熔模铸件缺陷分析及对策.pptx

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1、 铸件质量标准定量地表示铸件满足一定要求的适应程度。如成分、金相组织、力学性能、机械性能等，而热处理、熔炼条件和铸造方法是参考条件。1、铸件精度标准 2、铸件表面质量标准 3、铸件功能质量标准第1页/共111页铸件缺陷：广义的铸件缺陷指铸件质量特性没 有达到等级标准，铸造厂质量管理和工艺水平差，产品质量得不到有效保证。（工程质量 问题）狭义的铸件缺陷是铸件可检测出的：如尺寸和重量超差、材质不符合验 收技术条件。（产品质量）第2页/共111页熔模铸件质量检验：1.外观质量:包括尺寸、几何形状、表面粗糙度、表面和近表面缺陷。今天探讨的主要是此类检验所涉及的缺陷。2.内在质量：化学成分、力学性能、宏

2、观缺陷（金相、射线探伤等）、微观缺陷（非金属夹杂物鉴定等）3.其它：如密封性、抗氧化性等。第3页/共111页 熔模铸件缺陷分析及对策 熔模铸造（又称失蜡铸造），它是一种近净形成形的先进工艺。熔模铸造的工艺特点归纳起来为三点：使用可熔（溶）性一次模和一次型（芯），不用开型起模，无分型面。第4页/共111页采用涂料浆制型壳，涂层对蜡模(易熔模)复印性好。采用热壳浇注，金属液充型性好。因此,熔模铸造可以制造尺寸精度高(CT4-6)，表面粗糙度低（Ra0.8-3.2）的复杂铸件。第5页/共111页熔模铸造工艺的局限性:1、工艺过程复杂、工序多，影响铸件质 量的工艺因素多。2、原辅材料种类多，不宜控制其

3、质量的 好坏，不同程度的影响铸件质量。3、适宜中小型铸件，有一定的限制。4、生产周期长。5、铸件的冷却速度较慢，易产生铸件晶 粒粗大，碳钢件还容易形成表面脱碳 层。第6页/共111页一、铸件尺寸超差铸件尺寸超出规定的公差范围称铸件尺寸超差。这是熔模铸件最常见的一个重要缺陷。第7页/共111页在熔模铸造工序中影响铸件尺寸变化的因素归纳起来主要有五个方面：、铸件形状、大小和结构；、压型、制易熔模、型壳、浇注工艺第8页/共111页工艺过程工艺过程尺寸变化尺寸变化温度变化区间温度变化区间压压 型型20 -40 -20 蜡蜡 模模收缩收缩70 -20 型型 壳壳20 -30 型壳内腔型壳内腔（脱蜡并干燥

4、（脱蜡并干燥24小时）小时）收缩收缩160 -20 96 -20 型壳内腔（焙型壳内腔（焙烧后）烧后）膨胀膨胀20-1100 金属浇注金属浇注收缩收缩800 -1600 -20 熔模铸造生产铸件尺寸变化过程：第9页/共111页1、模料及制模工艺对铸件尺寸的影响.熔模（蜡模）尺寸精度对铸件精度有很大影响。在铸件长度方向：对长25mm尺寸，熔模偏差占铸件总偏差的50%以上；对长250mm尺寸，熔模偏差占铸件总偏差的40%左右；在铸件内孔，当平均总综合收缩率为0.8%时，熔模偏 差占铸件总偏差的2/3、3/4。b.造成熔模尺寸偏差的主要因素：合型力大小、压蜡温度、压注压力、保温时间、压型温度、开型时

5、间、冷却方式、室温等因素波动而造成。第10页/共111页c、为了减少熔模尺寸偏差对铸件尺寸的影响，应注意以下几个方面：采用线收缩小的模料，且注意保持模料的工艺性能。根据熔模结构、形状、大小，正确选择合理的压注工艺参数。保证工作环境温度、恒温，并注意对尺寸精度要求高的熔模取模后的存放时间，对有特殊要求的，取模后应置于胎膜中，待尺寸稳定后再取出.手工压蜡时，注意锁紧力的均匀、注射力、保压时间及取模时间的合理。第11页/共111页2、制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响型壳热膨胀影响铸件尺寸，而型壳热膨胀又和制壳材料及工艺有关。常用制壳耐火材料部分性能 性 能耐火材料名称 熔点（）耐火度（）密度（g/cm

6、3）膨胀系数10-7（1/）多晶转变石英171316802.65123有熔融石英17132.25电熔刚玉2030205020003.994.086莫来石18103.1654高岭石熟料170019002.622.6550有(轻)铝矾土熟料18003.13.55080锆英石19483.94.946第12页/共111页对熔模铸造型壳影响其热膨胀的首先是所用的耐火材料，它直接影响着铸件尺寸，耐火材料膨胀系数大的，对铸件尺寸精度影响就越大。石英砂粉因其膨胀系数最大，故不易做尺寸精度要求高的铸件，而高岭石类耐火材料其膨胀系数小的多，故广泛采用，而锆英石及熔融石英因其膨胀系数小多，所以被用做生产尺寸精度要求

7、高的铸件的型壳。第13页/共111页3、浇注条件对铸件尺寸的影响浇注时型壳温度、金属液浇注温度、铸件在型壳中的位置均会影响铸件尺寸。浇注时型壳温度在室温至900之间变化时，铸件尺寸变化将达1.5%。金属液浇注温度改变了型、芯的过热情况，从而使金属冷却时受阻程度同造成铸件尺寸的波动。相同铸件处于不同浇注位置时，金属液实际温度及铸件所受压力均不相同，也会引起尺寸的动。为防止铸件尺寸超差，生产精确的熔模铸件应对影响铸件精度的众多因素加以重视，严格控制原材料的质量和工艺，以稳定铸件尺寸。第14页/共111页二、铸件表面粗糙铸件表面粗糙是指熔模铸件表面粗糙度达不到要求。熔模铸件表面应光洁，表面粗糙度应为

8、Ra12.50.8m。在熔模铸造工序中影响铸件表面粗糙的因素归在熔模铸造工序中影响铸件表面粗糙的因素归纳起来主要有四个方面：纳起来主要有四个方面：、熔模表面；、型壳内表面 、金属液复型 、其它第15页/共111页1、影响熔模表面粗糙度的因素熔模表面粗糙度是影响铸件表面粗糙度的最重要因素之一,熔模表面粗糙度不合格，必然做不出合格的铸件。根据经验，熔模表面粗糙度应比铸件表面粗糙度低两级，例如当熔模表面粗糙度为Ra0.8m时，一般铸件表面粗糙度为3.2m。影响熔模表面粗糙度的因素 所用的压型表面粗糙度，压制方式（糊状模料压制或液态模料压制）压制工艺参数的选择第16页/共111页熔模表面粗糙度与压型表

9、面粗糙度及压制方式 的关系糊状模料压制液态模料压制压型表面粗糙度R(m)熔模表面粗糙度R(m)压型表面粗糙度R(m)熔模表面粗糙度R(m)0.0121.60.0120.0250.201.60.0250.0501.63.20.1000.1003.26.30.200.20第17页/共111页压制工艺参数采用糊状模料压制熔模时，模料温度、压型温度、压注压力、保压时间等都会对熔模表面粗糙度产生很大的影响。模料温度和压型温度低，压注压力小。保压时间短及压射速度慢均会使所制熔模表面粗糙度高。第18页/共111页要得到高质量的熔模表面质量，应注意以下几个方面：讲究压型制作质量，特别是压型表面粗糙度应尽量低.

10、。根据熔模结构，大小，形状的不同，合理选择压制工艺参数，对于中大件模料温度应低些，压注压力应大些，保压时间应长些。对于小件及薄壁件，模料温度应高些，压注压力应小些，且压型温度不易偏低。注蜡道尺寸应根据熔模大小合理设计，避免因蜡道尺寸偏小而使注蜡速度降低而造成熔模表面质量差。第19页/共111页2、影响型壳表面粗糙度的因素在熔模表面粗糙度合格的条件下，型壳表面粗糙度将成为影响铸件表面粗糙度的另一个重要因素。影响型壳表面粗糙度的因素:面层涂料对熔模的湿润性，即复印熔模的性能；涂料的粉液比要足够高，使制得的面层致密；面层的干燥条件。第20页/共111页涂料的湿润性为使涂料能很好的湿润熔模，应注意以下

11、几个方面:对熔模表面应清洗干净，去除油等物质。对水基粘结剂水玻璃、硅溶胶的涂料加入适量的润湿剂（表面活性剂）保证面层涂料能很好的涂在熔模表面，加入的润湿剂为渗透剂和消泡剂两种 面层涂料的回性,面层涂料配制好后，不能马上使用，新料要搅拌24h,新增料要5-12小时,使粘结剂与耐火粉料充分湿润后再用 第21页/共111页面层涂料粉液比对型壳致密性的影响硅溶胶和硅酸乙酯水解液粘结剂本身粘度小，故配制的面层涂料粉液比较高，如配锆英粉涂料时粉液比可达4以上，配刚玉粉涂料时粉液比也可在3.2以上，配石英粉涂料时可达2.2左右。水玻璃粘结剂因自身粘度高，故水玻璃涂料粉液比很低，配石英粉涂料时，粉液比常为：1

12、.01.1。但也可以通过降低水玻璃密度：1.261.28g/cm3，模数M3.03.2及采用级配石英粉来提高粉液比。第22页/共111页关于级配粉对面层涂料的作用熔模铸造用耐火粉的粒度分布对涂料的影响很大，如果粉的粒度集中，会使涂料在低粉液比的情况下，粘度就很大，造成型壳面层不致密，级配粉是按照一定要求配制的粒度分布合理的耐火材料,粒度有粗、有细，分布分散，平均粒径适中，用级配粉配制的涂料在高粉液比的条件下，仍有适宜的涂料粘度和良好的流动性。第23页/共111页面层干燥硬化条件对型壳表面粗糙度的影响面层干燥硬化条件对型壳表面粗糙度也有很大影响：对于水玻璃型壳，面层制好后，硬化前应先进行12小时

13、以上的自然干燥，使其面层中的溶剂缓慢的挥发一部分，以缓冲型壳放入硬化液中的硬化速度，减少对型壳表面粗糙度的影响.第24页/共111页对于硅溶胶型壳，面层的干燥应在湿度相对高些55%-70%，温度24-26（恒温条件下）及风速1米/秒的工艺条件下进行面层的干燥。保证面层中的溶剂缓慢均匀的挥发，以提高型壳的面层质量。由于种种原因所致，水玻璃型壳表面粗糙度远高于硅溶胶及硅酸乙酯型壳，所生产的铸件在较好的工艺条件及各种措施下，铸件的表面粗糙度也仅达Ra6.3m，而其它两种工艺方法所生产的铸件表面粗糙度可达1.6m 0.8m。第25页/共111页3、金属液精确复型的影响因素合适的型壳温度：薄壁件及小件要

14、求型壳经焙烧后，尽可能的保证有足够高的型壳温度迅速浇注。因为提高型壳温度对改善金属液流动能力、复型能力有良好的效果。过高的合金熔炼温度常因增加金属液的吸气量，减少结晶形核基底等因素，而对材质产生不利影响。厚大件要求型壳温度较低为好，冷却速度快，减少形成缩孔、缩松的缺陷倾向。硅溶液、硅酸乙酯型壳的焙烧温度为1050-1100，水玻璃型壳焙烧温度为850,出炉后迅速浇注。第26页/共111页适宜的浇注温度：一般情况下，在保证浇条件的前提下，浇注温度越低越好，高温金属液的吸气及氧化也随之增加造成铸件表面缺陷，钢质变差，所以，除保证合金熔炼后的脱氧除气处理外，应以提高型壳温度提高其流动性。第27页/共

15、111页4、其它影响铸件表面粗糙度的因素金属液凝固过程中的二次氧化的影响因素:浇注和金属液凝固过程中，因温度较高，铸件表面会氧化，且氧化层不均匀，而造成铸件表面粗糙金属液的二次氧化物与型壳中的氧化物有可能作用，也会显著地增高铸件的表面粗糙度。采取铸件在保护气氛下冷却是防止上述不良因素和获得优质铸件表面很重要的一环。常用的办法是铸件浇注后，马上撒上少许的废蜡或机油，迅速加罩密封，使铸件在还原气氛中冷却。第28页/共111页清理对熔模铸件表面粗糙度的影响清理对熔模铸件表面粗糙度的影响也很大，应注意以下几个方面：喷砂清理的方法比喷丸清理铸件表面粗糙度好2级以上。采用高压水力清砂是保证铸件表面粗糙度较

16、好的方法。第29页/共111页整组铸件组振壳后，先喷丸再切割，个别清不到的地方采用喷砂处理。减少或不用在抛丸滚筒中进行清理。铸件的热处理应采取防氧化保护措施，以免因铸件表面氧化而增加铸件表面粗糙度。第30页/共111页三、铸件表面缺陷1、粘砂第31页/共111页 特征：粘砂是熔模铸造中常见的一种表面缺陷。它的特征是在铸件表面上粘附一层金属与型壳的化合物，或型壳材料。主要出现在水玻璃工艺生产的铸件中。第32页/共111页形成原因：面层为硅砂粉的型壳，浇注铸钢件时，由于型壳中存有氧化性气氛，使金属表面氧化：2Fe+O2=2FeO(氧化亚铁)（液、固）（气）（液、固）氧化亚铁(FeO)与硅酸粉中的主

17、要矿物成分石英相作用发生下列反应：2FeO +SiO2 =2FeOSiO2 (硅酸亚铁)生成的硅酸亚铁(铁橄榄石)Fe2SiO4熔点1205，在高于熔点温度时，有很好的流动性，能湿润溶解石英，型壳表面被硅酸亚铁腐蚀后，颗粒间孔隙则不断扩大，硅酸亚铁进一步渗入,凝固后将砂粒和铸件粘结在一起，形成了化学粘砂。第33页/共111页在用石英砂型壳浇注高锰钢或高合金钢铸件时,会发生类似情况，金属液中镍、铬、钛、锰等元素易氧化。他们的氧化物在高温时与型壳中SiO2反应生成低熔点化合物，造成化学粘砂。当石英粉中存在金属氧化物Fe2O3等有害杂质时,会显著降低型壳耐火度，使粘砂更为严重。第34页/共111页浇

18、注温度过高，钢水氧化，与型壳发生界面反应,造成化学粘砂。浇注系统设计不合理，造成型壳局部过热，也会造成化学粘砂。第35页/共111页防止措施严格控制面层涂料及撒砂中的杂质含量，特别是Fe2O3含量。正确选择型壳耐火材料，做高锰钢和高温合金钢铸件时，面层涂料、撒砂应选用中性耐火材料为宜，如电熔钢玉或锆英砂粉等。第36页/共111页合金在熔炼及浇注时，应尽可能避免金属液氧化并充分脱氧、除气。在可能的条件下，适当降低金属液浇注温度，薄壁件以提高型壳温度，尽量做到出壳后马上浇注为宜。改进浇注系统，改善型壳散热条件，防止局部过热。第37页/共111页2、夹砂、鼠尾第38页/共111页第39页/共111页

19、特征:夹砂铸件表面局部呈翘舌状金属疤块，金属疤块与铸件间夹有片状型壳层（砂），又称结疤夹砂。鼠尾铸件表面呈现条纹状沟痕。夹砂鼠尾是熔模铸造中常见的表面缺陷，常出现在铸件大平面或过热处。第40页/共111页形成原因:型壳分层，主要有以下几种情况:面层涂料撒砂后干燥、硬化不良。面层撒砂太细，过度层撒砂太粗，造成过度层与面层结合不好及砂中粉尘太多。涂下层时，上层存在浮砂未清除。涂料粘度过大，涂料流动性不好，产生局部堆积造成硬化不良。残余硬化液作用在下层涂料上，使涂料两面硬化，但两面都硬化不透，使涂料本身形成未硬化的夹层。第41页/共111页防止措施:面层型壳充分干燥，硬化。降低第二层涂料粘度,防止面

20、涂料堆积。面层撒砂不易过细，层间撒砂粒度差不易过于悬殊。砂中粉尘含量及含水量要尽量小，并注意涂料前的浮砂去除。第42页/共111页型壳过湿不宜高温入炉焙烧尽量避免铸件的大平面结构平面向上或平面浇注。必要时，在大平面结构的铸件上加设工艺筋、工艺孔，防止型壳分层导致铸件产生此类缺陷。第43页/共111页3、麻点 特征：铸件表面上有许多密集的圆形浅洼斑点，称为麻点缺陷。此类缺陷.常出现在含Cr20%Ni8%时，凝固时间延长，流动性又有所改善。Ni、Mn、Cu都能降低熔点而提高流动性。加钛形成难熔质点，影响钢的流动性。第105页/共111页2、由于含铬量高，在浇注过程中钢液表面容易生成氧化铬膜，使逐渐

21、产生氧化斑疤、冷隔、表面皱皮和夹杂等缺陷。钢液温度降低浇注温度越低，浇注时间越长，氧化现象越严重。适当提高浇注温度（不低于 1530 ）并缩短浇注时间。浇注系统的截面尺寸应比碳钢件大 30%-50%为宜。经验表明：提高钢水温度，液体表面氧化膜 逐渐消失，可明显减少铸件斑疤。第106页/共111页3、不锈钢的体收缩均较大，易产生缩 孔 缩松。从补缩角度出发，铸件应 具体 顺序凝固条件，其冒口尺寸比 碳钢件 大20%-30%。第107页/共111页4、铸造收缩率：马氏体组织的不锈钢与碳钢近似 （1.7%-2%）铁素体组织的不锈钢为1.4%-1.6%奥氏体组织的不锈钢为2.1%-2.3%第108页/共111页5、不锈钢具有较大的热裂倾向，尤其 是高铬和铬镍不锈钢热裂倾向更大。加强型壳的退让性 增大铸造圆角 高铬钢及铬锰不锈钢还容易产生冷 裂，应采取相应措施（如适当降低 浇注温度，减缓体收缩率，合理设 置浇注系统避免局部热点，改进熔 炼工艺，减少金属液含气量等。）第109页/共111页结束语为了有效的防止熔模铸件缺陷的产生，生产实践中应针对具体情况具体分析。重要的是在生产前根据铸件的结构特点和要求，制定合理的工艺方案，并在生产操作中加强管理，防止和降低熔模铸件缺陷的产生。第110页/共111页感谢您的观看！第111页/共111页