1、2006.4.1,熔模铸件缺陷分析及对策,马吉生,介绍,1977年毕业于清华大学机械系铸造专业 中国铸协精铸分会副秘书长 中国铸协教育培训委员会委员 北京亚新科天纬公司精铸高级工程师人力资源高级顾问联系电话: 83693240(O) 63851604(H),精铸件常见缺陷分析和对策,缺陷分析,铸件尺寸精度超差铸件表面粗糙铸件表面缺陷：粘砂、夹砂、鼠尾与凹陷麻点、鼓胀、金属刺、金属珠 孔洞类缺陷： 缩孔、缩松、气孔、渣气孔裂纹缺陷： 冷裂、热裂其它缺陷： 铸件脆断、变形、表面脱碳。,铸 件 质 量: 铸件质量标准:,产品质量 (狭义的)工程质量 (广义的),国标 (GB) 国际标准 (ISO)
2、行业标准 企业内控标准,前 言,铸件质量标准定量地表示铸件满足一定要求的适应程度。,铸件精度标准 铸件表面质量标准 铸件功能质量标准,前 言,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。（产品质量问题）, 使用可熔(溶)性一次模和一次型(芯)，不用 开型起模，无分型面。 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。,熔模铸件缺陷分析及对策,熔模铸造的工艺特点归纳起来为三点：,熔模铸造工艺的局限性,1、工艺过
3、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，不宜控制其质量的好坏，不同程度的影响铸件质量。,熔模铸造工艺的局限性,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。,一、铸件尺寸超差,影响铸件尺寸变化的因素有五个方面:,、铸件形状、大小和结构 、压型 、制易熔模 、型壳 、浇注工艺,熔模铸造生产铸件尺寸变化过程：,1、模料及制模工艺对铸件尺寸的影响,(1) 模料的影响： 填充蜡， 非填充蜡，再生蜡,(2) 造成熔模尺寸偏差的制模工艺因素：压注设备、压蜡温度、压注压力、流动速度，保温时间、压型温度、开
4、型时间、冷却方式、室温等因素波动而造成。,铸件尺寸超差,铸件尺寸超差,压注时间： 压注时间包括充型，压实，和保压三个时间段。延长压注时间可减小收缩率。 压蜡温度; (与压注时间长短有关）压注时间短时，压蜡温度上升收缩率增大，压注时间长（增加到35秒以上）随着压蜡温度上升蜡模收缩率反而变小。 压注压力： 压力增大收缩率略有减小，压蜡温度高时压力增大的效果会更明显一些。（但延长压注时间会减小压力的影响） 流动速度： 改变注蜡口截面积。 改变压蜡机模料流速的设定，此方法对蜡模收缩率影响较小。 压注设备： 压蜡机冷却系统对蜡模收缩率可能产生0.3%的影响。压型温度高，蜡模冷却慢，收缩大。起模时蜡模温度
5、高，收缩就大（此时蜡模处在自由收缩状态），反之则小。 其它, 根据熔模结构、形状、大小，正确选择合理的压注工艺参数。,2、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。,铸件尺寸超差, 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。, 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。,铸件尺寸超差,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。,铸件尺寸超差,3、制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响,常用制壳耐火材料部分性能,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
6、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。,铸件尺寸超差,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。,铸件尺寸超差,4、浇注条件对铸件尺寸的影响, 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不同造成铸件尺寸的波动。,铸件尺寸超差, 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，也会引起尺寸的波动。,熔模铸件表面应光洁，表面粗糙度应为 Ra3.2 0.8m。,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。,1、影响熔模表面粗糙
7、度的因素, 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, 模表面粗糙度与压型表面粗糙度及压制方式的关系,铸件表面粗糙, 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。,铸件表面粗糙, 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。,铸件表面粗糙, 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。 根据熔模结构,大小,形状的不同,合理选择压制工艺参数。 注蜡道尺寸应根据熔模大小合理设计。,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
8、件表面粗糙度的另一个重要因素。,铸件表面粗糙,2、影响型壳表面粗糙度的因素,影响型壳表面粗糙度的因素主要有面层涂料对熔模的湿润性，即复印熔模的性能；其次是涂料的粉液比要足够高，使制得的面层致密；第三是面层的干燥条件。, 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）。 面层涂料的回性 面层涂料配制好后，不能马上使用，要经过12小时左右的回性使粘结剂与耐火粉料充分湿润后再用。,铸件表面粗糙, 涂料的湿润性,为使涂料能很好的湿润熔模，应注意以下几个方面：,铸件表面粗糙, 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。, 面
9、层涂料粉液比对型壳致密性的影响, 水玻璃粘结剂因自身粘度高，故水玻璃涂料粉液比很低，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。, 关于级配粉对面层涂料的作用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。,铸件表面粗糙, 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：,铸件表面粗糙, 对于水玻璃型壳，面层制好后，硬化前应先进行12小时以上的自然干燥，使其面层中的溶剂缓慢的挥发一部分
10、，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., 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。,铸件表面粗糙,3、金属液精确复型的影响因素 足够高的型壳温度 适宜的浇注湿度, 浇注和金属液凝固过程中，铸件表面会氧化，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，增高铸件的表面粗糙度。,铸件表面粗糙,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,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。, 采用高压水力清砂是保证铸件表
11、面粗糙度较好的方法。, 喷砂清理的方法比喷丸清理铸件表面粗糙度好2级以上。,铸件表面粗糙, 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：, 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。,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。,铸件表面粗糙,1、粘砂,三、铸件表面缺陷,铸件表面缺陷, 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。,铸件表面缺陷, 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
12、属表面氧化：2Fe + O2 = 2FeO (氧化亚铁)（液、固） （气） （液、固）, 形成原因：,氧化亚铁(FeO)与硅酸粉中的主要矿物成分石英相作用发生下列反应：2FeO + SiO2 = 2FeOSiO2 (硅酸亚铁),铸件表面缺陷,铸件表面缺陷,生成的硅酸亚铁（铁橄榄石) FeOSiO2熔点仅1205C，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， FeOSiO2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。,在金属液中镍、铬、钛、锰等合金元素易氧化。他们的氧化物在高温时与型壳中SiO2反应生产低熔点化合物，造成化学粘
13、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。,铸件表面缺陷,铸件表面缺陷, 浇注温度过高，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。, 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。,铸件表面缺陷, 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
14、。,铸件表面缺陷, 改进浇注系统，改善型壳散热条件，防止局部过热。,2、 夹砂、鼠尾,铸件表面缺陷,铸件表面缺陷, 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。,铸件表面缺陷,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。,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。,铸件表面缺陷, 形成原因:, 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。,铸件表面缺陷,
15、 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。, 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。,铸件表面缺陷, 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。, 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。,铸件表面缺陷,3、麻点:,铸件表面缺陷,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% ,Ni10%的合金钢铸件
16、，碳钢铸件上也时有发生。未清理前浅凹坑中充满着熔渣物质。,铸件表面缺陷, 特征：,麻点是金属液中氧化物与型壳材料中氧化物发生化学反应形成的。经光谱分析,缺陷处金属中硅含量增加，而锰含量极少,熔渣的岩相分析表明，熔渣中含有硅酸铁，硅酸锰及硅酸钴等氧化物。,铸件表面缺陷,另外，金属液温度过高，浇注过程中产生二次氧化, 或在氧化气氛中凝固，也会造成铸件产生麻点缺陷。, 形成原因：, 防止和减少金属氧化，尽量采用快速熔化，并对金属液进行充分的脱氧。, 防止措施：, 严格控制面层耐火材料中杂质含量，特别是Fe2O3等氧化含量。,铸件表面缺陷, 采取浇注后在还原性气氛中凝固，如浇注后马上撒些废蜡或废机油等
17、碳氢化合物并加罩密封，使其造成在还原性气氛中凝固。, 提高型壳焙烧温度，适当降低浇注温度，型壳浇注时要尽量保证型壳温度高，做到快出快浇。,铸件表面缺陷,4、鼓胀,铸件表面缺陷,水玻璃型壳产生的铸件鼓胀缺陷多于硅溶液和硅酸乙酯型壳。, 特征：,铸件表面局部出现鼓胀现象。,铸件表面缺陷,型壳的常温强度或高温强度太低，在型壳脱蜡时，型壳受蜡料膨胀而蜡料不能及时排出使局部膨胀变形；或在浇注时，型壳受高温金属液作用而变形，造成铸件局部出现鼓胀。,铸件表面缺陷, 形成原因：,铸件表面缺陷,造成型壳常温强度及高温强度不高的主要原因与粘结剂种类、耐火材料种类及质量和制壳工艺等因素有关。, 严格控制耐火材料的质
18、量,使用杂质含量低的耐火材料。 选用适宜粘结剂,提高型壳高温强度。 根据铸件大小、形状正确选择型壳层数，件大时适当增加制壳层数。,铸件表面缺陷, 防止措施：,根据制壳工艺，保证型壳制造时的涂挂撒砂均匀，及干燥、硬化效果。, 适当提高脱蜡介质浓度及温度，缩短脱蜡时间。,铸件表面缺陷, 对大平面易产生膨胀的部位加设工艺筋或工艺孔, 适当降低浇注温度，必要时采用磌砂浇注。,5、金属刺（毛刺）,铸件表面缺陷, 特征：铸件表面上有分散或密集的微小突刺，称为金属刺（或毛刺)。,铸件表面缺陷, 形成原因： 型壳面层不致密,有很多孔洞缺陷，浇注时金属液进入型壳孔洞造成金属刺缺陷。 面层涂料粘度过低，粉液比太低
19、造成型壳表面孔洞多,不致密。, 涂料同模料的润湿角大于涂料对耐火材料的润湿角，也就是说耐火材料对涂料的润湿性比对模料好，使涂料局部脱离开蜡模表面，从而在型壳表面形成一些单个或密集的小孔洞。,铸件表面缺陷, 面层涂料中加入适量润湿剂(表面活性剂)0.3%左右,并使蜡模充分脱酯，改善涂料与蜡模的润湿能力。, 防止措施：, 对水玻璃面层涂料，应适当降低水玻璃密度。（d=1.26 1.27/cm3）选用级配粉，保证面层涂料有足够的粉液比。,铸件表面缺陷, 面层涂料撒砂后，先自然干燥1小时以上再硬化，以减小硬化时的胶凝收缩。, 保证面层涂料厚度，不可太薄，撒砂粒度合理选择，不可太粗。, 涂料充分搅拌和回
20、性(回性12小时)。,铸件表面缺陷,6、金属珠（铁豆）,铸件表面缺陷,铸件表面有突出的球形金属颗粒，常出现在铸件凹槽或拐角处。, 特征：,铸件表面缺陷,面层涂料中含气泡或涂料对蜡模的润湿性差，在涂挂涂料时，在凹槽的拐角处留有气泡，造成型壳表面存在珠形孔洞，浇注时金属液进入孔洞形成突出在铸件表面上的金属珠。, 形成原因：,铸件表面缺陷, 除在搅拌涂料时应防止卷入气体外，配好的涂料留有足够的时间使气体逸出。, 防止措施:, 面层涂料加入改善润湿性的表面活性剂后，应加入0.1 0.3%的消泡剂。,铸件表面缺陷, 有条件时可采用真空涂面层涂料。, 蜡模充分脱酯以改善涂挂性。, 挂面层涂料时，用压缩空气
21、吹去存留在蜡模凹槽、拐角处的气泡。,铸件表面缺陷,1、气孔(集中性气孔),四、孔洞类缺陷,孔洞类常见缺陷主要有：气孔、渣气孔、缩孔、缩松等缺陷.,铸件上存在着光滑孔眼缺陷,往往出现在铸件个别部位。, 特征：,孔洞类缺陷, 形成原因:, 型壳焙烧不充分,浇注时型壳中产生大量气体侵入金属液中。, 浇注方法不合理，浇注时卷入气体进入型腔(此类为卷入性气孔)。,孔洞类缺陷, 金属液脱氧、除气不充分。, 浇注系统设计不合理,型壳排气不好。,孔洞类缺陷, 防止方法:, 适当提高焙烧温度，并保证足够的保温时间20分钟。, 熔炼过程中尽量避免氧化、吸气,浇注前金属液充分脱氧、除气。, 合理设置排气道，尽可能采
22、用底注式浇注系统。,孔洞类缺陷, 熟练掌握浇注方法，引流要准，浇注要稳，避免卷入气体进入型腔。,2、弥散性气孔（析出性气孔）,孔洞类缺陷,铸件上有分散或密集的孔眼，有时在整个截面上都有,有时出现在铸件皮下，加工后出现 (此类又称皮下气孔）。, 特征：,孔洞类缺陷,此类气孔的产生主要是由于金属液中所含气体，随温度降低气体溶解度减小，过饱和气体从金属液中析出形成气泡，在铸件凝固前未能上浮逸出而造成，由于是金属液析出气体所形成，故又称析出性气孔。, 形成原因:,孔洞类缺陷, 严格控制熔炼工艺，避免熔炼过程中的钢水氧化和吸气。,防止方法：, 选用清洁炉料并减少回炉料用量,炉料要干燥,采用预热炉料更好。
23、,孔洞类缺陷, 掌握正确的脱氧方法，脱氧充分。, 镇静钢液后浇注，使气体逸出。,3、渣气孔,孔洞类缺陷,铸件表面存在着夹杂物与气孔并存的孔眼，呈分散状。, 特征：,孔洞类缺陷,此类缺陷的产生主要是熔炼过程中所使用的金属炉料 不干净或回炉料过多，产生了较多的金属夹杂物，金属液脱氧除气不充分使钢液中含气量多或型壳焙烧不充分浇注时产生气体,铸件凝固后产生渣气孔。, 形成原因:,孔洞类缺陷, 充分焙烧型壳，保证保温时间。, 防止方法：, 选用清洁炉料并减少回炉料用量。, 严格控制熔炼工艺，加强脱氧、除渣、除气。, 镇静钢液,使夹杂物及气体上浮逸出。,孔洞类缺陷,铸件内部存在的表面粗糙、形状不规则的粗大
24、且集中的孔洞。,4、缩孔, 特征：,孔洞类缺陷,合金在液态收缩和凝固时，铸件某部位（通常是最后凝固的热节处）不能及时得到液体金属的补缩，而形成缩孔。如热节过多过大、浇冒口设计不当，不利于顺序凝固，使铸件热节处得不到金属液补充、浇注温度过高，散热条件差造成局部过热。, 形成原因:,孔洞类缺陷, 防止方法：, 改进铸件结构，力求壁厚均匀，减少热节，有利于顺序凝固。, 合理设置浇冒口系统（包括合理确定内浇口的位置、内浇口的大小、形状)以保证造成顺序凝固。,孔洞类缺陷, 合理组装模组,使铸件间有一定距离，防止局部过热。, 适当提高型壳温度，以降低浇注温度，保证 型壳和金属液浇注温度的合理性。,孔洞类缺
25、陷, 改进熔炼工艺，减少金属液中气体和氧化物，提高其流动性和补缩能力。, 保证浇道、浇口杯充满，或在浇口杯和冒口上加发热剂、保温剂。,5、缩松,孔洞类缺陷,铸件内部有许多细小、分散且形状不规则孔壁粗糙的孔眼,称为缩松。, 特征：,孔洞类缺陷,金属液在型壳中凝固时，当合金凝固温度范围较大就会形成较宽的凝固区域，在凝固区域内是按“体积凝固”方式进行凝固的。即在该区域内同时形成晶核并长大，到凝固后期,固相比例大枝晶生长连成骨架，把未凝固金属液分割成孤立的或近乎孤立的小熔池，这些金属液在凝固时就难以得到补缩，从而形成了许多细小、分散的小孔，即形成了缩松。, 形成原因:,孔洞类缺陷, 提高局部热节的凝固
26、冷却速度，减少热节的过热度。, 防止方法:, 合理改进铸件结构，改善凝固速度。, 改善型壳散热条件，避免型壳形成局部热点。,孔洞类缺陷, 改进熔炼工艺，减少金属液含气量。, 适当降低浇注温度，避免铸件凝固时形成较宽的凝固区域,减缓体收缩率。, 合理设置浇注系统，应避免浇注时金属液冲击固定点形成局部过热点。,孔洞类缺陷,1、冷裂 铸件上连续地直线或折线及圆滑曲线状穿过晶体的裂纹，称为冷裂。,五、裂纹缺陷,外型呈宽度均匀的细长直线或折线及圆滑曲线，而且常常穿过整个铸件截面，断口干净，具有金属光泽或轻微的氧化色。（说明裂纹出现在较低温度), 特征：,裂纹缺陷, 铸件结构不合理，壁厚悬殊造成各部份冷却
27、速度差别过大及铸件收缩阻力过大，使铸件在冷却过程中产生较大收缩应力或应力集中。, 产生原因：,裂纹缺陷, 合金成分和熔炼质量对冷裂的影响,钢水脱氧不良或浇注不当时，产生的氧化夹杂物、缩孔、气孔和粗大树枝晶，成为裂纹萌生核心，促使冷裂形成。,裂纹缺陷,C、Cr、Ni含量相对较高时，增大钢的冷裂倾向。,P增加钢的冷脆性（特别是含量0.1%时）, 型壳的退让性差。,裂纹缺陷, 外界因素的原因：清壳过早、清壳、修整、机加工过程中受到碰撞，残留应力引起铸件开裂。, 正确设置浇注系统,使铸件各部份的冷却速度趋于一致。, 改进铸件结构设计，壁厚力求均匀，平滑过渡，内腔圆角足够大，设置工艺筋且合理，尽量减小对
28、铸件收缩的阻力。, 防止措施：,裂纹缺陷,加强金属液的熔炼质量，脱氧除渣尽量彻底，减少铸件中气孔、夹杂物等情况，并严格控制有害杂质P、S、Al等。, 尽量减少型壳层数，以提高型壳退让性。,裂纹缺陷, 避免人为的损坏。, 为减少铸件内应力，可适当降低浇注温度及冷却速度，延长铸件在型内的冷却时间 （培箱浇注）。, 对残留应力大或裂纹倾向严重的铸件，清理、加工前进行热时效。,裂纹缺陷,2、热裂（常见及危害较大）热裂是中碳钢、合金钢最常见和危险较大的缺陷之一。,裂纹缺陷,内裂: 通常产生在铸件最后凝固的地方(热节处) 有时出现在缩孔的下部,不规则、有分叉。, 特征 ：,外裂：裂口从铸件表面开始，逐渐延
29、伸到内部呈表面宽而内部窄,裂纹被氧化而变色。,裂纹缺陷, 产生原因和影响因素：四大主要因素:,裂纹缺陷,铸件结构 铸造合金 浇注系统 冷却速度, 内尖角处应力集中,铸件收缩受阻时产生拉长作用。, 铸件结构的影响：, 热节和转角部位较多的铸件,这些部位凝固较慢。,裂纹缺陷, 厚薄不匀，冷却快慢不同，薄处先凝强度较高，厚部位凝固时，收缩应力集中于此处。, 浇冒口设计不合理，对铸件收缩起到阻碍作用，增大铸件收缩应力。,裂纹缺陷,a) 含C（碳）量对热裂的影响（与浇注温度及含锰量关系不大）0.2%时抗热裂性最大；0.2%时抗热裂性随含C量增加而增加；0.2 0.5%时抗热裂性随含C量增加而减少;0.5
30、%时抗热裂性随含C量增加而增加。, 铸造合金性质的影响：合金的化学成分影响,裂纹缺陷,Si的影响不显著，在0.2-0.6%范围内提高Si量，会使热裂倾向略有减弱，但Si对流动性有易。,b) P、S降低抗热裂性,Mn具有良好的抗热裂性，1.0%以下提高Mn含量能提高抗裂性。,裂纹缺陷, 合金液体中有H、O、N等气体时，将在合金结晶过程中析出在晶界液膜处，切割了合金组织,削弱了晶粒间的联系，降低了合金固液态时期的强度，而加大热裂倾向。,合金液体中气体和夹杂物的危害,裂纹缺陷,非金属夹杂物（氧化物、硫化物、硅酸盐等）存在于合金液体中，由于其熔点低，凝固中也会析出在晶界液膜处，并以薄膜状，长条形和链状
31、等几何形状分布在晶粒边界造成热裂，危害最大。,裂纹缺陷,对于壁厚相差较大的铸件，内浇口设置在壁厚处增大了铸件热应力或热节较多的铸件设置了多个内浇口造成了铸件线收缩受阻增加了铸件的热裂倾向。厚壁件冷却速度慢或薄壁件冷却速度太快也会增加热裂倾向。, 浇注系统和冷却速度的影响,裂纹缺陷,防止措施：, 改进铸件结构，减少壁厚差，平滑圆角过度，减小应力集中。, 改善型壳退让性，正确选择型壳。,裂纹缺陷, 严格控制金属液中气体含量及减少或改变非金属夹杂物的形态。如碳钢、合金钢的变质处理 （加入0.3%以下的合金或稀土元素：钒、铈、 钛、铌）。, 严格控制及调整合金成分,特别是P、S的含量。,裂纹缺陷, 正
32、确控制铸件冷却速度,厚壁件易提高冷却速度, 薄壁件冷却速度不易过高，以减小热裂倾向。, 改进浇注系统设计,特别是内浇口位置的设置及大小、 数量。,裂纹缺陷,1、铸件脆断(氢脆),六、其它类缺陷,主要指铸钢件断裂,断面晶粒粗大，呈冰糖状。, 特征:,其它类缺陷,熔炼过程中脱氧剂(铝)用量过高，或金属液中硫、硼含量过高及金属液严重过热等造成铸 件晶粒粗大，晶粒边界上分布着氮化铝、硫化 锰和网状硼化物，使钢(铸件)塑性和冲击韧性显著降低,从而导致铸件晶间脆性断裂。由于金属液吸氢严重时，也会产生铸件脆性断裂，又称为氢脆。, 形成原因:,其它类缺陷, 严格控制熔炼工艺，防止钢液严重过热和吸氢。, 防止方
33、法:, 严格控制脱氧剂(铝)的加入量0.1%,且脱氧时应尽可能使铝在钢液中分布均匀。, 采用洁净的炉料，提高炉衬质量，防止硫、硼及其它有害杂质混入钢液。(钢液中含硼量不得超过0.005%),其它类缺陷,2、变形,其它类缺陷,铸件铸态的几何形状与图样不一样， 称为变形或铸态变形。, 特征:,其它类缺陷, 形成原因:, 熔模变形：取模力不均造成熔模变形；熔模壁厚不均冷却时因温度分布不均，造成因热应力引起的变形；熔模存放时温度过高，接近模料软化点引起变形等。,其它类缺陷,型壳强度低(高温强度)时，型壳在焙烧、浇注时受自重或金属液压头作用引起的变形。, 型壳变形：,其它类缺陷,铸件凝固后期冷却至室温的
34、过程中,铸件线收缩受阻会引起收缩应力,收缩应力大而铸件结构刚性又不足时，则发生扭曲变形。浇注系统的设置、浇注工艺不当会造成铸件冷却速度相差过于悬殊,产生变形。, 铸件凝固冷却过程中产生的变形：,其它类缺陷, 清理过程中操作不当造成铸件变形。, 焙烧时型壳宜放一层,减小型壳焙烧时所受的压重。, 防止方法:, 认真检验熔模，发现熔模变形应予报废或采用校正措施，并控制工作室温度。, 采用高温抗变形能力强的粘结剂和耐火材料,必要时适当增加型壳层数。,其它类缺陷, 矫正铸件。, 改进铸件结构或增设加强筋、工艺筋。, 改进浇注系统的设置。合理设置内浇口位置以减小各处温差，并避免收缩时浇注系统与铸件发生相互
35、牵制,使铸 件各处冷却均匀以减小变形倾向。,其它类缺陷,其它类缺陷,3、表面脱碳,铸钢件表面有一层低碳层，它包括全部呈现铁素体组织的全脱碳层和含碳量较低的半脱碳层。, 特征：,其它类缺陷,空气中的氧与（1）钢液中的碳元素和（2）铸件冷却时形成的渗碳体、奥氏体中的碳发生反应，造成铸件表面脱碳。反应如下： 2C + O2 = 2CO C + O2 = CO2上述反应在高、中或低温度区均有非常强烈的自发进行的趋势。, 形成原因：,其它类缺陷, 在型壳加固层撒砂中或填砂中加入碳化物,如碳砂活性炭,无烟煤等。, 防止方法：, 适当降低型壳及浇注温度，加快铸件的冷却速度。,其它类缺陷, 铸件热处理时，也应
36、在还原气氛中进行，在铸件上面撒一层焦碳粒,并注意炉门的封闭等方法,是防止铸件表面脱碳的重要手段。, 在铸型周围，人为的造成还原性气氛，如在浇注后用罩将型壳罩住，并向罩内滴煤油或撒适量废蜡等，能有效的减少铸件表面脱碳。,其它类缺陷,铸造不锈钢：,主要用于经液体或气体腐蚀的铸件。,不锈钢中的主要合金元素是铬。铬溶于铁中形成固溶体，当钢中的含铬量达到一定浓度时，就会在钢的晶粒表面形成一层含氧化铬（Cr2O3）的膜，其化学组成可用FeO.Cr2O3表示。这种氧化铬膜在氧化性酸类（如硝酸）中具有很高的化学稳定性。,其它类缺陷,大体为三类不锈钢：,铬不锈钢 公称含铬量13%,高铬不锈钢 公称含铬量28 3
37、4%,铬镍不锈钢（300系列不锈钢）,铬镍不锈钢与上两类比较热稳定性、抗腐蚀性更好，但当铸件冷却过程中共析转变来不及发生时，组织会出现碳化铬，使晶粒周围的含铬量降低，形成贫铬层，铬的纯化膜受到破坏，增大晶间腐蚀。,其它类缺陷,不锈钢的铸造性能的影响：,1、铬是不锈钢中的主要合金元素，铬易在钢水表面产生氧化膜（加钛的钢结膜倾向更大），使钢的流动性降低。但铬又能降低钢的熔点，含铬量8%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。,其它类缺陷,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，使铸件产生氧化斑疤、冷隔、表面皱皮
38、和夹杂等缺陷。钢液温度及浇注温度越低，浇注时间越长，氧化现象越严重。,其它类缺陷,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。, 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。,其它类缺陷,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，铸件应依体 顺序凝固条件，其冒口尺寸比碳钢件大20%-30%。,其它类缺陷,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%, 增大铸造圆角,5、不锈钢具有较大的热裂倾向，尤
39、其是高铬和铬镍不锈钢热裂倾向更大。, 加强型壳的退化性,其它类缺陷, 高铬钢及铬锰不锈钢还容易产生冷裂，应采取相当措施。（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。）,其它类缺陷,3 蜡模的存放时间、室温、码放。,一、模料及蜡模,1 模料的溶化温度90。,2 模料的处理a.先静置，后脱水（120）b.静置时间长些，尽量减少蜡料的脱水搅拌时间（防止氧化）。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题,6 注意组焊质量及清洗、脱脂，表面毛化效果，避免清洗液（丙酮、丁酮）污染涂料或使用水基清洗剂。,4 注意模头的质量，要讲究。,5 讲究模具的质量，尽量减少蜡
40、模的修整。 （正确的使用方法，定位方式，保管保养）,硅溶胶工艺生产中应注意的问题,二、制壳：,1 涂料的配制与回性。, 严格按工艺配制，特别是面层涂料。,充分搅拌，并用手将粉团打开。,加入表面活性剂的次序。,回性12小时以上。,每天调整涂料，补加蒸馏水，每月定期更。,停电时人工搅拌，防止胶凝，清理困难。,配套浆桶，一序两个为宜。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题, 注意选择粉、砂的粒度，使其层层之间结合好。, 浮砂的清除，（沾浆前）。, 深孔、槽的涂、挂质量，必要时可在三层后填入干砂，脱蜡时将封口打洞，以免负压造成芯子断裂。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题, 封浆的目的及正确的工艺方法。, 硅溶胶的
41、选择，面层要粘度低的，提高粉液。, 2-3层粘浆前的强化处理，提高型壳连续性及致密度。, 环境条件的三大要素：温度、湿度及风速。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题,4 蒸汽锅炉水质化验。,三、脱蜡,1 建压快,装壳迅速(保证釜中温度，以利建压)排气先缓后快。,2 脱后检查，可实施补救办法。,3 及时（每班）清理釜内杂物（沙子、残留物）。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题,四、中间库模壳管理（非常重要）,4 炉衬的保护，每班清理炉壁，加盖防裂,一、炉前相关事项：,1 型壳焙烧1050-1150，注意炉口、死角型壳的焙烧质量，焙烧炉最好选用大些能装两炉为宜。,2 定量熔化，炉前管制。,3 炉衬的打结、烧烤
42、及高温烤炉。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题,9 每班前两炉的熔清样的化验。,5 脱氧精练的正确操作（除渣方法）,6 浇注技巧。,7 炉前的“5S”管理，保证安全，提高质量。,8 炉料、合金的管理，防止混料。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题,3 铸件焊补后，需经热处理。,六、清理：,1 树立铸件不是毛坯是商品的理念，有利于提高铸件质量。,2 严防磕碰，使用专用工位器具。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题,4 清理工艺流程的制定，应尽可能防止铸件在操作过程中的损伤，尽量避免使用抛丸程序，而使用单（双）钩喷丸设备，整组进行喷丸后，再进行切割,5 加强完善检验手段及制度，有效控制铸件质量。,硅溶胶工艺生产中应注意的问题,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。,结 束 语,
