案例:铸件表面粗糙,有渣气孔!是什么原因形成的?要怎么解决?

 

最近,有做精铸的朋友,向老铁求助:使用硅溶胶工艺做的铸件,A3#钢材质,铸件表面粗糙,有渣气孔,不知道如何解决?

对此,洲际铸造邀请到本文作者中国铸造协会精密铸造分会,顾问兼高级工程师潘玉洪老师,对这个问题进行了详细的解答,以此作为案例,分享给大家,希望能对大家有帮助。在此,感谢潘工对洲际铸造的支持!

一、熔模铸件的表面粗糙

1、特征

铸件表面粗糙是指铸件表面微观的不平度,用表面粗糙度表示。硅溶胶型壳的铸件表面粗糙度应达到Ra6.3—3.2µm,否則,称为铸件表面粗糙。

2、产生原因与对策

影响铸件表面粗糙度的因素主要有:压型、蜡模、型壳、焙烧、浇注,以及清理等。

2.1压型

压型的表面粗糙度是压制蜡模表面粗糙度的前提条件,蜡模一般低于压型表面粗糙度1~2级。

应严格控制压型内表面的粗糙度,必要时应该抛光处理。

2.2蜡模

蜡模表面粗糙度是影响铸件表面粗糙度的重要因素。压制蜡模的工艺参数对蜡模表面粗糙度影响很大,如模料搅拌不充分,模料的各种成分混溶不均匀;或模料温度不均匀;蜡料和压型的温度低,注蜡压力小、保压时间短等原因,均会使蜡模的表面粗糙度高。

应制定合理的制模工艺,并严格执行。

2.3型壳

型壳的表面粗糙度是影响铸件表面粗糙度的关键条件。型壳的表面粗糙度与下列因素有关:

2.3.1 蜡模表面应清洗干净,去除油质等,有利于蜡模的涂挂性;

2.3.2对于硅溶胶涂料,应加入适量的润湿剂(表面活性剂),以保证涂料能够均匀的涂挂在蜡模的表面上;同时加入消泡剂,避免涂料中有较多的气体。

2.3.3面层涂料应充分搅拌和回性处理,使涂料能够更好的润湿蜡模、复制蜡模。

2.3.4涂层在干燥过程中,由于溶剂挥发、粘结剂体积收缩会使涂层产生裂隙和孔洞;为此希望提高涂料中的粉液比,以保证面层的致密。

2.4金属液

2.4.1金属液复制型壳表面细节的能力,即充型能力,或称为“复型能力”。提高金属液浇注温度和型壳温度,以及足够的压力头高度,是影响复型能力的主要因素。

提高金属液的熔炼温度和浇注温度,会增加金属液的吸气量,减少结晶成核等,对铸件的金属液质量产生不利的影响;提高型壳的温度,有利于提高金属液的流动性和复型能力。因此常常采用提高型壳在浇注时的温度来保证金属液的精确复型能力。硅溶胶型壳的焙烧温度950~1100℃。

2.4.2浇注过程中的其它因素

浇注和金属液凝固过程中,高温的铸件表面产生氧化,并且氧化层不均匀;铸件表面的氧化物可能与型壳中的氧化物反应,促使铸件表面不均匀地脱落,增加了铸件表面的粗糙度。

铸件在惰性气体或还原性气体保护下冷却,一直到铸件表面达不到氧化的温度为止。有利于保护铸件的表面粗糙度。

2.5 清理

喷砂处理比抛丸处理铸件的表面粗糙度要好1~2级以上。抛丸处理的效率高,但是铸件的表面粗糙度受到影响;一般采用抛丸的粒度应小于0.3mm。

实践表明当客户对熔模铸件的表面粗糙度有要求时,应该采用供需双方“封样”的检验方法,这样检验铸件表面粗糙度更直接、更直观、更有效。

二、熔模铸件的渣气孔

特征:属于铸件的复合型缺陷,即渣孔中有气体,气孔中有熔渣。

1、渣孔

(1)特征:铸件的表面或内部有熔渣形成的孔穴。

(2)产生原因与对策

① 炉料不净洁,回炉料含有较多的杂质或夹渣。

应选用洁净的炉料,必要时采用新的炉料。

② 熔炼时造渣不良;扒渣不净。

熔炼时使用适量的造渣剂和脱氧剂,注意造渣与扒渣;浇注前金属液应有足够的静置时间,有利于熔渣上浮;出炉前加入聚渣剂,有利于扒渣。

③ 浇注时浇包不干净,金属液与浇包上残留的熔渣发生二次造渣,进入型腔;或挡渣不良。

浇注前清除浇包上的熔渣,及时修补或更换浇包;浇注时注意挡渣,或采用茶壶式或挡渣板式浇包。

④ 浇注系统设计不当,进入型腔的熔渣不能上浮至浇冒口。

改进浇注系统设计,使熔渣能够上浮、排出;必要时采用过滤净化技术。

⑤ 浇注工艺不当,熔渣不能上浮、排出。

适当降低浇包口至型壳浇口杯的高度,浇注中金属液不能中断;必要时,采用惰性气体保护或真空浇注。

2、气孔

(1)特征:铸件内或铸件上有细小、密集、光亮的小孔眼。

(2)产生原因与对策

1、炉料不干净;或铁合金、浇包等没有烘烤好;使金属液溶解了大量的气体。

炉料应清理干净;铁合金应充分烘烤好;浇注时浇包等应烘烤好。

2、熔炼工艺不当,如熔炼时间过长;熔炼温度高;脱氧不充分;静置时间不够等;增加了气体溶解度。

采用合理的熔炼工艺,控制金属液的过热温度和时间,充分脱氧和除气;或加入稀土元素等;或真空浇注。

3、铸件冷却缓慢,使气体析出过多,而没有及时排除。

适当加快铸件的冷却速度,或压力下凝固,阻止气体的析出。

4、浇注工艺不当,或浇注系统不当,或浇注条件不当,不利于排除气体。

选择合适的浇注工艺、浇注系统及浇注工艺,以利于排除气体。

5、型壳的透气性差。

提高型壳的透气性,必要时增设排气孔。

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