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消失模鑄造技術(shù)是用泡沫塑料制作成與零件結構和尺寸完全一樣的實(shí)型模具，經(jīng)浸涂耐火粘結涂料，烘干后進(jìn)行干砂造型，振動(dòng)緊實(shí)，然后澆入金屬液使模樣受熱氣化消失，而得到與模樣形狀一致的金屬零件的鑄造方法。消失模鑄造技術(shù)主要有以下六種： 1．壓力消失模鑄造技術(shù) 壓力消失模鑄造技術(shù)是消失模鑄造技術(shù)與壓力凝固結晶技術(shù)相結合的鑄造新技術(shù)，它是在帶砂箱的壓力灌中，澆注金屬液使泡沫塑料氣化消失后，迅速密封壓力灌，并通入一定壓力的氣體，使金屬液在壓力下凝固結晶成型的鑄造方法。這種鑄造技術(shù)的特點(diǎn)是能夠顯著(zhù)減少鑄件中的縮孔、縮松、氣孔等鑄造缺陷，提高鑄件致密度，改善鑄件力學(xué)性能。 2．真空低壓消失模鑄造技術(shù) 真空低壓消失模鑄造技術(shù)是將負壓消失模鑄造方法和低壓反重力澆注方法復合而發(fā)展的一種新鑄造技術(shù)。真空低壓消失模鑄造技術(shù)的特點(diǎn)是：綜合了低壓鑄造與真空消失模鑄造的技術(shù)優(yōu)勢，在可控的氣壓下完成充型過(guò)程，大大提高了合金的鑄造充型能力；與壓鑄相比，設備投資小、鑄件成本低、鑄件可熱處理強化；而與砂型鑄造相比，鑄件的精度高、表面粗糙度小、生產(chǎn)率高、性能好；反重力作用下，直澆口成為補縮短通道，澆注溫度的損失小，液態(tài)合金在可控的壓力下進(jìn)行補縮凝固，合金鑄件的澆注系統簡(jiǎn)單有效、成品率高、組織致密；真空低壓消失模鑄造的澆注溫度低，適合于多種有色合金。 3．振動(dòng)消失模鑄造技術(shù) 振動(dòng)消失模鑄造技術(shù)是在消失模鑄造過(guò)程中施加一定頻率和振幅的振動(dòng)，使鑄件在振動(dòng)場(chǎng)的作用下凝固，由于消失模鑄造凝固過(guò)程中對金屬溶液施加了一定時(shí)間振動(dòng)，振動(dòng)力使液相與固相間產(chǎn)生相對運動(dòng)，而使枝晶破碎，增加液相內結晶核心，使鑄件凝固組織細化、補縮提高，力學(xué)性能改善。該技術(shù)利用消失模鑄造中現成的緊實(shí)振動(dòng)臺，通過(guò)振動(dòng)電機產(chǎn)生的機械振動(dòng)，使金屬液在動(dòng)力激勵下生核，達到細化組織的目的，是一種操作簡(jiǎn)便、成本低廉、無(wú)環(huán)境污染的方法。 4．半固態(tài)消失模鑄造技術(shù) 半固態(tài)消失模鑄造技術(shù)是消失模鑄造技術(shù)與半固態(tài)技術(shù)相結合的新鑄造技術(shù)，由于該工藝的特點(diǎn)在于控制液固相的相對比例，也稱(chēng)轉變控制半固態(tài)成形。該技術(shù)可以提高鑄件致密度、減少偏析、提高尺寸精度和鑄件性能。 5．消失模殼型鑄造技術(shù) 消失模殼型鑄造技術(shù)是熔模鑄造技術(shù)與消失模鑄造結合起來(lái)的新型鑄造方法。該方法是將用發(fā)泡模具制作的與零件形狀一樣的泡沫塑料模樣表面涂上數層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的泡沫塑料模樣燃燒氣化消失而制成型殼，經(jīng)過(guò)焙燒，然后進(jìn)行澆注，而獲得較高尺寸精度鑄件的一種新型精密鑄造方法。它具有消失模鑄造中的模樣尺寸大、精密度高的特點(diǎn)，又有熔模精密鑄造中結殼精度、強度等優(yōu)點(diǎn)。與普通熔模鑄造相比，其特點(diǎn)是泡沫塑料模料成本低廉，模樣粘接組合方便，氣化消失容易，克服了熔模鑄造模料容易軟化而引起的熔模變形的問(wèn)題，可以生產(chǎn)較大尺寸的各種合金復雜鑄件 6．消失模懸浮鑄造技術(shù) 消失模懸浮鑄造技術(shù)是消失模鑄造工藝與懸浮鑄造結合起來(lái)的一種新型實(shí)用鑄造技術(shù)。該技術(shù)工藝過(guò)程是金屬液澆入鑄型后，泡沫塑料模樣氣化，夾雜在冒口模型的懸浮劑（或將懸浮劑放置在模樣某特定位置，或將懸浮劑與EPS一起制成泡沫模樣）與金屬液發(fā)生物化反應從而提高鑄件整體（或部分）組織性能。 由于消失模鑄造技術(shù)成本低、精度高、設計靈活、清潔環(huán)保、適合復雜鑄件等特點(diǎn)，符合新世紀鑄造技術(shù)發(fā)展的總趨勢，有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景。
+查看全文30 2020-04
澆不足和冷隔是鑄造中相當普遍的缺陷，在很多情況下，這兩類(lèi)缺陷在完全報廢鑄件中占一或第二位。 澆不足是指金屬液未能充滿(mǎn)鑄型型腔而形成不完整的鑄件，這類(lèi)缺陷的特點(diǎn)是鑄件壁上具有光滑圓邊的穿孔，或者鑄件的一個(gè)或多個(gè)末端未充滿(mǎn)金屬液； 冷隔是指在兩股金屬匯聚處，因其未能完全熔合而存在明顯的不連續性缺陷的鑄件，這類(lèi)缺陷的外觀(guān)，常呈現為帶有光滑圓邊的裂紋或皺紋。 這兩類(lèi)缺陷的特點(diǎn)：一是在鑄件檢驗中比較容易發(fā)現；二是除了清理工序外，其產(chǎn)生原因幾乎存在于鑄造的每一道工序中。下面筆者結合多年的生產(chǎn)實(shí)踐并參閱有關(guān)資料，談?wù)勮T件澆不足和冷隔的產(chǎn)生原因及其防止措施。 1.鑄件和模樣設計 （1）因鑄件截面厚薄不均造成金屬流間斷，在某些鑄件設計中，薄截面位于金屬液難以達到的部位，很難恰當地設置澆注系統。在可能的情況下，應對這類(lèi)設計進(jìn)行修改，當無(wú)法更改設計時(shí)，則需采用相當復雜的澆注系統，以避免產(chǎn)生這類(lèi)缺陷。 （2）鑄件截面相對過(guò)薄，這種設計沒(méi)能考慮到金屬流動(dòng)和凝固的規律。如果設計者不能加厚這一截面的話(huà)，惟一的補救辦法是提高金屬的澆注溫度，或者修改金屬的化學(xué)成分，以改善其流動(dòng)性。還有一個(gè)較好的彌補辦法是采用不會(huì )產(chǎn)生急冷的鑄型（型芯），但這會(huì )使生產(chǎn)成本增加，因此在可能的情況下應更改設計。 2. 模樣 （1）模樣或芯盒磨損造成鑄件截面過(guò)薄，型砂是磨損力相當強的材料，會(huì )造成模樣磨損，進(jìn)而造成鑄件截面減薄，導致產(chǎn)生澆不足和冷隔缺陷。有效的預防措施是建立正規的檢查制度，把有缺陷的模樣檢查出來(lái)。 （2）模樣強度差! 在造型或制芯的壓力下，模樣由于強度不夠而產(chǎn)生變形，這樣的模樣和芯盒會(huì )造成鑄型和型芯變形。這樣既會(huì )造成金屬液未能按預期設想流動(dòng)，又會(huì )形成鑄件截面過(guò)薄。改正的方法是加固模樣。 （3）模樣或芯盒定位不準，其產(chǎn)生原因是定位銷(xiāo)和銷(xiāo)套已經(jīng)磨損，定位銷(xiāo)數量過(guò)少或定位銷(xiāo)尺寸過(guò)小都容易產(chǎn)生磨損。在上下模底板上按中心線(xiàn)安裝分成兩半的模樣時(shí)，也會(huì )出現錯位的缺陷。如果不試澆樣品鑄件，則很難證實(shí)分裝在上、下模底板上的兩半模樣是否對準。防止產(chǎn)生這類(lèi)缺陷的首要措施就是加強檢驗。 3. 砂箱及其準備 （1）上下箱錯箱造成鑄件過(guò)薄，造成這種缺陷的原因包括：定位銷(xiāo)磨損、定位銷(xiāo)彎曲、銷(xiāo)套磨損，或在箱耳座內有外來(lái)雜物。由于錯箱是造成鑄件缺陷的主要根源之一，因而必須定期對這些部件進(jìn)行維修和保養。 （2）模樣安裝不當，這種情況一般是安裝模樣的工人操作疏忽所造成的。模樣和模底板上的對準中心線(xiàn)必須非常明顯，以便安放時(shí)易于檢查。 （3）薄平鑄件澆注時(shí)傾斜度不夠，對某些較薄的鑄件來(lái)說(shuō)，要使砂箱在澆注時(shí)能保持一個(gè)傾斜度，否則會(huì )形成封閉氣體，造成金屬液流間斷。砂箱傾斜后，上箱要保持足夠的高度，使澆口位置超過(guò)鑄件的頂點(diǎn)。 （4）砂箱剛度不夠或加固不當，也會(huì )使砂型變形而產(chǎn)生澆不足或冷隔，因此必須使用具有足夠強度的砂箱，對于使用時(shí)間較長(cháng)的砂箱應加固后再使用。 （5）上箱太淺，可能會(huì )造成上型下垂，從而使鑄件截面變窄、變薄，以致產(chǎn)生澆不足的缺陷。在澆注較厚的鑄件時(shí)，上箱太淺會(huì )因為金屬壓力不足而導致產(chǎn)生縮松和侵入氣孔；而在澆注較薄鑄件時(shí)，其后果則是產(chǎn)生掉砂或澆不足的缺陷。 4.澆冒口系統 （1）內澆道、橫澆道和直澆道截面尺寸不當，為了避免產(chǎn)生金屬液流間斷的現象，應按以下要求設計澆注系統，即必須使直澆道和橫澆道具有足夠的尺寸，以保證平穩地向所有內澆道輸送金屬液。另外，為保證金屬液流動(dòng)時(shí)能夠始終完全充滿(mǎn)澆注系統，可減小澆道面積來(lái)建立壓頭。澆注系統設計的基本原則是確保金屬液流動(dòng)平穩，并能夠充滿(mǎn)澆注系統，防止金屬液流間斷。 （2）內澆道位置不當，內澆道的位置完全取決于鑄件結構。因此必須分析鑄型型腔是如何被金屬液充滿(mǎn)的，根據金屬液充滿(mǎn)型腔的流動(dòng)模式設置內澆道。 （3）內澆道分布不當或不均衡! 這是由于沒(méi)能正確地預測金屬液流動(dòng)的實(shí)際情況而造成的。除了要考慮金屬液在一般情況下的流動(dòng)狀態(tài)，還應考慮金屬液對型壁的摩擦、金屬液的冷卻情況和金屬液的流動(dòng)性。金屬液充型的確切過(guò)程通常很難預測，但可以通過(guò)試驗探索出金屬液的流動(dòng)模式。例如，某一鑄件通常要20S的澆注時(shí)間，我們可分別按5S、10S、15S 澆注同樣的鑄型，對這三個(gè)沒(méi)有澆滿(mǎn)的鑄件進(jìn)行落砂和清理，并仍使其帶著(zhù)內澆道，這樣就可顯示出金屬液實(shí)際的流動(dòng)模式，以這些參數作為依據來(lái)重新設計出zui佳的澆注系統。 （4）壓頭太低! 這也是造成澆不足的一個(gè)原因。 5.型砂 （1）型砂水分太高，會(huì )造成金屬液沸騰而失去流動(dòng)性，導致產(chǎn)生澆不足和冷隔。 （2）型砂中揮發(fā)物太多，過(guò)量的揮發(fā)物在金屬液流之前充滿(mǎn)型腔，會(huì )使金屬液難以完整地充滿(mǎn)型腔，從而有可能造成氣隔或氣隔縫，即使金屬液流到了正常部位，也會(huì )因此而難以熔合，導致產(chǎn)生冷隔和澆不足。 （3）背砂強度低，不管是因為箱帶不足還是背砂強度太低而引起的上型下沉，都會(huì )使較薄的型腔截面變得更薄，從而使金屬液難以充滿(mǎn)鑄件薄壁。 （4）透氣性太差，砂型緊實(shí)度過(guò)高會(huì )造成透氣性差，則可能產(chǎn)生氣隔。此外，型砂緊實(shí)度高還會(huì )加快從熔融金屬液中吸走熱量，在金屬液未來(lái)得及充滿(mǎn)鑄型型腔之前就可能使鑄件冷凝了。 （5）造型材料導熱性過(guò)高，造型材料吸取熱量和冷凝金屬的速度各有差異，如金屬型和砂型之間的差異，石英砂和鋯砂之間的差異，都會(huì )對冷隔缺陷的產(chǎn)生有不同的影響。 6.制芯 （1）砂芯過(guò)硬，金屬液通常很難平靜地流到較硬的砂芯近旁，而常會(huì )在該處出現翻騰的情況，這樣會(huì )形成過(guò)早的冷凝。 （2）排氣不夠充分，任何被包封的氣體，都會(huì )造成鑄件氣隔縫。對于會(huì )使金屬液流產(chǎn)生任何程度間斷的澆注系統而言，這一問(wèn)題則更為嚴重。 （3）型芯尺寸不正確或放置不當，型芯移位會(huì )使鑄件截面減薄，如果金屬液的流動(dòng)能力不夠高，則會(huì )產(chǎn)生澆不足或冷隔。 （4）漂芯或砂芯下沉，這和下型拱起、上型下沉的后果完全一樣，都會(huì )使鑄件截面變得過(guò)薄。 （5）偏芯造成鑄件截面過(guò)薄，這是漂芯或砂芯下沉的另一種表現形式。 （6）砂芯變形，因粘結劑的熱塑性而引起砂芯的變形是造成鑄件變形的一個(gè)原因。因變形引起的翹曲，在澆注過(guò)程中和偏芯的作用一樣，都會(huì )使鑄件截面減薄。 （7）芯骨距砂芯表面過(guò)近，這樣設置的芯骨對金屬起著(zhù)激冷作用，因而遲滯了金屬液的正常流動(dòng)，降低了金屬液的流動(dòng)性。 （8）型芯材料導熱性過(guò)高，其后果和造型材料導熱性過(guò)高一樣。 7.造型 （1）舂砂過(guò)實(shí)降低了透氣性。 （2）舂砂不均時(shí)，將造成型砂緊實(shí)度的變化，使局部砂型透氣性過(guò)低，這樣會(huì )改變金屬液的流動(dòng)，或者形成局部截面受激冷，從而導致產(chǎn)生冷隔。 （3）舂砂過(guò)松導致上型下沉，使鑄件截面變薄。 （4）修型或修補過(guò)度，其后果和形成金屬液的翻騰或改變型砂導熱性一樣。 （5）芯撐尺寸錯誤引起漂芯，會(huì )造成鑄件截面過(guò)薄，使金屬熔液很難完滿(mǎn)充型。 （6）芯撐過(guò)小或芯撐數量過(guò)少，造成漂芯。 （7）型芯或鑄型的涂料涂層過(guò)厚，都會(huì )使鑄件的較薄截面變得更薄。 8.金屬成分 （1）鑄鐵，碳當量對金屬液的流動(dòng)性有影響。一般來(lái)說(shuō)，低碳當量的金屬液會(huì )因其流動(dòng)性差而容易產(chǎn)生冷隔和澆不足；但碳當量過(guò)高又會(huì )產(chǎn)生石墨漂浮缺陷。 （2）鑄鋼，鋼的成分由低碳到高碳，如果添加各種合金元素，可以調整其流動(dòng)性。鋼具有較高的熱幅射性，熱量損失較快，這種特性使鋼液與冷的或濕的鑄型接觸時(shí)，會(huì )很快降低其流動(dòng)性。 （3）銅合金，由于銅合金品種較多，流動(dòng)性差別很大，因此改進(jìn)流動(dòng)性的方法取決于所采用的合金類(lèi)型。 （4）鋁合金，在鋁合金成分中增加硅或鐵的含量，會(huì )使其較低的流動(dòng)性得到改善。含氣或被污染的鋁合金，特別易于產(chǎn)生冷隔。 （5）鎂合金，可以通過(guò)將成分調整到接近于共晶成分而改善其流動(dòng)性。 9. 熔煉 （1）因稱(chēng)重或加料不嚴格導致成分錯誤。 （2）金屬液熔化溫度過(guò)低或流動(dòng)性太差。無(wú)論是哪一種金屬，其溫度過(guò)低是造成澆不足的基本原因。 （3）金屬液氧化或含氣。這可能是由于耐火材料太濕、湍流所造成的，無(wú)論是何種金屬，氧化或含氣金屬液的流動(dòng)性都會(huì )降低；熔煉操作不當，特別容易使有色金屬吸附氣體；熔煉灰鑄鐵時(shí)，沖天爐底焦高度太低，也會(huì )產(chǎn)生同樣的后果。 （4）金屬液還原過(guò)分。會(huì )因為吸氫而產(chǎn)生問(wèn)題，在所有的金屬中這都是應予以考慮的因素，對鋁合金而言尤為重要。 （5）澆包內添加料過(guò)量。這些添加料都具有直接降低溫度的作用，因而也就降低了金屬液的流動(dòng)性。 （6）澆包內添加物潮濕，會(huì )造成溫度損耗，導致金屬液溫度過(guò)低。 10. 澆注 澆注被認為是造成澆不足缺陷的主要原因之一，以下因素可能是澆注過(guò)程中導致產(chǎn)生缺陷的成因。 1）澆注溫度過(guò)低。 （1）間斷澆注會(huì )造成金屬液充型不均衡，當重新開(kāi)始澆注后，則易于產(chǎn)生氧化薄膜或吸收氣體，這都會(huì )妨礙熔融金屬的熔合。 （2）過(guò)快減慢澆注速度，會(huì )降低金屬液完全充滿(mǎn)鑄型型腔所需的壓力，當上箱中有凸臺或上箱太淺時(shí)，過(guò)快減慢澆注速度鑄成的鑄件，其缺陷尤為嚴重。 （3）金屬液沸騰。流槽、內襯、澆包嘴太濕，或澆包內有廢渣，都會(huì )造成金屬液沸騰，既降低了熔融金屬的溫度，又降低了其流動(dòng)性。 （4）水平澆注薄平鑄件，未使其有一個(gè)傾斜度，都容易造成冷隔缺陷。 （5）因跑火降低了澆注壓力，會(huì )造成澆注間斷，其后果和過(guò)快降低澆注壓頭一樣。 （6）熔渣、臟物或澆包耐火材料堵住內澆口，其后果與間斷澆注或過(guò)快減慢澆注速度一樣。 （7）若澆注的金屬液短缺，會(huì )降低熔融金屬的輸送壓力。上箱較淺時(shí)，澆注的熔融金屬稍有短缺，會(huì )使壓力水平低于鑄件的zui高點(diǎn)，這樣即便不會(huì )造成澆不足，也容易形成侵入氣孔或縮松。實(shí)際上，上箱凸臺部位產(chǎn)生侵入氣孔，通常都和澆不足有關(guān)，當澆注短缺是其成因時(shí)，這兩種缺陷很可能不易識別。 （8）澆注過(guò)慢，會(huì )使內澆道不能保持有充分的金屬液，不能較快地充滿(mǎn)鑄型來(lái)防止冷隔。澆注過(guò)慢還是造成膨脹缺陷的主要原因，上型膨脹的傾向會(huì )進(jìn)一步加大形成冷隔的可能。 （9）未能保持直澆道、橫澆道和內澆道充滿(mǎn)熔融的金屬液，其結果和間斷澆注或壓力頭不足一樣。此外，還會(huì )造成包封空氣，因而降低了金屬液的流動(dòng)性，在一些合金（如鑄鋼中）會(huì )快速地形成氧化膜。 11 其他 （1）冷鐵和芯撐過(guò)大時(shí)，其后果和激冷一樣，使金屬液流動(dòng)性降低而產(chǎn)生冷隔。冷隔很可能出現在芯撐或距芯撐很近的部位。 （2）因鑄型壓鐵過(guò)重等原因使鑄件截面減薄。若壓鐵重量超過(guò)鑄型能夠承擔的負荷時(shí)，會(huì )發(fā)生塌型。即使截面尺寸改變很小，也可能導致產(chǎn)生澆不足缺陷。 （3）鑄型型腔的薄截面處產(chǎn)生水氣凝聚，這會(huì )降低金屬液的流動(dòng)性，同時(shí)還會(huì )造成包封氣體。 解決"冷隔"缺陷 冷隔缺陷不光表面難看，且內部金屬結合力弱，嚴重影響鑄件的機械性能，今天小編將對其做簡(jiǎn)單介紹。 缺陷現象： 溫度較低的金屬流互相對接但未熔合而出現的縫隙，呈不規則的線(xiàn)形，有穿透的和不穿透的兩種，在外力的作用下有發(fā)展的趨勢。 別名：冷接（對接）、熔接不良 成因分析： 1、金屬液澆注溫度低或模具溫度低； 2、合金成分不符合標準，流動(dòng)性差； 3、金屬液分股填充，熔合不良； 4、澆口不合理，流程太長(cháng)； 5、填充速度低或排氣不良； 6、壓射比壓偏低。 對應措施： 1、產(chǎn)品發(fā)黑，伴有流痕。適當提高澆注溫度和模具溫度；觀(guān)察模溫減少涂料噴涂 2、改變合金成分，提高流動(dòng)性； 3、燙模件看鋁液流向，金屬液碰撞產(chǎn)生冷隔出現一般為渦旋狀，伴有流痕。改進(jìn)澆注系統，改善內澆口的填充方向。另外可在鑄件邊緣開(kāi)設集渣包以改善填充條件； 4、伴有遠端壓不實(shí)。更改澆口位置和截面積，改善排溢條件，增大溢流量； 5、改變金屬液流量，提高壓射速度； 6、鑄件整體壓不實(shí)。提高比壓（盡量不采用），有條件zui好換到大噸位機臺。
+查看全文29 2020-04
一、澆口杯在澆注系統中有什么作用？ 澆口杯是漏斗形的外澆口，單獨制造或直接在鑄型內形成，成為直澆道頂部的擴大部分。其作用是承接來(lái)自澆包的金屬液，防止飛濺和溢出，方便澆注；減少金屬液對鑄型的直接沖擊；可能撇去部分熔渣、雜質(zhì)、阻止其進(jìn)入直澆道內；提高金屬液靜壓力。澆口杯分為漏斗形澆口杯和澆口盆兩類(lèi)。漏斗形澆口杯結構簡(jiǎn)單，節約金屬，但撇渣效果差。為了撇渣，一般常配合過(guò)濾網(wǎng)使用。澆口盆效果較好，底部設置堤壩有利于澆注操作，使金屬液達到適宜的澆注速度后再流入直澆道。這樣澆口杯內液體深度大，可阻止水平漩渦的產(chǎn)生而形成垂直漩渦，從而有利于分離渣滓和氣泡。 二、直澆道的作用及設計 直澆道的功能是：從澆口杯引導金屬向下，進(jìn)入橫澆道、內澆道或直接導人型腔。提供足夠的壓力，使金屬液在重力作用下能克服各種流動(dòng)阻力，在規定時(shí)間內充滿(mǎn)型腔。直澆道常做成上大下小的錐形，等斷面的柱形和上小下大的倒錐形。對鋁、鎂合金鑄件，也用蛇形、片狀和縫隙式的直澆道。 直澆道是金屬液進(jìn)入模具型腔時(shí)首先經(jīng)過(guò)的通道，也是壓力傳遞的首要部位，因而其大小會(huì )影響金屬液的流動(dòng)速度和填充時(shí)間。 1、結構 這種直澆道一般由壓室和澆口套組成 。 壓室和澆口套宜制成一體，如果分開(kāi)制造時(shí)應選擇合理的配合精度和配合間隙，以保持壓室與澆口套的同軸度。 2、尺寸 直澆道的直徑D一般與壓室直徑一致，根據壓鑄件所需的壓射比壓確定，直澆道長(cháng)度H一般取直徑D的1/2~1/3。直澆道上的這段金屬通常又稱(chēng)為余料。為了使余料從澆口套中順利脫出，在靠近分型面一端長(cháng)度為15~25mm范圍的內孔處設計成1°30'~2°的脫模斜度。 試驗結果表明：上大下小的錐形（錐度1/50）直澆道呈充滿(mǎn)流態(tài)，而在等截面的圓柱形和上小下大的倒錐形直澆道中呈非充滿(mǎn)狀態(tài)。 1、直澆道中液態(tài)金屬分兩種流態(tài)：充滿(mǎn)式流動(dòng)或非充滿(mǎn)式流動(dòng)。 2、在非充滿(mǎn)的直澆道中，金屬液以重力加速度向下運動(dòng)，流股呈漸縮形，流股表面壓力接近大氣壓力，微呈正壓。流股表面會(huì )帶動(dòng)表層氣體向下運動(dòng)，并能沖入型內上升的金屬液內，由于流股內部和砂型表層氣體之間無(wú)壓力差，氣體不可能被“吸入”流股，但在直澆道中氣體可被金屬表面所吸附并帶走。 3、直澆道入口形狀影響金屬流態(tài)。當入口為尖角時(shí)，增加流動(dòng)阻力和斷面收縮率，常導致非充滿(mǎn)式流動(dòng)。實(shí)際砂型中尖角處的型砂會(huì )被沖掉引起沖砂缺陷。要使直澆道呈充滿(mǎn)流態(tài)，要求入口處圓角半徑r≥d/4（d為直澆道上口直徑）。 4、生產(chǎn)中主要應用帶有橫澆道和內澆道的澆注系統，由于橫澆道和內澆道的流動(dòng)阻力，常使等截面的，上小下大的直澆道均能滿(mǎn)足充滿(mǎn)條件而呈充滿(mǎn)式流態(tài)。 盡管非充滿(mǎn)的直澆道有帶氣的缺點(diǎn)，但在特定條件下不能不用，如：階梯式澆注系統中，為了實(shí)現自下而上地逐層引入金屬的目的而采用；又如用底注包澆注的條件下，為了防止鋼液溢至型外而使用非充滿(mǎn)態(tài)的直澆道。 澆注鑄鐵件時(shí)，對濕砂型內等截面的直澆道中的上、中、下三點(diǎn)進(jìn)行過(guò)壓力測定（條件為：直澆道高400mm、直徑為30mm、澆注溫度為1300℃），結果證明：直澆道內金屬壓力為接近大氣壓力的微正壓，壓力值一般在50Pa~1kPa范圍內，靠近澆口杯處壓力值偏高，在澆注初的瞬間壓力zui高可達1.8kPa。 熱壓室壓鑄機模具用直澆道 熱壓室壓鑄機用模具上的直澆道結構形式，它是由壓鑄機上的噴嘴5和壓鑄模上的澆口套6及分流錐2等組成。 分流錐較長(cháng)，用于調整直澆道的截面積，改變金屬液的流向，也便于從定模中帶出直澆道凝料。分流錐的圓角半徑R常取4mm~5mm，直澆道錐角口通常取4°~12°，分流錐的錐角口7取4°~6°，分流錐頂部附近直澆道環(huán)形截面積為內澆口截面積的2倍，而分流錐根部直澆道環(huán)形截面積為內澆口截面積的3倍~4倍。直澆道小端直徑d一般比壓鑄機噴嘴出口處的直徑大1mm左右，澆口套與噴嘴的連接形式按具體使用壓鑄機噴嘴的結構而定。為了適應熱壓室壓鑄機***率生產(chǎn)的需要，通常要求在澆口套及分流錐的內部設置冷卻系統。 直澆道窩 金屬液對直底部有強烈的沖擊作用，并產(chǎn)生渦流和紊流區，常引起沖砂、渣孔和大量氧化夾雜物等鑄造缺陷。設直澆道窩可改善金屬液的流動(dòng)狀況，直澆道窩的作用如下： (1)有緩沖作用。 (2)縮短直澆道一橫澆道拐彎處的高度紊流區。 (3)改善內澆道的流量分布。 (4)減小直澆道一橫澆道拐彎處的局部阻力系數和壓頭損失。 (5)注入型內的zui初金屬液中，常帶有一定量的氣體，在直澆道窩內可以浮出去。 直澆道窩的大小、形狀應適宜，砂型應緊實(shí)。在底部放置干砂芯片、耐火磚等可防止沖砂。直澆道窩常做成半球形、圓錐臺等形狀。 橫澆道 橫澆道的作用是什么？ 1.將金屬液從直澆道引入內澆口； 2.可以借助橫澆道中的大體積金屬液來(lái)預熱模具； 3.當鑄件冷卻收縮時(shí)用來(lái)補縮和傳遞靜壓力。 橫澆道的設計要點(diǎn) 1.橫澆道截面積應從直澆道向內澆道逐漸縮小，不應突然變化； 2.橫澆道截面積都應不小于內澆道截面積； 3.橫澆道應具有一定的厚度和長(cháng)度； 4.金屬液通過(guò)橫澆道時(shí)的熱損失應盡可能地小，保證橫澆道比壓鑄件和內澆口后凝固； 5.根據工藝需要可設置盲澆道，以達到改善模具熱平衡，容納冷污金屬液、涂料殘渣和空氣的目的。 橫澆道尺寸的計算 橫澆道的長(cháng)度計算公式如下： L=0.5D+（25~35）（mm） 上式中，L——橫澆道長(cháng)度，mm D——直澆道導入口處直徑，mm 內澆道 澆注系統是鑄型中液態(tài)金屬進(jìn)入型腔的通道之總稱(chēng),基本組元有:澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內澆道。內澆道是液態(tài)金屬進(jìn)入鑄型型腔的zui后一段通道，主要作用：控制金屬液充填鑄型的速度和方向，調節鑄型各部分的溫度和鑄件的凝固順序，并對鑄件有一定的補縮作用?？梢杂袉蝹€(gè)也可以設計多個(gè)內澆道。
+查看全文28 2020-04
夾砂是一種“膨脹缺陷”，有“鼠尾”、“溝槽”和“夾砂結疤”三種形式，其特征是：鑄鐵表面有夾著(zhù)砂子的細小紋路．條狀溝槽以及結疤狀凸起物高溫鐵水的沖刷和烘烤的熱作用使砂型發(fā)生水分遷移和體積膨脹，致使表層翹起，挑起和開(kāi)裂，這就是夾砂形成的機理。 1、制型砂的質(zhì)量 型砂的質(zhì)量必須控制。在這方面防止夾砂的對策有：選用粒度分散、形狀不規則的原砂，濕型采用鈉質(zhì)膨潤土或對鈣質(zhì)膨潤土進(jìn)行活化處理，適當增加膨潤土的用量和減少型砂的含水量，加入適量的煤粉、重油、瀝青粉、細木屑等“緩沖劑”、去除舊砂中的粉塵、保證型砂的混輾質(zhì)量等。 2、選擇合理的造型工藝 造型工藝是否合理對鑄件產(chǎn)生夾砂有很大影響。鑄件的澆鑄時(shí)間和澆鑄位置、鐵水的上升速度、鑄型的種類(lèi)等必須選擇適當。 （1）采用快速澆鑄 砂型的表面總是要發(fā)生膨脹的， 因此防止夾砂的決定因素是鐵水是否能迅速覆蓋和觸及砂型的表面，并對砂型產(chǎn)生一定的壓力?？焖贊沧⒛苁硅F水在鑄件產(chǎn)生夾砂的“臨界時(shí)問(wèn)”之前充滿(mǎn)鑄型，不給予砂型產(chǎn)生膨脹和形成高水區的充分時(shí)間。有人用高速攝影機觀(guān)察到：如果上砂型受烘烤后在局部發(fā)生垂下的瞬間，鐵水能立刻觸及，則鐵水有可能把垂下的砂塊托回原處。由此可見(jiàn)， 快速澆鑄能利用鐵水的壓力來(lái)對付砂型的膨脹。 澆鑄速度的快慢主要取決于澆口截面的大小?；诣T鐵件澆口截面如用下面的簡(jiǎn)易計算公式計算，能實(shí)現快速澆注。 平面較大的鑄件M取0.8~1.2；平面很大、薄壁的鑄件取1.2~1.5；濕型件宜取中、上限。 生產(chǎn)實(shí)踐征實(shí)，上述公式是可靠的，如果鑄件存在夾砂缺陷，必須檢查該鑄件所用的澆口截面積是否在“快澆”的范圍之中。對于大平面的鑄件宜用尺寸較大的澆口杯，多道薄片狀的內澆口或是縫隙澆口．使鐵水迅速、平穩、不間斷地蓋住所澆到的平面，避免砂型局部過(guò)熱。澆口比例常用半封閉或開(kāi)放式。 （2）提高鐵水的上升速度 鐵水在砂型中應有較高的上升速度，以減低上砂型受烘烤的程度鐵水的上升速度與澆注方案有關(guān)。自下而上充型的傾斜澆鑄方法（一般傾斜3°--15°）。能避免分散的鐵水流，利于砂型的排氣、減少鐵水對砂型的熱幅射和提高鐵水的上升速度。而平傲立澆的工藝則更能顯著(zhù)提高鐵水的上升速度。 （3）選用恰當的澆鑄位置 鑄件的澆鑄位置必須有利于鐵水平穩充型和型腔氣體的排除，否則，會(huì )導致夾砂的缺陷。 （4）采用適宜的鑄型 根據鑄件的大小選擇適宜的鑄型。濕型一般適用于小件和平面不大、壁不厚的中件對于中、大的板類(lèi)和厚壁件宜采用表干型和千型。一些大型平板可用熱膨脹小、導熱性好和熱容量高和石墨粉砂或耐火磚作下型，既能重復使用，又能有效地防止夾砂。 （5）增加砂型的排氣 及時(shí)地排除型腔的水蒸汽及其它氣體能有利于鐵水的快速充填和減輕高溫氣流對砂表層的起拱作用，有益于降低水分凝聚區的水量和使其位置內移。因此在砂型上多放明出氣冒口，分散排氣是十分重要的。 3、確保砂型的制造質(zhì)量 砂型的制造質(zhì)量涉及產(chǎn)生夾砂的“臨界時(shí)間”。如何精細地造型，提高砂型的整體強度，是防止夾砂的關(guān)鍵。 （1）舂砂要緊實(shí)和均勻 砂型應舂得緊實(shí)均勻，避免局部過(guò)緊和分層。濕型不要求過(guò)高的緊實(shí)度，而表干型和下型應有足夠的緊實(shí)度。大型鑄鐵件防止夾砂的經(jīng)驗是：“人工用直徑10-15 mm粗的鋼釬都無(wú)法插進(jìn)砂型”。由此可見(jiàn)防止夾砂要注重砂型的剛性當然增加砂型緊實(shí)度會(huì )影響砂型排氣，與之相應的重要手段是多扎氣眼， 并盡可能接近砂型表層造型時(shí)要注意砂箱的箱帶和掛鉤不能離型面太近，芯骨也不能距砂芯表面過(guò)近，因為會(huì )引起舂砂不均舂砂時(shí)首層填砂不可過(guò)薄，特別是在模型表層木板較薄時(shí)，木板的彈性會(huì )使砂型分層。刮板的造型操作要特別小心， 以墁刀削砂成型為主，刮板刮砂時(shí)不能過(guò)分用力， 以免使砂型分層。 （2）細心修型和上好涂料 修型時(shí)不能過(guò)度地修磨砂型， 這樣易把水分引到砂型表面，形成硬塊且與本體分離。砂型損壞之處要劃毛后修補，不宜刷水過(guò)多。澆口附近、凸臺邊緣、大平面及鐵水斷續流經(jīng)的部位應插釘加固。插釘呈梅花狀，使砂型有一個(gè)整體的強度。涂料是砂型的保護層，要上好。修型后宜讓砂型陰干一段時(shí)間再上涂料，以利涂料的滲透。涂料刷兩遍，上濃涂料，并用墁刀壓一遍，第二遺上較稀一點(diǎn)的涂料。 （3）控制烘干范圍 砂型干燥不好也容易產(chǎn)生夾砂。為此砂型應有正確的烘干范圍。干燥爐開(kāi)始不能升溫過(guò)快，否則會(huì )使砂型外層存在較大的溫度差，以致開(kāi)裂。保溫要有充裕的時(shí)間，以確保砂型烘干透徹。配箱后應盡快澆注， 以免返潮。 4、搞好澆鑄工藝和操作 為了防止夾砂缺陷，在澆鑄工藝方面，應在保證不出現其它缺陷的前提下，力求用較低的澆鑄溫度，在澆鑄操作上，應避免斷流和盡量用較快的速度澆鑄。
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對目前國內精鑄行業(yè)中廣泛應用的4種制殼工藝的特點(diǎn)進(jìn)行了分析對比。從精鑄件質(zhì)量比較，水玻璃型殼較差，復合型殼、硅溶膠-低溫蠟型殼次之，硅溶膠一中溫蠟型殼zui好。而從制殼成本比較，水玻璃型殼zui低，硅溶膠一中溫蠟型殼zui高。對這4種制殼工藝分別提出了改進(jìn)措施。 目前國內精鑄件生產(chǎn)中廣泛采用的制殼工藝有以下4種： A．水玻璃型殼； B．復合型殼； C．硅溶膠型殼(低溫蠟)； D．硅溶膠型殼(中溫蠟)。前3種方案均使用低溫蠟(模)。 我公司4種工藝兼有，以充分滿(mǎn)足市場(chǎng)對精鑄件質(zhì)量、價(jià)位的不同需求、增加市場(chǎng)競爭力和適應力。 1、水玻璃型殼 這一工藝在國內已有近50年的生產(chǎn)歷史，其廠(chǎng)點(diǎn)數至今仍占我國精鑄廠(chǎng)家的75%以上。經(jīng)過(guò)精鑄界同仁個(gè)半世紀的不懈努力，水玻璃型殼工藝的應用和研究已達到了很高水平。 多年來(lái)由于背層型殼耐火材料的改進(jìn)和新型硬化劑的推廣應用，水玻璃型殼強度有了成倍增長(cháng)。鑄件表面質(zhì)量、尺寸精度及成品率有了很大提高，目前仍占很大的市場(chǎng)份額，并替代國外砂鑄件成批出口。 低廉的成本、zui短的生產(chǎn)周期、優(yōu)良的脫殼性能及高透氣性至今仍是其他任何型殼工藝所不及的優(yōu)點(diǎn)。但鑄件的質(zhì)量，包括表面粗糙度、缺陷數量、尺寸精度、成品率、返修率等均比其他3種工藝要差 1.1存在的主要問(wèn)題 (1)水玻璃粘結劑固有的缺點(diǎn)是Na2O含量高，型殼高溫強度、抗蠕變能力遠不及硅溶劑型殼(只有它的1/30-1/50)。加之面層耐火料采用了價(jià)低質(zhì)次、粒度級配不良的石英砂(粉)，硬化劑至今仍限于使用氯化氨，因而必然不能獲得高質(zhì)量的精鑄件。 (2)型殼生產(chǎn)條件差，缺乏嚴格的生產(chǎn)過(guò)程及參數的控制。由于硬化劑的強腐蝕性，除塵設備的簡(jiǎn)陋，很少車(chē)間有恒溫、恒濕、除塵的生產(chǎn)環(huán)境。影響型殼和鑄件質(zhì)量的涂料配制、硬化、風(fēng)干、脫蠟等工序，極少按行業(yè)規定的操作規范嚴格控制。如定期檢測涂料粘度、涂片重、硬化劑濃度、pH值等。型殼風(fēng)干處的溫度、濕度、風(fēng)速等更是不加控制，故常在高、低溫或梅雨季節發(fā)生批量報廢的質(zhì)量事故?？傊?，大部分工廠(chǎng)停留在手工作坊階段，靠技藝而不是靠科學(xué)的質(zhì)量管理進(jìn)行生產(chǎn)。這是水玻璃型殼數十年來(lái)鑄件質(zhì)量不穩定、廢品率、返修率高的重要原因之一。 1.2改進(jìn)方向 (1)采用高純度的硅微粉(脈石英)代替常用的低品位的石英砂粉作面層耐火材料，并應用“雙峰”型粒度級配的圓形石英粉配制面層涂料。不僅可提高面層型殼的熱化學(xué)穩定性，而且可以獲得高粉液比涂料。我廠(chǎng)用模數為3.4、密度為1.28g/cm3的水玻璃配料，粉液比可達到1.4。硅微粉的技術(shù)要求見(jiàn)。 經(jīng)濕法球磨、單槽沉淀、磁選及離子高純水處理，自然形成圓形，雙峰粒度級配，這種高純低雜質(zhì)的粉粒，比人工級配更理想。已在我公司實(shí)際應用，效果良好。 (2)加強制殼工序的現場(chǎng)質(zhì)量管理，按行業(yè)標準操作。同時(shí)應將涂料、撒砂、硬化場(chǎng)地與型殼干燥間隔離。后者控制溫度、濕度，前者加強除塵、防腐，從而有利于型殼質(zhì)量的穩定及改善操作環(huán)境。 (3)采用石英-硅溶膠型殼代替一、二層石英-水玻璃型殼，徹底取消面層和過(guò)渡層的水玻璃及氯化氨硬化劑。計算表明鑄件成本僅增加0.46元/kg，而制殼生產(chǎn)周期與水玻璃型殼基本相同。 2、復合型殼 為克服上述水玻璃型殼的缺點(diǎn)，目前不少工廠(chǎng)將一、二層改用鋯英石及莫來(lái)石-硅溶膠型殼。背層仍采用原有水玻璃型殼工藝。它是結合硅膠型殼的優(yōu)良的表面質(zhì)量和水玻璃低成本、短周期的優(yōu)點(diǎn)的一種改進(jìn)方案。與水玻璃型殼相比，其鑄件表面質(zhì)量有了很大提高，表面粗糙度降低、表面缺陷減少、返修率下降?？蓱糜诓讳P鋼、耐熱鋼等高合金鋼。生產(chǎn)周期則比低溫蠟-硅溶膠型殼短得多，與水玻璃型殼相近。 2.1存在的主要問(wèn)題 (1)由于背層保留了水玻璃粘結劑，故其型殼整體高溫強度、抗蠕變能力比硅溶膠型殼低。其型焙燒溫度只限于950℃以下。900℃以后型殼變形量增加了30%。而硅溶膠型殼焙燒溫度可達1000-1200℃，在1000℃以前型殼不變形。故復合型殼澆注的鑄件尺寸精度(包括形位公差)均比不上硅溶膠型殼。往往在澆注大型(10kg以上)鑄件時(shí)要采取增加硅溶膠型殼層數的方法(一般至少增加2層)以求獲得高的高溫強度及防止鑄件變形。 (2)由于型殼前2層是影響型殼透氣性的主因，由水玻璃型殼改為硅溶膠后，型殼的整體透氣性大幅降低，在焙燒溫度較低、保溫時(shí)間不夠長(cháng)時(shí)，常會(huì )造成鑄件氣孔及澆不足、冷隔等缺陷，故復合型殼較難應用于薄壁(δ≤3mm)件、小件及特小件(小于50g)。又因型殼高溫強度不及硅溶膠型殼，更易造成上述廢品?？傊?，復合型殼的透氣性不如水玻璃型殼也不如硅溶膠型殼。 (3)復合型殼鑄件質(zhì)量穩定性比水玻璃好，但遠不如硅溶膠型殼。其背層仍保留水玻璃粘結劑，為降低成本仍采用價(jià)格較低、質(zhì)量不穩定的耐火材料，如粘土、顆粒粒砂等，且在制殼工藝控制方面與水玻璃型殼相同，導致鑄件質(zhì)量穩定性差。尤其是10kg以上的大件及1kg以下的小件，廢品率及返修率均比硅溶膠型殼高。 (4)復合型殼由于采用價(jià)昂的鋯英石作面層，其型殼成本是水玻璃型殼的4.5倍，若背層采用莫來(lái)石砂粉，其型殼成本與硅溶膠型殼成本相差無(wú)幾，每kg鑄件成本僅相差1元。其成本低的優(yōu)勢并不明顯。 (5)復合型殼不能使用中溫蠟料。中溫蠟不能使用熱水脫蠟。在高壓釜中脫蠟時(shí)，由于高溫、高壓(170℃，0.7MPa)中溫蠟液會(huì )與背層中的水玻璃及殘留硬化劑產(chǎn)生劇烈的皂化反應(白色泡沫狀皂化物)，不經(jīng)回收處理無(wú)法回用。而硅溶膠型殼，則可以應用低、中溫蠟，無(wú)此弊病。 綜上所述，復合型殼是水玻璃型殼的改進(jìn)，在鑄件表面質(zhì)量、成品率及返修率方面比前者優(yōu)越，但與硅溶膠型殼仍有本質(zhì)差別。除生產(chǎn)周期較短，制殼成本稍低之外其鑄件質(zhì)量及穩定性不及硅溶膠型殼。 2.2改進(jìn)方向 (1)采用石英代替鋯英砂用于面層型殼耐火材料。鑄件表面質(zhì)量不完全取決于面層型殼耐火材料，而與粘結劑有密切關(guān)系，也與蠟料有關(guān)(蠟模表面粗糙度、皂化物殘留等)。復合型殼只能采用低溫蠟，大部分應用于表面粗糙度中等(Ra=6.3-12.5)、尺寸精度不甚高(CT4-CT6)的精鑄件，實(shí)踐證明采用石英-硅溶膠面層代替鋯英石-硅溶膠是完全可行的。 這一措施使每t鑄件型殼成本由原4150-4830元下降到1360元，與水玻璃型殼比僅增加460元。 (2)加強制殼工序尤其是背層制殼的質(zhì)量管理及環(huán)境改善(詳見(jiàn)本文1，2節)。 (3)背層應當采用質(zhì)量穩定、高溫性能優(yōu)良而成本相對低廉的耐火材料，同時(shí)要兼顧與面層型殼耐火材料膨脹率相匹配。推薦下列2種常用的背層材料。 ①耐火粘土-石英粉涂料(各50%)，撒顆粒砂(耐火磚廢料破碎過(guò)篩而制成)，其優(yōu)點(diǎn)是來(lái)源廣、價(jià)格低，其型殼高溫強度和抗蠕變能力均高于莫來(lái)石、鋁礬土。價(jià)格僅為鋁礬土的1/2-1/3。它適用于鋯英石或石英石作面層的復合型殼。 ②耐火粘土-顆粒粉涂料(體積比為3：7)，撒顆粒砂。此方案只適用于鋯英石復合型殼。有些工廠(chǎng)復合型殼背層采用莫來(lái)石砂粉或鋁礬土，其涂料性能較穩定，殼薄、易焙燒，但成本過(guò)高且其型殼高溫性能不及上2種型殼。鋁礬土脫殼性能較差。至于廢陶瓷器皿、硫璃瓦、地磚等破碎而成的材料價(jià)格雖低，但未經(jīng)高溫燒成，成分復雜，型殼高溫開(kāi)裂傾向大，耐火度偏低。澆注后(尤其是厚大件)脫殼困難，不宜采用。 3、硅溶膠（低溫蠟）型殼 這一工藝符合國情，在鑄造1kg以上，特別是5kg以上中大件鑄件時(shí)，具有更大的適應性和優(yōu)越性(與中溫蠟相比)。 一般來(lái)說(shuō)，中大鑄件的質(zhì)量要求，特別是表面粗糙度、尺寸精度以及形位公差的要求不會(huì )太高，采用高熔點(diǎn)中溫蠟并無(wú)必要。中溫蠟需要高壓(大于6-7MPa)或液態(tài)蠟壓注蠟模，設備投資大。中溫蠟厚大蠟模易縮陷、變形、成本高。低溫蠟成型容易、設備簡(jiǎn)單，而蠟模表面粗糙度相差不大。 這一工藝比復合型殼質(zhì)量穩定，尤其是鑄件尺寸精度高，因它沒(méi)有水玻璃存在，型殼高溫性能好，在1000-1200℃焙燒后型殼透氣性高，抗蠕變能力強，既可適用于薄壁件，復雜結構的中小件，又可生產(chǎn)重達50-100kg的特大件，如水泵、葉輪、導流殼、泵體、球閥體、閥板等。對于薄壁中小件或大件可以采用叉殼或抬殼在爐前直接澆注，更可獲得高成品率。 3.1存在問(wèn)題 (1)由于采用低溫蠟，大部分型殼在水中脫蠟，難免有皂化物殘留進(jìn)入型殼中(尤其是復合型殼及水玻璃型殼同時(shí)脫蠟時(shí))易產(chǎn)生鑄件表面夾雜，返修率稍高，這是其缺點(diǎn)之一。 (2)制殼生產(chǎn)周期長(cháng)是它的zui大缺點(diǎn)和不足，尤其在生產(chǎn)大件，有深孔、深槽件時(shí)，每層干燥常要24-48h。以50kg雙流道葉輪為例，常須10-15d 制殼時(shí)間，稍有未干透之死角，在水脫蠟時(shí)會(huì )造成硅溶膠回溶，型殼裂紋。 (3)硅溶膠型殼(低溫蠟)型殼成本較水玻璃型殼高5倍(每t鑄件制殼成本為5000元)，比復合型殼高17%。鑄件成本相應較高。 3.2改進(jìn)方向 (1)為防止因低溫蠟回收處理不徹底及用水脫蠟時(shí)與復合型殼或水玻璃型殼共用同一熱水槽，易產(chǎn)生鑄件皂化物夾雜缺陷應采取以下措施。 ①采用蒸氣脫蠟(蒸氣壓力0.2-0.4MPa，溫度120-130℃)代替水脫蠟，不僅可以防止皂化物夾雜而且型殼不易產(chǎn)生裂紋，對鑄件的質(zhì)量穩定更有保障。 ②若采用熱水脫蠟，應在水中加人體積分數為1%-3%的工業(yè)鹽酸，脫蠟后再用含鹽酸的熱水沖洗每組型殼以減少皂化物殘留。盡可能不要與水玻璃型殼、復合型殼共用同一槽水脫蠟，也可更換水液，單獨集中脫蠟，以減少皂化物入殼。 ③回收蠟處理可用鹽酸的體積分數為3%-5%的酸化水，沸騰及沉淀時(shí)間要足夠長(cháng)。冬季硬化水溫度低，水玻璃及復合型殼中Na2O的殘留量高，蠟料皂化也較嚴重，應多加鹽酸處理回收蠟，減少皂化物。蠟料處理后，及時(shí)補加硬脂酸也很重要。 (2)為縮短制殼生產(chǎn)周期，可采用“快干硅溶膠”制殼，此工藝已日漸成熟，其各層型殼干燥時(shí)間可縮短1/2以上。小件各層(除zui后層外)干燥僅須3h，制殼時(shí)間由原63h縮短為24h。中大件也較一般硅溶膠縮短50%。而其市場(chǎng)價(jià)只提高20-30%，完全可由場(chǎng)地、電耗的減少及生產(chǎn)率的提高來(lái)彌補?？旄晒枞苣z的推廣應用是硅溶膠制殼工藝的改革必由之路，將會(huì )逐步擴大應用。 (3)為降低硅溶膠型殼的成本，zui有效的方法是采用石英石代替鋯英石作面層型殼耐火材料。目前鋯英石耐火材料占整個(gè)硅溶膠制殼成本的60%，改用石英后每t鑄件制殼成本由5000元降為2210元，下降55.8%。中大件可采用熔融石英砂(粉)取代鋯英砂(粉)已逐步在推廣應用。 4、硅溶膠（中溫蠟）型殼 這是國際上通用的精鑄件生產(chǎn)工藝，它具有zui高的鑄件質(zhì)量、zui低的返修率，特別適合于表面粗糙度要求高(Ra0.8-3.2)，尺寸精度高(CT3-CT5級)的中小件、特小件(2-1000g)。但由于設備及成本***，較少應用于中大件(5-100kg)。 4.1存在問(wèn)題 (1)成本高，其型殼生產(chǎn)成本是水玻璃型殼的8倍。比低溫蠟-硅溶膠型殼也高出25%。主要原因是其制殼、蠟模材料成本高，且設備耗電也大得多，設備投資也大。 (2)生產(chǎn)周期與低溫蠟-硅溶膠型殼相同，比水玻璃及復合型殼長(cháng)得多。 (3)生產(chǎn)5-50kg的中大件往往要采用中溫液態(tài)蠟(65-70℃)及高壓(4.0-7.0MPa)注蠟，厚壁蠟模易縮凹，鑄件尺寸精度并不太高，中大件對尺寸精度、表面粗糙度要求也沒(méi)有小件那么高，故中大件較少采用硅溶膠(中溫蠟)型殼。 4.2改進(jìn)方向 (1)為降低成本，保證質(zhì)量，在解決了石英對中溫蠟潤濕性很差的難題后，采用石英石或熔融石英代替鋯英石無(wú)疑是一方向。熔融石英其熱膨脹系數僅為5×10-7/℃，且其價(jià)格只有鋯英石的1/6。在國外，熔融石英已逐步在擴大應用范圍。 (2)采用快干硅溶膠縮短制殼周期是國內外同行共同努力的方向(見(jiàn)前述)。 (3)研制國產(chǎn)的中溫蠟或改進(jìn)石蠟一硬脂酸低溫蠟是我國精鑄界的重要任務(wù)。如何解決國產(chǎn)中溫蠟或改進(jìn)型的低溫蠟回收處理的難題，使其在生產(chǎn)中能長(cháng)期保持蠟料性能不變化是能否推廣應用的關(guān)鍵。 5、結束語(yǔ) (1)各種型殼工藝有其不同的適用對象，選擇的依據是：鑄件的質(zhì)量要求、價(jià)位及交貨期。綜合考慮，正確選用zui經(jīng)濟合理的制殼工藝方案是保證生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、低成本鑄件的基礎。 (2)水玻璃型殼雖有不少優(yōu)點(diǎn)但粘結劑本身固有的缺點(diǎn)使鑄件質(zhì)量難以提高，質(zhì)量穩定性也差。今后將會(huì )逐步被復合型殼，尤其是成本低的石英一硅溶膠復合殼所取代。 (3)硅溶膠是理想的粘結劑，其型殼質(zhì)量高，鑄件質(zhì)量穩定，返修率低，是今后的發(fā)展方向。石英石、熔融石英耐火料在面層型殼中的應用，快干硅溶膠的推廣，將其生產(chǎn)成本及制殼周期大大降低和縮短，克服了這2點(diǎn)不足，硅溶膠型殼(低溫蠟或中溫蠟)將在我國精鑄界得到廣泛應用，畢竟高的鑄件質(zhì)量是zui重要的指標。
+查看全文24 2020-04
1、鑄件“桔皮”缺陷的特征 鑄件“桔皮”是生產(chǎn)中反復出現的一種鑄造缺陷，它對鑄件質(zhì)量的影響較大，缺陷出現在鑄件肥厚部位、熱節及內澆道附近以及受熱集中而冷卻又慢的部位。鑄件表面有微凸的小圓斑，呈“眼圈”狀，這些表面粗糙，看起來(lái)象“桔子皮”的斑點(diǎn)，在多種鑄件中反復出現，有時(shí)整批鑄件均有，其在每個(gè)鑄件上的數量少則幾個(gè)，多至整個(gè)平面；小圓斑有的較大，有的小至麻點(diǎn)；有時(shí)是單個(gè)分散的，有時(shí)也呈密集的片狀凸起物，高出鑄件0.4-0.6mm，直徑3-5mm。據我公司統計，廢品中的15%是“桔皮”缺陷造成的，而且碳鋼件產(chǎn)生桔皮缺陷的機會(huì )更多一些。 2、“桔皮”缺陷產(chǎn)生的原因分析 導致“桔皮”產(chǎn)生的根本的原因是涂料表面堆積、硬化不充分。型殼在焙燒后，其表面上形成黃色或黃綠色玻璃體，澆注后與鋼液反應而形成硅酸鹽瘤粘附于鑄件表面。單純地延長(cháng)硬化時(shí)間，無(wú)助于zui終解決“桔皮”問(wèn)題。通過(guò)實(shí)踐，有以下幾方面的原因。 2.1原材料方面的影響 眾所周知，水玻璃涂料的粉液比低，粉料分布不均勻。水玻璃的模數愈高，密度愈大，則涂料的粉液比愈低，粉料的分布愈不均勻，也zui不易充分硬化。 (1)水玻璃的影響 水玻璃的模數、密度以及雜質(zhì)的多少對涂料的流動(dòng)性影響極大。隨著(zhù)模數的增大，水玻璃中亞膠粒子比例增加，其粘度會(huì )隨之增加，涂料的流變性惡化，當模組涂掛時(shí)極易在表層造成局部涂料堆積。 水玻璃參數不一致對涂料性能的影響是很大的，這一點(diǎn)很容易被忽視。參數的不一致性表現在兩個(gè)方面。 其一是模數的不一致性，剛進(jìn)廠(chǎng)的水玻璃只有經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的靜置擴散(分散)后才能使同一批模數趨于一致，達到穩定的分散狀態(tài)；這一過(guò)程所需時(shí)間在一星期以上，如果急于使用則不可能獲得理想的涂料流變性能。 其二是溶液密度的不一致性，在配涂料前通常要對水玻璃溶液的密度進(jìn)行調整，應該特別注意加水攪拌后馬上測得的密度是不真實(shí)的，因為液體分散穩定的過(guò)程尚未完成，與所希望的密度有一定的誤差，據此配制的涂料，其粘度和流動(dòng)性都有誤差。 (2)耐火粉料的影響 耐火粉料顆粒的分布和形狀對涂料流變性的影響較大，雙峰粉涂料具有較好的流變性是大家公認的；但即便是粒度分布基本相同的雙峰粉，當耐火粉料顆料形狀分別為多角、尖角和片狀的粉配制涂料時(shí)，在粉液比和水玻璃模數相同的條件下其流變性也會(huì )有很大的差異。 當粉料形狀越接近片狀時(shí)，其比表面積也越大，顆粒間的摩擦力和作用力增大，涂料的粘度將大于多角形的粉料。 (3)水玻璃密度和粉液比的綜合影響 水玻璃密度和粉液比的變化對表層涂料流變性的影響是非常直觀(guān)的，水玻璃密度和粉液比過(guò)大時(shí)涂料粘度增加、流變性變差、涂層變厚會(huì )引起涂料在型殼表面局部堆積，型殼硬化不良zui終導致“桔皮”問(wèn)題。 2.2工藝方面的影響 (1)表面層風(fēng)干不充分。表面層風(fēng)干是涂料的再均勻化過(guò)程，同時(shí)，也是水玻璃脫水固化過(guò)程，如風(fēng)干時(shí)間過(guò)短，表面層涂料在熔模表面分布不均勻，造成其后的硬化不充分，脫蠟后將在型殼內表面形成團狀聚集物，局部形成鈉鹽雜質(zhì)。 (2)過(guò)度滴控。過(guò)度滴控指表面層浸掛涂料時(shí)，單方向流動(dòng)未能及時(shí)粘砂，將導致涂料在熔模表面局部方向上的堆積，造成其后的硬化不完全。 (3)型殼層間硬化不良。由于涂料層尤其是前兩層中存在未硬化部分，未硬化的涂料在脫蠟和焙燒后造成型殼內表面的鈉鹽聚集，與鋼水反應后生成“桔皮”缺陷。 2.3環(huán)境方面的影響 在寒冷的冬季，過(guò)低的室溫使涂料流動(dòng)性變差造成涂料堆積，過(guò)厚堆積的涂料又不能完全硬化；此外硬化液的溫度隨室溫的降低也會(huì )造成硬化過(guò)程的緩慢和不完全。環(huán)境濕度的影響則主要發(fā)生在雨季，空氣濕度的增加會(huì )影響風(fēng)干過(guò)程，常因為風(fēng)干不足而出現“桔皮”問(wèn)題。 3、避免“桔皮”缺陷的措施 3.1原料選用 (l)水玻璃在模數合適的情況下，必須嚴格控制雜質(zhì)含量；應根據環(huán)境的溫度、濕度、鑄件的結構特點(diǎn)以及所配粉料的特點(diǎn)調整水玻璃密度。 (2)粉料在粒度符合使用要求的條件下，其粒形至關(guān)重要，球形和多角形粉料是較理想的，而片狀粉料不能使用。 3.2工藝對策 (1)水玻璃密度的調整。密度的合適與否將直接影響鑄件的表面質(zhì)量，密度過(guò)大會(huì )導致涂料流動(dòng)性差而造成分層和“桔皮”缺陷，密度過(guò)小又會(huì )形成鑄件表面的黃瓜刺；合適的密度通常與環(huán)境溫度、粉料的粒度、微觀(guān)形狀及鑄件的結構特點(diǎn)有關(guān)系。密度一般控制在1.27-1.29g/cm3之間，其調整原則是: ①環(huán)境溫度高時(shí)增加密度，低時(shí)減小密度； ②粉料粗且片狀比例小時(shí)增加密度，粉料細且片狀比例大時(shí)減小密度； ③結構簡(jiǎn)單涂料易流動(dòng)的鑄件可適當增加密度，反之減小密度。 (2)粉液比的確定。粉液比也是影響鑄件表面質(zhì)量的重要因素之一，比例過(guò)大則會(huì )因涂料的流動(dòng)性差導致涂掛不均勻而產(chǎn)生分層和涂料堆積；而太小則會(huì )產(chǎn)生鑄件表面的黃瓜刺。其配比原則是在保證涂料流動(dòng)性的前提下盡量提高粉液比。 (3)硬化液的濃度、溫度與硬化時(shí)間。一般情況下，氯化氨質(zhì)量分數在25%以上的硬化劑才會(huì )有較好的硬化效果；如果氯化銨含量低，靠延長(cháng)時(shí)間是不能改善硬化效果的。 (4)涂掛操作方式。實(shí)際生產(chǎn)中有相當一部分“桔皮”問(wèn)題是由于操作不當造成的，涂料的單方向流動(dòng)極易產(chǎn)生堆積而造成硬化不充分，所以在蠟模浸掛涂料之后的滴控直到撒砂完畢的整個(gè)過(guò)程中，必須不斷改變模組的方向。 (5)脫蠟工藝。在脫蠟熱水中補充適當的硬化劑，由于硬化劑的吸熱作用和反應，會(huì )進(jìn)一步使得表面層所滯留的反應產(chǎn)物NaCl溶于脫蠟水中而大部分去除，此時(shí)，型殼表面形成的是一層低鈉硅膠層，有利于防止“桔皮”缺陷的產(chǎn)生。 (6)環(huán)境溫度。環(huán)境溫度偏低會(huì )導致涂料流動(dòng)性差，造成涂掛不均勻而形成桔皮及其他制殼缺陷，制殼工序的環(huán)境溫度應控制在15℃以上。
+查看全文23 2020-04
氣泡是鑄件常見(jiàn)問(wèn)題之一，而且一旦鑄件出現了氣泡問(wèn)題，也等于產(chǎn)品報廢了。那么如何避免鑄件產(chǎn)生氣泡？看看下面這7條。 【缺陷現象】 鑄件表皮下，聚集氣體鼓脹所形成的泡，有時(shí)會(huì )崩裂，存在貫通和非貫通兩種。 別名：鼓泡、起泡 【原因分析】 模具溫度太高，開(kāi)模過(guò)早。 填充速度太高，金屬流卷入氣體過(guò)多。 涂料發(fā)氣量大，用量過(guò)多，澆注前未燃盡，使揮發(fā)氣體被包在鑄件表層，另涂料含水量大。 型腔內氣體沒(méi)有排出，排氣不順。 合金熔煉溫度過(guò)高。 鋁合金液體除氣不徹底，吸有較多氣體，鑄件凝固時(shí)析出留在鑄件內 填充時(shí)產(chǎn)生紊流。 【對應措施】 1、測溫槍測試模具表面溫度，顯示數值超過(guò)工藝規定范圍。降低模具表面溫度，增加保壓時(shí)間； 2、鑄件表面內澆口壓入的金屬流明顯比其它部位亮很多。填充速度高產(chǎn)生原因一方面是設備本身的壓射速度高，另一方面可能是內澆口太薄造成。降低壓射速度，適當增加內澆口厚度；判斷內澆口薄的方法：是否有澆口易粘現象，降低二快速度看遠端是否有嚴重壓不實(shí)現象，不給壓打件，看是否有多股鋁液流； 3、噴涂時(shí)察看霧的顏色是否呈白色，合模前察看型腔是否還有氣體殘留。更換涂料或增大涂料與水的配比； 4、在燙模階段，鑄件表面有明顯的漩渦和涂料堆積。判斷及解決方法：調開(kāi)檔，人為產(chǎn)生漲模，如果解決，需開(kāi)排氣道； 5、鑄件表面內澆口壓入的金屬流特別亮并伴有粘結。適當降低澆注溫度； 6、取樣塊測密度，看是否符合要求。重新進(jìn)行除氣處理或在保溫爐內進(jìn)行再次精煉； 7、燙模階段鑄件表面明顯有各流溶接不到一起的痕跡伴有涂料堆積。 判斷及解決方法：涂黑油生產(chǎn)，看痕跡是否有堆積，分析堆積部位，解決方法： a、開(kāi)設或加大相應部位的集渣包， b、調整內澆口流向、位置或填充方向。
+查看全文22 2020-04
1．冒口設計的基本原理 鑄件冒口主要是在鑄鋼件上使用。鑄鐵件只用于個(gè)別的厚大件的灰鑄鐵件和球鐵件上。金屬液在液態(tài)降溫和凝固過(guò)程中，體積要收縮。鑄件的體收縮大約為線(xiàn)收縮的3倍。因此，鑄鋼的體收縮通常按3---6%考慮，灰鑄鐵按2---3%，不過(guò)由于灰鑄鐵和球墨鑄鐵凝固時(shí)的石墨化膨脹，可以抵消部分體積收縮，所以如果壁厚均勻，鑄型緊實(shí)度高，通常不需要設計冒口。鑄件的體收縮如果得不到補充，就會(huì )在鑄件上或者內部形成縮孔、縮陷或者縮松。嚴重時(shí)常常造成鑄件報廢。 冒口尺寸計算原則是，首先計算需要補縮的金屬液需要多少。通常把這一部分金屬液假設成球體，并求出直徑（設為d0）用于冒口計算。冒口補縮鑄件是有一定的范圍------叫有效補縮距離，設為L(cháng)，對厚度為h的板狀零件通常L=3~5h 。對棒狀零件L=（25~30）√h 式子中，h------鑄件厚度 2．冒口尺寸的基本計算方法 冒口計算的公式、圖線(xiàn)、表格等有很多。介紹如下。 zui常用的方法是，冒口直徑 D=d0+h 理由是假定冒口和鑄件以相同的速度凝固，凝固過(guò)程是從鑄件的兩個(gè)表面向內層進(jìn)行，當鑄件完全凝固終了，正好冒口凝固了同樣的厚度，這時(shí)還剩下中間的空心的縮孔，體積正好等于補縮球的體積，這部分金屬液在凝固過(guò)程中正好補縮進(jìn)了鑄件。 當鑄件存在熱節時(shí)，可以把h換成熱節的直徑T即可。 即D=do+T 。 另外設計冒口，還有個(gè)重要的部位，就是冒口頸，所謂冒口頸就是冒口和鑄件的連接通道，冒口里的金屬液都是經(jīng)由冒口頸補縮到鑄件里的。所以對冒口頸的截面是有要求的，通常取冒口頸的直徑dj=（0.6~0.8）T 。 冒口高度 H=（1.5~2.5）D 。 H的高度還應該考慮要高于需要補縮部位的高度，否則就成了反補縮了，鑄件補縮了冒口，這是要避免的。 3．其它計算方法 常用的經(jīng)驗計算方法還有不計算需要估算補縮的金屬液，直接將熱節園的直徑乘個(gè)系數得出冒口直徑。例如 簡(jiǎn)單鑄件 D=（1.05~1.15）T 外形簡(jiǎn)單，熱節比較集中。 復雜鑄件 D=（1.40~1.80）T 外形復雜，例如有許多筋條和鑄件的其余部分連接。 中間類(lèi)型 D=（1.15~1.40）T 介于以上兩種之間。 鑄造生產(chǎn)的條件千差萬(wàn)別，因素太多，以至于所有的計算公式都是近似的有條件的。往往一個(gè)公式不一定適用于所有的場(chǎng)合。所以公式中往往有取值范圍較大的系數供用戶(hù)結合本單位的情況選擇。
+查看全文21 2020-04
型砂的配制包括三個(gè)方面，即原材料的準備、型砂的混制和將混制好的型砂調勻及松砂等工藝環(huán)節。鑄造生產(chǎn)中所使用的型砂，有的是由回用砂加適量的新砂、粘土和水經(jīng)混合均勻配制成的，有的全部是由新的材料配制成的。為了確保新砂質(zhì)量，所有的原材料都須根據技術(shù)要求經(jīng)驗收合格后才能使用。為此，在配砂前都必須進(jìn)行加工準備。 （1） 新砂 新砂在采購、運輸過(guò)程中?；煊胁莞?、煤屑及泥塊等雜物，同時(shí)含有一定數量的分分。潮濕的原砂不易過(guò)篩，配砂時(shí)不便于控制型砂的水分。因此，除含水量低、用于手工造型的濕型砂可直接配制外，新砂在使用前必須進(jìn)行烘干和過(guò)篩。新砂的烘干用立式或臥式烘干滾筒，也可采用氣流烘干的辦法。常用的篩砂設備有手工篩、滾筒篩和振動(dòng)篩等。 （2） 粘土 剛開(kāi)采的粘土往往含有較多的水分具多為塊狀，因此使用前必須烘干、破碎并磨成粘土粉，主要由專(zhuān)門(mén)的工廠(chǎng)進(jìn)行加工，包裝萬(wàn)袋供應。有的工廠(chǎng)事先將膨潤土或粘土與煤粉按比例制成粘土—煤粉粉漿，使粘土充分吸水膨脹，混砂時(shí)與原砂一起加入到混砂機里混合均勻。這種做法可簡(jiǎn)化混砂操作，便于運輸，改善勞動(dòng)條件，提高型砂質(zhì)量。但必須嚴格控制粉漿的含水量，否則會(huì )影響型砂性能。 （3） 附加物 煤粉、硼配、氟化物和硫黃等附加物都必須粉碎、過(guò)篩后再使用。 （4） 舊砂 為了節省造型材料，降低鑄件成本，舊砂應回用。舊砂在型砂所占比例很大，它對型砂的成分及性能有著(zhù)很大的影響。舊砂中?；煊懈鞣N雜物，如釘子、鐵塊和砂團等，在回用前必須進(jìn)行處理，包括將砂塊粉碎，用電磁分離器除去其中的鐵質(zhì)雜物然后過(guò)篩，必要時(shí)進(jìn)行冷卻。 在機械化程度高的鑄造車(chē)間，型砂需求量大，周轉速度很快，往往舊砂的溫度還比較高，有的回用砂溫度高達60攝氏度以上，如果采用這種型砂造型，容易粘附模樣、芯盒及砂斗。由于型砂溫度過(guò)高，會(huì )使水分蒸發(fā)太快，使型砂性能不穩定，同時(shí)影響鑄件表面質(zhì)量，影響造型勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此必須在鑄件落砂、舊砂過(guò)篩、運輸和混砂過(guò)程中加強通風(fēng)冷卻，降低型砂溫度。 （5） 混砂 混砂的任務(wù)是將各種原材料混合均勻，使粘結劑包覆在砂粒表面上，混砂的質(zhì)量主要取決于混砂工藝和混砂機的形式。 一、混砂機的形式。生產(chǎn)中常用的混砂設備有輾輪式、擺輪式和葉片式混砂機。輾輪式混砂機除有攪拌作用外，還有輾壓搓揉作用，型砂的質(zhì)量較好，但生產(chǎn)效率較低，主要用來(lái)混制面砂和單一砂。擺式混砂機的生產(chǎn)效率比輾輪式高幾倍，且可邊混砂邊鼓風(fēng)冷卻，并有一定的搓揉作用，但型砂質(zhì)量不如輾輪式混砂好，主要用于機械化程度高、生產(chǎn)量大的鑄造車(chē)間混制單一砂及背砂。葉片式混砂機是一種連續作業(yè)式的設備，各種原是否無(wú)誤混砂機的一端進(jìn)入，混好的型砂從混砂機的另一端出來(lái)，生產(chǎn)效率高。葉片式混砂機有混合作用，但搓揉作用很差，主要用于混制背砂和粘土含量低的單一砂。 二、加料順序與混砂時(shí)間?；熘普惩列蜕暗募禹樞蛞话闶窍燃踊赜蒙?、原砂、粘土粉和附加物等干料，干混均勻后再加水濕混，均勻后即可使用。如果型砂中含有渣油液以及其他液態(tài)粘結劑，則應先加水將型砂混合均勻后再加入油類(lèi)粘結劑。這種先加干粉后加水的混砂加料順序存在的缺點(diǎn)是，在混砂機的輾盤(pán)邊緣遺留一些粉料，這些粉料吸水后粘附在混砂機壁上，直到混輾后期或卸砂時(shí)才脫落下來(lái)，使型砂里含有混合不均勻的粘土或煤粉團塊，惡化了型砂性能。同時(shí)干混時(shí)粉塵飛揚，勞動(dòng)條件差。因此，有的工廠(chǎng)采用先在回用砂里加水混合，然后加粘土及煤粉混合均勻，zui后再加少量水分調節到所需要的含水量的混砂工藝。試驗結果表明，后面這種加料順序可縮短混砂時(shí)間，提高型砂質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件。 為了使各種原材料混合均勻，混砂時(shí)間不能太短，否則影響型砂性能，但混砂時(shí)間也不宜過(guò)長(cháng)。否則將使型砂溫度升高，水分過(guò)多揮發(fā)，型砂結成塊狀，性能變壞且生產(chǎn)效率低?；焐皶r(shí)間主要根據混砂機的形式、粘土含量、對型砂性能要求等來(lái)決定。一般來(lái)說(shuō)，粘土含量越多，對型砂質(zhì)量要求越高，混砂時(shí)間越長(cháng)。采用輾輪式混砂機混制面砂時(shí)，混砂時(shí)間一般為6—12分鐘，北砂為3—6分鐘，單一砂為4—8分鐘。 （6） 調勻 型砂的調勻又稱(chēng)回性、滲勻，是指將混好的型砂在不失去水分的條件下放置一段時(shí)間，使水分均勻滲透到型砂中，讓粘土充分吸水膨脹，以提高型砂的強度和透氣性等性能。調勻時(shí)間主要根據粘土種類(lèi)及加入量而定。型砂中粘土含量越多，原砂的顆粒越細，調勻時(shí)間越長(cháng)。調勻時(shí)間應適當，否則型砂性能難以滿(mǎn)足要注。單一砂一般為2—3小時(shí)，面砂為4—5小時(shí)。機械化鑄造廠(chǎng)間型砂調勻是在型砂調勻斗里進(jìn)行，非機械化的手工造型車(chē)間是將混好的型砂堆放在軒間地面上，并用濕麻袋覆蓋進(jìn)行調勻。 型砂經(jīng)混輾和調勻后會(huì )被壓實(shí)，有的被壓成團塊。如果采用這種型砂直接造型，型砂的堅實(shí)度不均勻，透氣性等性能差。因此，調勻后的型砂必須經(jīng)松砂或過(guò)篩才能使用。在機械化的鑄造車(chē)間一般采用圓棒式或葉片式松砂機進(jìn)行松砂處理。在百機械化的手工造型車(chē)間，常用移動(dòng)式松砂機或用篩孔為5—8毫米的篩子過(guò)篩。
+查看全文20 2020-04
覆膜砂鑄造在鑄造領(lǐng)域已有相當長(cháng)的歷史，鑄件的產(chǎn)量也相當大；但采用覆膜砂鑄造生產(chǎn)精密鑄鋼件時(shí)面臨很多難題：粘砂（結疤）、冷隔、氣孔。如何解決這些問(wèn)題有待于我們去進(jìn)一步探討。 一、對覆膜砂的認識與了解（覆膜砂屬于有機粘結劑型、芯砂） （1）覆膜砂的特點(diǎn)：具有適宜的強度性能；流動(dòng)性好，制出的砂型、砂芯輪廓清晰，組織致密，能夠制造出復雜的砂芯；砂型（芯）表面質(zhì)量好，表面粗糙度可達Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可達CT7～CT9級；潰散性好，鑄件容易清理。 （2）適用范圍：覆膜砂既可制作鑄型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可與其它砂型（芯）配合使用；不僅可以用于金屬型重力鑄造或低壓鑄造，也可以用于鐵型覆砂鑄造，還可以用于熱法離心鑄造；不僅可以用于鑄鐵、非鐵合金鑄件的生產(chǎn)，還可以用于鑄鋼件的生產(chǎn)。 二、覆膜砂的制備 1．覆膜砂組成 一般由耐火材料、粘結劑、固化劑、潤滑劑及特殊添加劑組成。 （1）耐火材料是構成覆膜砂的主體。對耐火材料的要求是：耐火度高、揮發(fā)物少、顆粒較圓整、堅實(shí)等。一般選用天然擦洗硅砂。對硅砂的要求是：SiO2含量高（鑄鐵及非鐵合金鑄件要求大于90%，鑄鋼件要求大于97%）；含泥量不大于0.3%（為擦洗砂）--[水洗砂含泥量規定小于；粒度①分布在相鄰3～5個(gè)篩號上；粒形圓整，角形因素應不大于1.3；酸耗值不小于5ml。 （2）粘結劑普遍采用酚醛樹(shù)脂。 （3）固化劑通常采用烏洛托品；潤滑劑一般采用硬脂酸鈣，其作用是防止覆膜砂結塊，增加流動(dòng)性。添加劑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（質(zhì)量分數，%）說(shuō)明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛樹(shù)脂 1.0～3.0 占原砂重 ，烏洛托品（水溶液2）10～15 占樹(shù)脂重，硬脂酸鈣 5～7 占樹(shù)脂重，添加劑 0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占樹(shù)脂重，硬脂酸鈣 5～7 占樹(shù)脂重，添加劑 0.1～0.5 占原砂重。 ２．覆膜砂的生產(chǎn)工藝 覆膜砂的制備工藝主要有冷法覆膜、溫法覆膜、熱法覆膜三種，目前覆膜砂的生產(chǎn)幾乎都是采用熱覆膜法。熱法覆膜工藝是先將原砂加熱到一定溫度，然后分別與樹(shù)脂、烏洛托品水溶液和硬脂酸鈣混合攪拌，經(jīng)冷卻破碎和篩分而成。由于配方的差異，混制工藝有所不同。目前國內覆膜砂生產(chǎn)線(xiàn)的種類(lèi)很多，手工加料的半自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)約有2000~2300條，電腦控制的全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)也已經(jīng)有將近50條，有效提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品穩定性。例如xx鑄造有限公司的自動(dòng)化可視生產(chǎn)線(xiàn)，其加料時(shí)間控制精確到0.1秒，加熱溫度控制精確到1/10℃，并且可以通過(guò)視頻時(shí)時(shí)觀(guān)察混砂狀態(tài)，生產(chǎn)效率達到6噸/小時(shí)。 ３．覆膜砂的主要產(chǎn)品類(lèi)型 （1） 普通類(lèi)覆膜砂 普通覆膜砂即傳統覆膜砂，其組成通常由石英砂，熱塑性酚醛樹(shù)脂，烏洛托品和硬脂酸鈣構成，不加有關(guān)添加劑，其樹(shù)脂加入量通常在一定強度要求下相對較高，不具備耐高溫，低膨脹、低發(fā)氣等特性，適用于要求不高的鑄件生產(chǎn) （2） 高強度低發(fā)氣類(lèi)覆膜砂 特點(diǎn)：高強度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、抗氧化 簡(jiǎn)介:高強度低發(fā)氣覆膜砂是普通覆膜砂的更新?lián)Q代產(chǎn)品，通過(guò)加入有關(guān)特性的“添加劑”和采用新的配制工藝，使樹(shù)脂用量大幅度下降，其強度比普通覆膜砂高30%以上，發(fā)氣量顯著(zhù)降低，并能延緩發(fā)氣速度，能更好地適應鑄件生產(chǎn)的需要。該類(lèi)覆膜砂主要適用于鑄鐵件中，中小鑄鋼、合金鑄鋼件的生產(chǎn)。目前該類(lèi)覆膜砂有三個(gè)系列：GD-1高強度低發(fā)氣覆膜砂；GD-2高強度低膨脹低發(fā)氣覆膜砂；GD-3高強度低膨脹低發(fā)氣抗氧化覆膜。 （3） 耐高溫(類(lèi))覆膜砂(ND型) 特點(diǎn)：耐高溫、高強度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、易潰散、抗氧化 簡(jiǎn)介:耐高溫覆膜砂是通過(guò)特殊工藝配方技術(shù)生產(chǎn)出的具有優(yōu)異高溫性能(高溫下強度高、耐熱時(shí)間長(cháng)、熱膨脹量小、發(fā)氣量低)和綜合鑄造性能的新型覆膜砂。該類(lèi)覆膜砂特別適用于復雜薄壁精密的鑄鐵件(如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機缸體、缸蓋等)以及高要求的鑄鋼件(如集裝箱角和火車(chē)剎車(chē)緩；中器殼件等)的生產(chǎn)，可有效消除粘砂、變形、熱裂和氣孔等鑄造缺陷。目前該覆膜砂有四個(gè)系列：VND-1耐高溫覆膜砂. ND-2耐高溫低膨脹低發(fā)氣覆膜砂 ND-3耐高溫低膨脹低發(fā)氣抗氧化覆膜砂 ND-4耐高溫高強底低膨脹低發(fā)氣覆膜 （4） 易潰散類(lèi)覆膜砂 具有較好的強度，同時(shí)具有優(yōu)異的低溫潰散性能，適用于生產(chǎn)有色金屬鑄件。 （5） 其它特殊要求覆膜砂 為適應不同產(chǎn)品的需要，開(kāi)發(fā)出了系列特種覆膜砂如：離心鑄造用覆膜砂、激冷覆膜砂、濕態(tài)覆膜砂、防粘砂、防脈紋、防橘皮覆膜砂等?！?三、覆膜砂制芯主要工藝過(guò)程 加熱溫度200-300℃、固化時(shí)間30-150s、射砂壓力0.15-0.60MPa。形狀簡(jiǎn)單的砂芯、流動(dòng)性好的覆膜砂可選用較低的射砂壓力，細薄砂芯選擇較低的加熱溫度，加熱溫度低時(shí)可適當延長(cháng)固化時(shí)間等。覆膜砂所使用的樹(shù)脂是酚醛類(lèi)樹(shù)脂。制芯工藝的優(yōu)點(diǎn)：具有適宜的強度性能；流動(dòng)性好；砂芯表面質(zhì)量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸濕性強；潰散性好，鑄件容易清理。 1、鑄型（模具）溫度 鑄型溫度是影響殼層厚度及強度的主要因素之一,一般控制在220～260℃,并根據下列原則選定: （1）保證覆膜砂上的樹(shù)脂軟化及固化所需的足夠熱量； （2）保證形成需要的殼厚且殼型（芯）表面不焦化； （3）盡量縮短結殼及硬化時(shí)間，以提高生產(chǎn)率。 2、射砂壓力及時(shí)間 射砂時(shí)間一般控制在3～10s，時(shí)間過(guò)短則砂型（芯）不能成型。射砂壓力一般為0.6MPa左右；壓力過(guò)低時(shí)，易造成射不足或疏松現象。3、硬化時(shí)間：硬化時(shí)間的長(cháng)短主要取決于砂型（芯）的厚度與鑄型的溫度，一般在60～120s左右。時(shí)間過(guò)短，殼層未完全固化則強度低；時(shí)間過(guò)長(cháng)，砂型（芯）表面層易燒焦影響鑄件質(zhì)量。覆膜砂造型（芯）工藝參數實(shí)例：序號圖號 殼厚（㎜） 重量（㎏） 鑄型溫度（℃） 射砂時(shí)間（s）硬化時(shí)間（s） 1 （導向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （閥體）DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100 四、覆膜砂應用中存在的問(wèn)題及解決對策 制芯的方法種類(lèi)很多，總的可以劃分為熱固性方法和冷固性方法兩大類(lèi)，覆膜砂制芯屬于熱固性方法類(lèi)。任何一種制芯方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這主要取決于產(chǎn)品的質(zhì)量要求、復雜程度、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品價(jià)格等綜合因素來(lái)決定采用何種制芯方法。對鑄件內腔表面質(zhì)量要求高，尺寸精度要求高、形狀復雜的砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例如：轎車(chē)發(fā)動(dòng)機氣缸蓋的進(jìn)排氣道砂芯、水道砂芯、油道砂芯，氣缸體的水道砂芯、油道砂芯，進(jìn)氣岐管、排氣岐管的殼芯砂芯，液壓閥的流道砂芯，汽車(chē)渦輪增壓器氣道砂芯等等。但是在覆膜砂使用中還常遇到一些問(wèn)題，這里僅就工作中的體會(huì )略談一二。 1、覆膜砂的強度和發(fā)氣量的確定方法 在原砂質(zhì)量和樹(shù)脂質(zhì)量一定的前提下，影響覆膜砂強度的關(guān)鍵因素主要取于酚醛樹(shù)脂的加入量。酚醛樹(shù)脂加入量多，則強度就提高，但發(fā)氣量也增加，潰散性就降低。因此在生產(chǎn)應用中一定要控制覆膜砂的強度來(lái)減少發(fā)氣量，提高潰散性，在強度標準的制訂時(shí)定要找到一個(gè)平衡點(diǎn)。這個(gè)平衡點(diǎn)就是保證砂芯的表面質(zhì)量及在澆注時(shí)不產(chǎn)生變形、不產(chǎn)生斷芯前提下的強度。這樣才能保證鑄件的表面質(zhì)量和尺寸精度，又可以減少發(fā)氣量，減少鑄造件氣孔缺陷，提高砂芯的出砂性能。對砂芯存放，搬運過(guò)程中可以采用工位器具、砂芯小車(chē)，并在其上面鋪有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海綿，這樣可以減少砂芯的損耗率。 2、覆膜砂砂芯的存放期 任何砂芯都會(huì )吸濕，特別是南方地區空氣相對濕度大，必須對砂芯存放期在工藝文件上加以規定，利用精益生產(chǎn)先進(jìn)先出的生產(chǎn)方式減少砂芯的存放量和存放周期。各企業(yè)應結合自己的廠(chǎng)房條件和當地的氣候條件來(lái)確定砂芯的存放周期。 3、控制好覆膜砂的供貨質(zhì)量 覆膜砂進(jìn)廠(chǎng)時(shí)必須附有供應商的質(zhì)量保證資料，并且企業(yè)根據抽樣標準進(jìn)行檢查，檢查合格后方可入庫。企業(yè)取樣檢測不合格時(shí)由質(zhì)保和技術(shù)部門(mén)做出處理結果，是讓步接受或向供應商退貨。 4、合格的覆膜砂在制芯時(shí)發(fā)現砂芯斷裂變形 制芯時(shí)砂芯的斷裂變形通常會(huì )認為覆膜砂強度低造成的。實(shí)際上砂芯斷裂和變形會(huì )涉及到許多生產(chǎn)過(guò)程。出現不正常情況，必須要查到真正的原因才能徹底解決。具體原因如下： （１）制芯時(shí)模具的溫度和留模時(shí)間，關(guān)系到砂芯結殼硬化厚度是否滿(mǎn)足工藝要求。工藝上所規定的工藝參數都需要有一個(gè)范圍，這個(gè)范圍需靠操作人員的技能來(lái)進(jìn)行調整。在模具溫度上限時(shí)留模時(shí)間可以取下限，模具溫度在下限時(shí)留模時(shí)間取上限。對操作人員需要不斷地培訓提高操作技能。 （２）制芯時(shí)在模具上會(huì )粘有酚醛樹(shù)脂和砂粒，必須進(jìn)行及時(shí)清理并噴上脫模劑，否則會(huì )越積越多開(kāi)模時(shí)會(huì )把砂芯拉斷或變形。 （３）熱芯盒模具靜模上的彈簧頂桿，由于長(cháng)期在高溫狀態(tài)下工作會(huì )產(chǎn)生彈性失效而造成砂芯斷裂或變形。必須及時(shí)更換彈簧。 （４）動(dòng)模和靜模不平行或不在同一中心線(xiàn)上，合模時(shí)在油缸或氣缸的壓力作用下，定位銷(xiāo)前端有一段斜度，模具還是會(huì )合緊，但在開(kāi)模時(shí)動(dòng)模和靜模仍會(huì )恢復到原始狀態(tài)使砂芯斷裂或變形。在這種情況下射砂時(shí)會(huì )跑砂，砂芯的尺寸會(huì )變大。解決對策是及時(shí)調整模具的平行度和同軸度。 （５）在殼芯機上生產(chǎn)空心砂芯時(shí)，從砂芯中倒出尚未硬化的覆膜砂需要重新使用時(shí)，必須進(jìn)行過(guò)篩并未用過(guò)的覆膜砂按３：７比例混合后使用，這樣才能保證殼芯砂芯的表面質(zhì)量和砂芯強度。
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什么叫淬火？ 鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過(guò)共析鋼）以上溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過(guò)程的熱處理工藝稱(chēng)為淬火。 淬火的目的： 1）提高金屬成材或零件的機械性能。例如：提高工具、軸承等的硬度和耐磨性，提高彈簧的彈性極限，提高軸類(lèi)零件的綜合機械性能等。 2）改善某些特殊鋼的材料性能或化學(xué)性能。如提高不銹鋼的耐蝕性，增加磁鋼的永磁性等。 淬火冷卻時(shí)，除需合理選用淬火介質(zhì)外，還要有正確的淬火方法，常用的淬火方法，主要有單液淬火，雙液淬火，分級淬火、等溫淬火，局部淬火等。 鋼鐵工件在淬火后具有以下特點(diǎn)： ① 得到了馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體等不平衡（即不穩定）組織。 ② 存在較大內應力。 ③ 力學(xué)性能不能滿(mǎn)足要求。因此，鋼鐵工件淬火后一般都要經(jīng)過(guò)回火 什么叫回火？ 回火是將淬火后的金屬成材或零件加熱到某一溫度，保溫一定時(shí)間后，以一定方式冷卻的熱處理工藝，回火是淬火后緊接著(zhù)進(jìn)行的一種操作，通常也是工件進(jìn)行熱處理的zui后一道工序，因而把淬火和回火的聯(lián)合工藝稱(chēng)為zui終處理。淬火與回火的主要目的是： 1）減少內應力和降低脆性，淬火件存在著(zhù)很大的應力和脆性，如沒(méi)有及時(shí)回火往往會(huì )產(chǎn)生變形甚至開(kāi)裂。 2）調整工件的機械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，為了滿(mǎn)足各種工件不同的性能要求，可以通過(guò)回火來(lái)調整，硬度，強度，塑性和韌性。 3）穩定工件尺寸。通過(guò)回火可使金相組織趨于穩定，以保證在以后的使用過(guò)程中不再發(fā)生變形。 4）改善某些合金鋼的切削性能。 回火的作用在于： ① 提高組織穩定性，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩定。 ② 消除內應力，以便改善工件的使用性能并穩定工件幾何尺寸。 ③ 調整鋼鐵的力學(xué)性能以滿(mǎn)足使用要求。 回火之所以具有這些作用，是因為溫度升高時(shí)，原子活動(dòng)能力增強，鋼鐵中的鐵、碳和其他合金元素的原子可以較快地進(jìn)行擴散，實(shí)現原子的重新排列組合，從而使不穩定的不平衡組織逐步轉變?yōu)榉€定的平衡組織。內應力的消除還與溫度升高時(shí)金屬強度降低有關(guān)。一般鋼鐵回火時(shí)，硬度和強度下降，塑性提高?；鼗饻囟仍礁?，這些力學(xué)性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼，在某一溫度范圍回火時(shí)，會(huì )析出一些顆粒細小的金屬化合物，使強度和硬度上升。這種現象稱(chēng)為二次硬化。 回火要求：用途不同的工件應在不同溫度下回火，以滿(mǎn)足使用中的要求。 ① 刀具、軸承、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進(jìn)行低溫回火。低溫回火后硬度變化不大，內應力減小，韌性稍有提高。 ② 彈簧在350～500℃下中溫回火，可獲得較高的彈性和必要的韌性。 ③ 中碳結構鋼制作的零件通常在500～600℃進(jìn)行高溫回火，以獲得適宜的強度與韌性的良好配合。 鋼在300℃左右回火時(shí)，常使其脆性增大，這種現象稱(chēng)為首類(lèi)回火脆性。一般不應在這個(gè)溫度區間回火。某些中碳合金結構鋼在高溫回火后，如果緩慢冷至室溫，也易于變脆。這種現象稱(chēng)為第二類(lèi)回火脆性。在鋼中加入鉬，或回火時(shí)在油或水中冷卻，都可以防止第二類(lèi)回火脆性。將第二類(lèi)回火脆性的鋼重新加熱至原來(lái)的回火溫度，便可以消除這種脆性。 在生產(chǎn)中，常根據對工件性能的要求。按加熱溫度的不同，把回火分為低溫回火，中溫回火，和高溫回火。淬火和隨后的高溫回火相結合的熱處理工藝稱(chēng)為調質(zhì)，即在具有高度強度的同時(shí)，又有好的塑性韌性。 1、低溫回火：150-250℃ ，M回，減少內應力和脆性，提高塑韌性，有較高的硬度和耐磨性。用于制作量具、刀具和滾動(dòng)軸承等。 2、中溫回火：350-500℃ ，T回，具有較高的彈性，有一定的塑性和硬度。用于制作彈簧、鍛模等。 3、高溫回火：500-650℃ ，S回，具有良好的綜合力學(xué)性能。用于制作齒輪、曲軸等。 什么是正火? 正火是—種改善鋼材韌性的熱處理。將鋼構件加熱到Ac3溫度以上30?50℃后，保溫一段時(shí)間出爐空冷。主要特點(diǎn)是冷卻速度快于退火而低于淬火，正火時(shí)可在稍快的冷卻中使鋼材的結晶晶粒細化，不但可得到滿(mǎn)意的強度，而且可以明顯提高韌性(AKV值），降低構件的開(kāi)裂傾向?！┑秃辖馃彳堜摪?、低合金鋼鍛件與鑄造件經(jīng)正火處理后，材料的綜合力學(xué)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 對亞共析鋼，正火用以消除鑄、鍛、焊件的過(guò)熱粗晶組織和魏氏組織，軋材中的帶狀組織；細化晶粒；并可作為淬火前的預先熱處理。 ② 對過(guò)共析鋼，正火可以消除網(wǎng)狀二次滲碳體，并使珠光體細化，不但改善機械性能，而且有利于以后的球化退火。 ③ 對低碳深沖薄鋼板，正火可以消除晶界的游離滲碳體，以改善其深沖性能。 ④ 對低碳鋼和低碳低合金鋼，采用正火，可得到較多的細片狀珠光體組織，使硬度增高到HB140-190，避免切削時(shí)的“粘刀”現象，改善切削加工性。對中碳鋼，在既可用正火又可用退火的場(chǎng)合下，用正火更為經(jīng)濟和方便。 ⑤ 對普通中碳結構鋼，在力學(xué)性能要求不高的場(chǎng)合下，可用正火代替淬火加高溫回火，不僅操作簡(jiǎn)便，而且使鋼材的組織和尺寸穩定。 ⑥ 高溫正火(Ac3以上150～200℃)由于高溫下擴散速度較高,可以減少鑄件和鍛件的成分偏析。高溫正火后的粗大晶?？赏ㄟ^(guò)隨后第二次較低溫度的正火予以細化。 ⑦ 對某些用于汽輪機和鍋爐的低、中碳合金鋼，常采用正火以獲得貝氏體組織，再經(jīng)高溫回火，用于400～550℃時(shí)具有良好的抗蠕變能力。 ⑧ 除鋼件和鋼材以外，正火還廣泛用于球墨鑄鐵熱處理，使其獲得珠光體基體，提高球墨鑄鐵的強度。 由于正火的特點(diǎn)是空氣冷卻，因而環(huán)境氣溫、堆放方式、氣流及工件尺寸對正火后的組織和性能均有影響。正火組織還可作為合金鋼的一種分類(lèi)方法。通常根據直徑為25毫米的試樣加熱到900℃后,空冷得到的組織，將合金鋼分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。 什么是退火？ 退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻的一種金屬熱處理工藝。退火熱處理分為完全退火，不完全退火和去應力退火。退火材料的力學(xué)性能可以用拉伸試驗來(lái)檢測，也可以用硬度試驗來(lái)檢測。許多鋼材都是以退火熱處理狀態(tài)供貨的，鋼材硬度檢測可以采用洛氏硬度計，測試HRB硬度，對于較薄的鋼板、鋼帶以及薄壁鋼管，可以采用表面洛氏硬度計，檢測HRT硬度。 退火的目的在于： ① 改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過(guò)程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應力，防止工件變形、開(kāi)裂。 ② 軟化工件以便進(jìn)行切削加工。 ③ 細化晶粒，改善組織以提高工件的機械性能。 ④ 為zui終熱處理（淬火、回火）作好組織準備。 常用的退火工藝有： ① 完全退火。用以細化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現的力學(xué)性能不佳的粗大過(guò)熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉變?yōu)閵W氏體的溫度以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過(guò)程中奧氏體再次發(fā)生轉變，即可使鋼的組織變細。 ② 球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以上20～40℃，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過(guò)程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙?，從而降低了硬度?③ 等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結構鋼的高硬度，以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體zui不穩定的溫度，保溫適當時(shí)間，奧氏體轉變?yōu)橥惺象w或索氏體，硬度即可降低。 ④ 再結晶退火。用以消除金屬線(xiàn)材、薄板在冷拔、冷軋過(guò)程中的硬化現象（硬度升高、塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下50～150℃ ，只有這樣才能消除加工硬化效應使金屬軟化。 ⑤ 石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右，保溫一定時(shí)間后適當冷卻，使滲碳體分解形成團絮狀石墨。 ⑥ 擴散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化，提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長(cháng)時(shí)間保溫，待合金中各種元素擴散趨于均勻分布后緩冷。 ⑦ 去應力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內應力。對于鋼鐵制品加熱后開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下100～200℃，保溫后在空氣中冷卻，即可消除內應力。
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一、變形的原因 鋼的變形主要原因是鋼中存在內應力或者外部施加的應力。內應力是因溫度分布不均勻或者相變所致，殘余應力也是原因之一。外應力引起的變形主要是由于工件自重而造成的“塌陷”，在特殊情況下也應考慮碰撞被加熱的工件，或者夾持工具夾持所引起的凹陷等。變形包括彈性變形和塑性變形兩種。尺寸變化主要是基于組織轉變，故表現出同樣的膨脹和收縮，但當工件上有孔穴或者復雜形狀工件，則將導致附加的變形。如果淬火形成大量馬氏體則發(fā)生膨脹，如果產(chǎn)生大量殘余奧氏體則相應的要收縮。此外，回火時(shí)一般發(fā)生收縮，而出現二次硬化現象的合金鋼則發(fā)生膨脹，如果進(jìn)行深冷處理，則由于殘余奧氏體的馬氏體化而進(jìn)一步膨脹，這些組織的比容都隨著(zhù)含碳量的增加而增大，故含碳量增加也使尺寸變化量增大。 二、淬火變形的主要發(fā)生時(shí)段 1.加熱過(guò)程：工件在加熱過(guò)程中，由于內應力逐漸釋放而產(chǎn)生變形。 2.保溫過(guò)程：以自重塌陷變形為主，即塌陷彎曲。 3.冷卻過(guò)程：由于不均勻冷卻和組織轉變而至變形。 三、加熱與變形 當加熱大型工件時(shí)，存在殘余應力或者加熱不均勻，均可產(chǎn)生變形。殘余應力主要來(lái)源于加工過(guò)程。當存在這些應力時(shí)，由于隨著(zhù)溫度的升高，鋼的屈服強度逐漸下降，即使加熱很均勻，很輕微的應力也會(huì )導致變形。 一般，工件的外緣部位殘余應力較高，當溫度的上升從外部開(kāi)始進(jìn)行時(shí)，外緣部位變形較大，殘余應力引起的變形包括彈性變形和塑性變形兩種。 加熱時(shí)產(chǎn)生的熱應力和想變應力都是導致變形的原因。加熱速度越快、工件尺寸越大、截面變化越大，則加熱變形越大。熱應力取決于溫度的不均勻分布程度和溫度梯度，它們都是導致熱膨脹發(fā)生差異的原因。如果熱應力高于材料的高溫屈服點(diǎn)，則引起塑性變形，這種塑性變形就表現為“變形”。 相變應力主要源于相變的不等時(shí)性，即材料一部分發(fā)生相變，而其它部分還未發(fā)生相變時(shí)產(chǎn)生的。加熱時(shí)材料的組織轉變成奧氏體發(fā)生體積收縮時(shí)可出現塑性變形。如果材料的各部分同時(shí)發(fā)生相同的組織轉變，則不產(chǎn)生應力。為此，緩慢加熱可以適當降低加熱變形，zui好采用預熱。 此外，由于加熱中因自重而出現“塌陷”變形的情況非常多，加熱溫度越高，加熱時(shí)間越長(cháng)，“塌陷”現象越嚴重。 四、冷卻與變形 冷卻不均時(shí)將產(chǎn)生熱應力導致變形發(fā)生。因工件的外緣和內部存在冷卻速度差異，該熱應力是不可避免的，淬火情況下，熱應力與組織應力疊加，變形更為復雜。加之組織的不均勻、脫碳等，還會(huì )導致相變點(diǎn)出現差異，相變的膨脹量也有所不同。 總之，“變形”是相變應力和熱應力共同所致，但并非全部應力都消耗在變形上，而是一部分作為殘余應力存在于工件中，這種應力就是導致時(shí)效變形和時(shí)效裂紋的原因。 因冷卻而導致的變形表現為以下幾種形式： 1.件急冷初期，急冷的一側凹陷，然后轉為凸起，結果快冷的一面凸起，這種情況屬于熱應力引起的變形大于相變引起的變形。 2.由熱應力所引起的變形是鋼料趨于球形化，而由相變應力所引起的變形則使之趨于繞線(xiàn)軸狀。因此淬火冷卻所致的變形表現為兩者的結合，按照淬火方式的不同，表現出不同的變形。 3. 僅對內孔部分淬火時(shí)，內孔收縮。將整個(gè)環(huán)形工件加熱整體淬火時(shí)，其外徑總是增大，而內徑則根據尺寸的不同時(shí)漲時(shí)縮，一般內徑大時(shí)，內孔漲大，內徑小時(shí)，內孔收縮 五、冷處理與變形 冷處理促進(jìn)馬氏體轉變，溫度較低，產(chǎn)生的變形比淬火冷卻要小，但此時(shí)產(chǎn)生的應力較大，由于殘余應力、相變應力和熱應力等的疊加容易導致開(kāi)裂。 六、回火與變形 工件在回火過(guò)程中由于內應力的均勻化、減小甚至消失，加上組織發(fā)生變化，變形趨于減小，但同時(shí)，一旦出現變形，也是很難矯正的。為了矯正這種變形，多采用加壓回火或噴丸硬化等方法。 七 、重復淬火與變形 通常情況下，一次淬火后的工件未經(jīng)過(guò)中間退火而進(jìn)行重復淬火，將增大變形。重復淬火引起的變形，經(jīng)過(guò)重復淬火，其變形累加而趨于球狀，容易產(chǎn)生龜裂，但形狀相對穩定了，不再容易產(chǎn)生變形了，因此重復淬火前應增加中間退火，重復淬火次數應小于等于2次（不含初次淬火）。 八、殘余應力與變形 加熱過(guò)程中，在450℃左右，鋼由彈性體轉變?yōu)樗苄泽w，因此很容易呈上升塑性變形。同時(shí)，殘余應力在約高于此溫度時(shí)也將因再結晶而消失。因此，快速加熱時(shí)，由于工件內外部存在溫度差，外部達到450℃變成了塑性區，受而內部溫度較低處存在殘余應力作用而發(fā)生變形，冷卻后，該區域就是出現變形的地方。由于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，很難實(shí)現均勻、緩慢加熱，淬火前進(jìn)行消除應力退火是非常重要的，除了通過(guò)加熱消除應力外，對于大型零件采用振動(dòng)消除應力也是有效的。
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