消失模铸件缺陷分析概要课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,消失模铸件缺陷分析,一、消失模铸造简介,1.1 消失模铸造简介,消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。,二、消失模铸造的工艺过程,2.1 消失模铸造的工艺过程,消失模铸造生产的基本工艺流程要求如下：,制作泡沫塑料模样,挂涂料模样干燥造型,入库检验 铸件清理 浇注 振动埋砂,三、消失模铸造对铸件性能的影响,3.1 消失模铸造对铸件性能的影响,消失模铸造（对于干砂实型铸造）由于其工艺特点：,金属液的浇注温度为了分解，裂解EPS或EPMMA模料而提高3050C，5070C不等，摸样表面涂挂涂料，涂料种类随不同铸件而异，铸型采用干砂有石英砂、镁橄榄石砂、白云石砂、镁砂等，以三维振实造型振实，真空泵抽气负压下浇注，型砂粒度（目数常用20/40,40/70）而影响铸型紧实度，由于采用干砂，尽管不同种类干砂热容量（比热）有差异，但铸型的冷却速度均比砂型铸造为慢，对灰铸铁而言，出现白口倾向较少；对球墨铸铁而言，干砂铸型刚度抑制其凝固冷却时膨胀的作用不及金属型的强力；对于铸钢件不仅增碳，而且由于浇注工艺不同，在不同部位出现的增碳量不同，成分不均匀，组织上有差别，,基体组织珠光体量不均，铸件组织性能也不均匀，通过热处理调整后能达到铸件的技术指标要求；对于铝合金由于在消失模铸造工艺下浇注因其充型能力差，冷却速度慢，往往会产生严重针孔、气孔，晶粒粗大、气密性差。,四、消失模铸件缺陷分析,4.1 铸铁件表面皱皮（皱皮),考虑和设计消失模铸件浇注工艺时，使浇注速度加快，但常常仍会出现铸件表面有厚薄不同的皱纹（也叫皱皮），有波纹状、滴瘤状、冷隔状，还将有渣状或夹气夹杂状等。皱皮缺陷的出现，严重影响了铸件的表面质量，皱皮0.11.0，甚者可达10及10，从而导致铸件报废，这种缺陷往往是铸铁液最后流到或液流的“冷,端”部分，对于大件则出现在上部，中小薄壁件往往呈现在侧面或铸件的死角部位，这与浇注系统工艺有关。,4.1.1 产生原因,当13501420C铁液注入型内时，EPS或EPMMA料模急剧分解，经过反应当中往往会出现一种粘稠的沥青状液体，这种液体分解物残留在涂层内侧，一部分被涂层吸收，一部分在铸件与涂层之间形成薄膜，这层薄膜在还原（CO）气氛下形成细片状或皮屑状、波纹状的残炭及光亮碳，此种密度较低的光亮碳与铁液的润湿性很差，因此在铸件表面形成碳沉积（皱皮）。,4.1.2 影响因素,泡沫塑料 模料EPS比EPMMA、StMMA更容易形成皱皮，因为EPS含碳量最高，达到92%。,铸件材料成分影响 含碳量低的铸铁件（合金铸铁），摸样分解产物中的碳可以部分溶解其中，不易产生皱皮；含碳量高的铸铁（球铁）最易形成皱皮缺陷。,铸件结构影响 铸件的体积与面积之比（模数）越小，越有利于模样热解产物排除，皱皮缺陷产生倾向越小。,浇注温度影响 浇注温度越高，模样分解越彻底，,皱皮缺陷产生倾向越小。,涂料层及型砂透气性影响 涂料层及型砂透气性越高，越有利于模样热分解产物的排出，减少形成皱皮倾向。,工艺配合影响 控制铁液的浇注温度，有铸件大小，控制浇注速度，都能有效减少皱皮倾向。,4.1.3 防止措施,采用低密度EPS或EPMMA作模样材料,设计合理的浇冒口系统,提高浇注温度和浇注速度,提高涂层透气性,其他工艺因素,5.1 铸钢件增碳,用消失模铸造工艺生产铸钢件其表面或局部表面碳的含量会增加，比逐渐含碳量的要求要高，称为增碳或渗碳缺陷。,铸件表面渗碳往往很不均匀，从而使表面硬度产生差异，甚至基体组织也不同，随着渗碳量的增多，表面扩大，随之珠光体量也增加，使铸件加工性能、力学性能变差，影响了铸件的表面质量，甚至使用性能。,5.1.1 形成原因,泡沫塑料模料EPS在高温钢液作用下发生分解、裂解，其产物又与钢液作用，同时在涂料和干型砂的作用,下是一个复杂的物理化学冶金反应过程，从而增碳。,在铸钢件的高温浇注温度1550C作用下，EPS分解产物中游离碳很多，在浇注过程中，其产物部分被真空泵吸引而排出型外，部分仍积聚在涂料层和钢液间，当铸件本身含炭量低时，分解产物中碳将扩散到铸钢件中造成渗碳。,铸钢件的含碳量高低直接影响着其渗碳量，含碳量越低的低碳钢，其渗碳趋势就越大，渗碳量越多；反之，就越小，渗碳主要出现在低中碳铸钢中。,5.1.2 防治措施,选用低密度模料 采用EPS时模样密度控制在,0.0160.025,g,/，改用低碳模料EPS（C8H8）改为EPMMA（C5H8），这样减少模样的含碳量。也可以采用空心结构的模样和空心结构浇注系统。,选择合理浇注工艺 铸型及浇注工艺设计要能加速模料气化，减少及错开其分解产物中液相和固相接触和反应时间，可减少或避免钢件渗碳。,1）适宜的浇注温度和浇注速度，浇注系统的开设决定着钢液流向和速度；浇注温度提高，浇注速度也提高，模料分解加快，不易完全气化，产物中液相量也增加，同时，钢液与模样的间隙减少，液相分解物常被挤出间隙，挤到涂层和金属业之间，造成接触面增加，碳浓度增加，,这些区域渗碳量就增加。,2）在模样中加入添加剂（脱碳剂）防止铸钢件渗碳。,3）提高涂层或干砂铸型的透气性，其透气性越好，模料分解的产物逸出越快，从而降低了钢液和模样的间隙中分解物浓度和接触时间。,4）使用防渗碳涂料。,5）采用精塑模符合铸造工艺。,6.1 气孔,消失模裂解时的发气过程，其气体进入铸件而产生气孔。充型过程中，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，产生的气体不能从金属中排出，就会产生气孔，此种气孔大而多且伴有炭黑。,防治措施：改进工艺，使浇注充型过程中逐层置换，不出现紊流，提高浇注温度；提高涂层和砂型透气性。,模样、涂料层干燥不良引起气孔。模样含有水分、涂料干燥不良或发泡剂含量过高，浇注时回产生大量气体极易产生反喷，此种情况下最易产生气孔；若涂层烘干不够，水分含量偏多，此时极易形成侵入性气孔。,防治措施：模样必须干燥；涂层必须干燥。,模样黏结剂过多引起气孔，模样组合粘结时采用的黏结剂发气量过大，在液体金属浇注充型时，局部产生大量气体，可使金属液在充型过程中翻滚，此时气体又不能及时排出去，铸件就要产生气孔。,防治措施：选用低发气量的模样黏结剂；在保证粘牢前提下，粘结剂用量越少越好。,浇注时卷入空气形成气孔，消失模铸造浇注过程中，直浇道不能充满，就会卷入空气，这些卷入的空气，若不能及时的排出，铸件就会产生气孔。,防治措施：采用封闭式浇注系统，浇注时，保持交口杯内有一定的金属液，以保证直浇道处于充满状态。,7.1 铸件尺寸超差、变形,这类问题主要由铸件本身结构，形状和大小，质量的分布，泡沫塑料模，造型，浇注等。在这里着重分析泡沫塑料模，造型以及浇注的影响。,7.1.1泡沫塑料质量对铸件尺寸的影响,：,a.模具质量，目前以锻铝或铝合金机加工模具在尺寸精度，加工稳定性，加工难度上性能最好。,b.模料种类和制模工艺影响，具体可以分为：成型后模样冷却程度；取出模样的干燥程度；EPS珠种类和尺寸；预发珠粒龄期；模样密度，制模方法和压力的影响；粘接的影响,除上述因素外，场地条件，生产工艺等也能影响模型质量。,7.1.2 造型对铸件尺寸精度的影响,a.振动造型的影响 为使干砂充满模样各个部位，达到一定的紧实度，防止局部紧实不好，避免铸件尺寸不符，变形，鼓胀，多肉。振动过分会会导致模样变形，从而造成铸件变形和精度偏差，采用快速均布雨淋填砂和紧实度常能获取较高生产效率和最小形变。,b.涂料涂层的影响 涂料性能，涂层厚度影响模样尺寸，从而影响铸件尺寸。涂料应具有良好的透气性，足够的强度，与铸件所用材料和型砂性质相匹配，涂挂操作工艺要合理。,c.浇注工艺影响 浇注系统，浇注温度，浇注工序，浇注速度几个因素是提高铸件质量的关键工序，只有不断完善，才能获取尺寸精度的铸件。,8.1 塌箱及防止,在浇注或凝固过程中铸型一部分塌陷，溃型使铸件不能成型（一团块）或者局部多肉称为塌箱，也叫塌型或铸型溃散。由于铸型采用无粘结剂的干砂振实造型，浇注过程易发生塌型；同时砂箱在移动过程中铸型可能受到局部破坏，在浇注时金属液无法完全置换模样，致使铸件无法成型。特别是大件（大平台件更突出）或者内腔封闭，半封闭件往往易发生。,8.1.1 产生原因,a.金属液产生的浮力过大，这使得铸型上部型砂容易变形，产生局部溃散，溃塌；铸型顶部吃砂量小，负压度不够，致使铸件不能成型或成型不良。,b.浇注时模样分解产生气体量太多，过急，铸型排气速度来不及，真空泵吸气又不足，导致铸型溃散，坍塌铸不成合格品。,c.浇注过程中，部分已流入充填模样位置的金属液受到作用后又改流到其他部位，使得原来置换出来的位置无金属液或金属充填占据，导致局部铸型溃散，坍塌，称之为金属液“闪流”造成的塌型。此类问题多发生在一型多模样，顶注及铸件存在大平面这几种情况。,d.涂料的耐火度，高温强度不够。浇注过程中模样起到缓冲金属液充型的作用和降温作用，减弱金属液对铸型的冲刷作用。当金属液置换模样而充型腔后，干砂就靠涂层支撑，当涂层强度不够或者耐火度不够时，局部铸型会溃散坍塌，特别是大件内浇道上方极易发生溃散，坍塌。,8.1.2 防止措施,.a.防止液体金属浮力造成的塌箱，采取增加顶面吃砂量或在铸型顶部添加压铁；,b.选取低密度模料制作模样，减少发气量；,c.负压浇注时，选择合理的真空度，与浇注速度相配合；,d.选择强度高，耐火度高，透气性好的涂料，配合涂料涂挂工艺；,e.采用大粒度且目数单一型砂，增大透气性；,f.振动造型参数选用要合理，保证充型均匀紧实；,g.合理设计浇注系统，直浇道与内浇道面积要适宜；,h.对金属液冲刷剧烈区可用陶瓷浇道或者自硬水玻璃砂加固；,i.浇注工艺要合理，降低浇注温度，控制流速，流股必须连续，不可中断,9.1 粘砂及其防止,定义：铸件部分或者整个表面夹持着很难清理的型砂。在无负压的情况下，粘砂多出现在铸件底部或者侧面，以及铸件热节区和型砂不易紧实区；负压浇注时，各面均可出现，特别是铸件转角处和组串铸件浇注时的过热处。,9.1.1 产生原因,a.涂料涂层脱落或开裂，金属液借此渗入型砂中，形成机械粘砂。当涂料选择和金属液不匹配，而干砂中又存在细小沙粒灰尘时，会形成化学粘砂。,b.浇注时负压度大小对金属液流动能力的影响。负压度越大，金属液流动性越好，越容易形成粘砂。,9.1.2 防止粘砂措施,a.选择良好性能，能牢固粘接模样，同时能有足够强度和致密度，耐火度的优质涂料；,b.造型紧实力不可过大，防止损伤涂层。,c.选择合理的负压度，铸钢为40-59KPa，铸铁为26.7-53.3KPa，铝合金为0-26.7KPa。,d.减少型砂之间间隙，选择较细的原砂，一般铸钢铸铁件用28|55目，铸铝件用50|100目。,e.浇注温度不宜过高，一般模样比同条件下砂型铸造高30-50,10.1 节瘤，针刺及防止,定义：铸件表面出现形状不规则的突出部分像瘤子，针刺等铸造缺陷。,10.1.1 产生原因,a.造型时型砂未能紧实包裹模样，抽真空后形成空腔，金属液进入空腔形成突出部分；铸型在金属液作用下再次紧实，涂层破裂，金属液和型砂熔结在一起形成节瘤。,b.模具表面存在气孔，缩孔等缺陷或者排气塞孔眼过大，使得模样表面存在突出物，负压浇注时在铸件表面形成此类缺陷。同时，当涂层内表面存在密布小气孔或者局部大气泡，在负压浇注时也会形成这些缺陷。,10.1.2 防止措施,a.提升铸型紧实度及均匀性，选取合理振幅防止涂层损坏；,b.修改铸件结构，消除型砂不能到的死角，对个别角落可预埋自硬砂或者耐火件；,c.改善模具表面质量，打磨光滑模具；,d.保证涂料质量，变质涂料不能用，黏度要合理，第一遍刷涂要稀，改进涂挂工艺，防止拐角出现鼓泡；,e.另外，防止粘砂的措施对防止节瘤和针刺同样有效。,11.1 冷