（gǎi）进。为保证铁液在（zài）充填型腔的过程中平稳、流畅，按（àn）大（dà）孔（kǒng）出流理论对浇注系统进行了改进，如图（tú）3所示。采用开放式浇（jiāo）注（zhù）系统，通过（guò）增（zēng）大进流截面降低进流速度（dù）。铸件整体分散进流（liú），快速充（chōng）型，保证浇口杯、直浇道及时充满（mǎn）。图3 改（gǎi）进后的浇注系统 该铸件重4500kg，浇注重量（liàng）6000kg，根据相（xiàng）关（guān）公（gōng）式计算的浇注时间为60s，阻（zǔ）流截面积为52cm2，即（jí）设（shè）计的开放式浇注系统的直浇道截面积为52cm2。按照（zhào）标准的陶（táo）瓷管，则（zé）选择φ80mm的陶瓷管，截面积是50.24cm2，按照推荐（jiàn）的浇注系统（tǒng）比例（lì），设计的横浇道截（jié）面形状是矩形（9cm×6cm），则面积（jī）是（shì）108cm2，内浇（jiāo）道是13道（dào）φ35mm的陶瓷管，截面（miàn）积是125cm2，则zui终（zhōng）的截（jié）面比是（shì）F直：F横：F内（nèi）=1∶2.15∶2.49。 根（gēn）据上面（miàn）计算的（de）参（cān）数计算（suàn）得进流速度为0.28m/s，进（jìn）流速度（dù）降低很（hěn）多，是原工艺进流速（sù）度的40%。充型平稳，避免紊（wěn）流（liú），大大（dà）降低了铁液二次氧（yǎng）化的机会，从（cóng）而可以减少（shǎo）夹渣缺陷。 4.改进后验证 采（cǎi）用（yòng）以上措施（shī）连续生产（chǎn）15件，铸件没有再出现（xiàn）法兰和轴承上（shàng）表面部位（wèi）夹渣缺陷，改进（jìn）有效。类似（sì）的方法在其他产（chǎn）品上运（yùn）用，也（yě）有明显效果。 5.结语（yǔ） 大型球墨铸铁件易于在浇注位（wèi）置（zhì）上表面以及铁液流动（dòng）的一些死角区域产生夹渣缺陷（xiàn），这（zhè）些缺陷可（kě）以通过熔炼控制和浇（jiāo）注系统的（de）改进来解决（jué）。浇注系统形式以（yǐ）及（jí）参数选（xuǎn）择应能保证（zhèng）铁液平稳充型，为此浇注系统（tǒng）各组成部（bù）分面积、浇注时（shí）间（jiān）需按照内（nèi）浇道低速（sù）进流、铸件整（zhěng）体快速充满的原则来计算（suàn）。
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热处理工艺中淬火的常用方（fāng）法（fǎ）有十种，分别（bié）是单介质(水、油、空气)淬火;双介（jiè）质淬火;马氏（shì）体分级淬火;低于Ms点的（de）马氏体分级淬火法（fǎ）;贝（bèi）氏体等温（wēn）淬火法;复合淬火法;预冷等温淬火法;延迟冷却淬火法;淬火自回火法;喷射淬火（huǒ）法等。 一、单介质(水、油（yóu）、空气)淬火 单介质（zhì）(水、油、空气（qì）)淬火：把已（yǐ）加热到淬火温度的工件淬人一种（zhǒng）淬（cuì）火介质，使其完全冷却。这（zhè）种（zhǒng）是zui简单（dān）的淬火方法，常用于形状简单的碳（tàn）钢和合金钢（gāng）工件。淬（cuì）火介质（zhì）根据零件（jiàn）传热（rè）系数大小、淬透性、尺寸、形状（zhuàng）等进行（háng）选择。 二、双介质淬火 双介质淬火（huǒ）：把加（jiā）热到淬火温度的工（gōng）件（jiàn），先在冷却能力强的淬（cuì）火（huǒ）介质中冷却至接近Ms点，然（rán）后转入慢（màn）冷的淬火介（jiè）质中冷（lěng）却至（zhì）室（shì）温，以达到不同淬火（huǒ）冷却温度（dù）区间，并有比较（jiào）理（lǐ）想的淬火冷却速度。用于形（xíng）状复杂件或（huò）高（gāo）碳钢、合（hé）金钢制作的大型工件，碳素工具钢（gāng）也（yě）多采用此（cǐ）法。常用冷却介质有水-油、水-硝盐（yán）、水（shuǐ）-空气（qì）、油-空（kōng）气，一（yī）般用水作快冷淬火介质（zhì），用油或（huò）空气作慢（màn）冷（lěng）淬火介质，较少采用空（kōng）气。 三、马氏体分（fèn）级淬火 马氏体分级淬火：钢材奥氏（shì）体化，随之浸入温度稍高或稍低于钢的上马（mǎ）氏点（diǎn）的液态介质(盐（yán）浴或碱浴)中，保持（chí）适（shì）当（dāng）时间，待钢件的内、外（wài）层都（dōu）达到介质温度后取出（chū）空冷，过冷（lěng）奥（ào）氏体（tǐ）缓慢转变成马（mǎ）氏体（tǐ）的（de）淬火工艺。一（yī）般用于形状复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用此法淬火。 四、低于（yú）Ms点的马氏体分级淬火法 低于Ms点的（de）马氏体分级淬火法：浴槽温度低于工件（jiàn）用钢的Ms而高（gāo）于Mf时，工（gōng）件在（zài）该浴槽中冷却较快，尺寸较大时仍可（kě）获得和分级淬火相同的结果。常用于（yú）尺寸较（jiào）大的低淬透（tòu）性钢（gāng）工件。 五、贝（bèi）氏体等温淬火法 贝氏体等温（wēn）淬（cuì）火法：将工件淬（cuì）入该钢（gāng）下（xià）贝氏体温度（dù）的浴槽中等温（wēn），使其发生下贝氏（shì）体转变，一般在浴槽（cáo）中保（bǎo）温30~60min。数控微信公号cncdar贝氏体等温（wēn）淬火（huǒ）工艺主要三个（gè）步骤：①奥氏体化处（chù）理;②奥氏体化后冷却处理（lǐ）;③贝氏体等温处（chù）理;常用于合金（jīn）钢、高碳钢小尺寸零件及（jí）球墨铸铁（tiě）件（jiàn）。 六、复合淬火法 复合淬火法（fǎ）：先（xiān）将工件急冷至（zhì）Ms以下得体积分数为10%~30%的马氏体，然后在下（xià）贝氏体区等温，使较大截面工件得到马氏体和贝氏（shì）体组（zǔ）织，常用于合金工具（jù）钢工件（jiàn）。 七（qī）、预（yù）冷等温淬火法 预冷等温淬火法：又称升温等温淬火，零件（jiàn）先在温度（dù）较（jiào）低(大于（yú）Ms)浴槽（cáo）中冷却，然后转（zhuǎn）入（rù）温度较高的（de）浴槽中（zhōng），使（shǐ）奥（ào）氏体进行等温转（zhuǎn）变。适用于淬透性（xìng）较（jiào）差的钢件或尺寸较（jiào）大（dà）又必须进行（háng）等温淬火的工件。 八、延迟冷却（què）淬火法 延（yán）迟冷却淬火法：零件先在空气、热水、盐浴中预冷到稍高于Ar3或Ar1温度，然后（hòu）进行单介质（zhì）淬火。常用于形（xíng）状复杂各部位厚薄悬殊及（jí）要求变（biàn）形小（xiǎo）的零件。 九、淬（cuì）火自回火（huǒ）法 淬火自（zì）回火（huǒ）法：将被（bèi）处理工件全部加热，但在淬火时（shí）仅（jǐn）将需要（yào）淬（cuì）硬的部（bù）分(常为工作部位)浸入淬火液冷（lěng）却，数控微信（xìn）公（gōng）号cncdar待到未浸入部（bù）分火（huǒ）色消失的（de）瞬间，立即取出（chū）在空气中冷却的淬火（huǒ）工艺。淬火自回火（huǒ）法利用（yòng）心部未全部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、冲子、锤子等。 十、喷（pēn）射淬火法 喷射淬火法：向工（gōng）件喷射水流的淬火方法，水流可大可小，根据所要求的淬火（huǒ）深度而定。喷射淬（cuì）火法不会在工件（jiàn）表面形（xíng）成蒸汽膜，这样（yàng）就能够保证得到比昔通水中淬火更深的淬硬层。主要用于局部表面淬火（huǒ）。
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第（dì）1步 材料的选（xuǎn）择 铁素体球铁（tiě）的生产，选择（zé）高纯的原材料是非常（cháng）必要的（de），原材料中的Si、Mn、S、P含量要少（Si<1.0%, Mn<0.3% S<0.03%，P<0.03%），对Cu、Cr、Mo等一些合金（jīn）元（yuán）素（sù）要严格控制含（hán）量（liàng）。由于很（hěn）多微量元素对球（qiú）化衰退zui为敏感，如，钨（wū）、锑、锡、钛、钒等。钛对（duì）球化影响（xiǎng）很大应（yīng）加（jiā）以控制，但钛高是我国生铁（tiě）的特点，这（zhè）主要（yào）与生铁的冶（yě）金工艺有关。 第2步 脱硫（liú） 原铁液含（hán）硫量决定（dìng）球化剂的加入（rù）量，原铁液（yè）中的含硫量（liàng）越高，则球化剂的加入量越多，否则不（bú）能获得球化良（liáng）好（hǎo）的铸件。球（qiú）化处理前原铁液中（zhōng）的（de）S含量控（kòng）制（zhì）在0.02%以下（xià）。对球化处理前原铁液的含硫（liú）量高时，必须进（jìn）行脱硫处理。 第3步 Mo合金处理（lǐ） Mo合（hé）金化处理，采用（yòng）涡流工艺，加（jiā）入量控制在0.5～1.0%，具（jù）体根（gēn）据zui终（zhōng）Mo含量进行调（diào）整（zhěng）。为（wéi）了确保Mo的有效吸收，对合金的（de）粒（lì）度应该严格（gé）要（yào）求（qiú）。 第4步 球化剂和球化处（chù）理 生产厚大断面球铁件时，为了提高抗衰退能力，在球化剂中加入一定比（bǐ）例（lì）的重稀（xī）土，这（zhè）样既可（kě）以保证起球化作用（yòng）的Mg的含量，同时也可以增加具有较高抗（kàng）衰退能力（lì）的（de）重稀土元素，如，钇等。根据国内很多工厂的试验（yàn）和生产（chǎn）实践，采用Re—Mg与钇基（jī）重稀土的复合球化剂作为厚大断面球（qiú）铁件（jiàn）生产（chǎn）的球化（huà）剂（jì）是（shì）非常理想的，使（shǐ）用这种球化剂在（zài）实（shí）际生产应（yīng）用过程中（zhōng）也取得了很好的效果（guǒ）。据有关资料表明，钇的球（qiú）化能（néng）力仅次于镁（měi），但其抗衰退（tuì）能力（lì）比镁强的多，且不（bú）回（huí）硫，钇可过量加入，高碳孕（yùn）育良好时，不会出现渗碳（tàn）体。另外，钇与（yǔ）磷可形成高熔点夹（jiá）杂物，使磷共晶减少并弥散，从而进一（yī）步提高球（qiú）铁的延（yán）伸（shēn）率。在球化处（chù）理时，为了提高镁的吸收率，控制（zhì）反应速（sù）度及提高球化效果，采用特（tè）有（yǒu）的球化工艺。对球化处理的（de）控制，主要是在反应（yīng）速（sù）度上（shàng）进行控制，控制球（qiú）化反应时间（jiān）在（zài）2分钟左右。 对此采用中低（dī）Mg、Re球化剂和钇基（jī）重稀土的复合（hé）球化剂，球化剂的加入量根据残留Mg量（liàng）确定。 球（qiú）化衰退防止：球化（huà）衰退（tuì）的原因一方面和（hé）Mg、RE元（yuán）素由铁（tiě）液中（zhōng）逃逸（yì）减少有关（guān），另一（yī）方面也和孕育作用不（bú）断衰退有关，为了防止球化衰退，采（cǎi）取（qǔ）以（yǐ）下措施： A、铁液中应（yīng）保持有足够的球化（huà）元素（sù）含量； B、降低（dī）原铁液的含硫量（liàng），并防止铁（tiě）液氧化； C、缩短铁液经球化（huà）处理后的停留时间； D、铁液经球化（huà）处理并扒渣（zhā）后，为防（fáng）止 Mg、RE元素逃逸，可用覆盖剂将铁液表面（miàn）覆（fù）盖严，隔绝空气以减少元（yuán）素的逃逸。 第5步 孕（yùn）育剂和孕育（yù）处理 球化处理是（shì）球铁生产的（de）基（jī）础，孕育（yù）处理是球（qiú）铁生产的关键，孕育效（xiào）果决定了石墨球的直径（jìng）、石（shí）墨球数和石墨球的园（yuán）整度，为（wéi）了保证孕育效果，孕育处理采用（yòng）多级孕（yùn）育处理（lǐ）。孕育（yù）处理越接近浇注，孕育效（xiào）果越好。从孕育到浇注需要一定的（de）时间，该时间越长，孕育衰退就（jiù）越严重。为了防止或减少孕育衰退，采用以下措（cuò）施： A、使用长效（xiào）孕育剂（含有一定量的钡（bèi）、锶、锆或锰的硅基孕育剂）； B、采用多级孕育处（chù）理（包内孕育、孕育槽孕育、水口瞬时孕（yùn）育等）； C、尽量缩短孕育到浇注时间。 孕育剂（jì）的加（jiā）入量控制在0.6～1.4%，孕育剂加入（rù）量过（guò）少，直（zhí）接（jiē）造成孕育效果差，孕育（yù）量过（guò）大，导致铸件夹杂。 第6步 浇注工艺控制 浇注（zhù）应采用快浇，平稳注入的原则。为（wéi）了提高瞬时孕育的均（jun1）匀性及防（fáng）止（zhǐ）熔渣进入型腔，水口（kǒu）盆的总容量应与铸件（jiàn）的（de）毛重相当，浇注（zhù）时（shí）将孕育剂放入水口盆中，将铁（tiě）水一次（cì）全部注入水（shuǐ）口，使铁水与孕育剂充分混合（hé），扒去（qù）表面浮渣，提出水口堵浇（jiāo）注。
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