ZG40Cr25Ni20Si2铸钢件

消失模铸造的夹渣缺陷夹渣缺陷是指干砂粒、涂料及其他夹杂物在浇注过程中随着铁水进入铸件而形成的缺陷。在加工后的铸件表面上，可看到白色或黑灰色的夹杂物斑点，单个或成片分布,白色为石英砂颗粒，黑灰色为渣、涂料、泡沫模型热解后残留物和其他夹杂。这种缺陷俗称为“进砂”或“夹渣”，在消失模铸造生产中该缺陷是一种很常见的缺陷。几乎采用消失模铸造的工厂是普遍存在的，且很难**。只有在每一道工序上采取多种措施且精心操作才能把“夹渣”降到很低，取得比较满意的效果。在消失模铸件冷却打箱后未清理前，根据铸件及浇注系统表面状况，即可以判定有没有进砂和夹渣缺陷。如果浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和浇口表面或连接处以及铸件表面粘砂严重或有裂纹状粘砂存在，则基本可以肯定铸件有夹渣和进砂缺陷。

砸断浇道棒或浇道拉筋，可看到断口上有白色斑点，严重时断口形成一圈白色斑点。这样的铸件，特别是板状、圆饼状铸件机加工后加工面上就会有白色、黑灰色斑点缺陷。如果工序操作规程控制不严格，生产的铸件严重的影响了铸件质量和定单完成的进度。造成夹渣和进砂缺陷的原因经过在生产实践中*观察证明，从浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道至铸件，所有部位都有可能造成进砂，特别是浇注系统与铸件的结合部位。在整个生产过程中，浇注系统白模表面的涂料脱落开裂、白模结合部位的涂料脱落开裂、泡沫塑料白模表面的涂料脱落开裂、直浇道封闭不严密等因素是造成夹渣、进砂缺陷的Z主要原因。其次，工艺参数的选择，如浇注系统净压头大小、浇注温度高低、负压度大小、干砂粒度等因素，以及模型运输过程及装箱操作情况等都对铸件夹渣和进砂缺陷有很大影响。

只有在这些环节采取系统的措施、精心操作，才能把铸件的夹渣缺陷减少和基本消除，获得优质铸件。减少和克服夹渣缺陷的方法和措施进砂问题、夹渣缺陷是消失模铸造生产的一大难题。目前消失模铸造生产很成功的主要是三类产品，即抗磨件、管件和箱体类铸件，它们都是很少加工或不加工的铸件。对于加工面多且要求高的铸件，夹渣缺陷是一个关键需要解决的问题。从以下几个方面采取措施可以减少和消除夹渣缺陷：1.涂料消失模涂料的作用是：①提高铸件表面光洁度、使铸件粗燥度降低2－3个等级，提高铸件表面质量和使用性能。②减少和防止粘砂、砂孔缺陷。③有利于清砂、落砂。④将浇注时消失模融熔的液体和气体顺利通过涂料层排出到铸型砂中去，而且防止金属液渗入砂型，防止铸件产生气孔、金属渗透和碳缺陷。
⑤提高模样强度和刚度，防止在运输、填砂震动造型时产生变形和破坏，有利于提高铸件尺寸精度和成品率。防止夹渣缺陷首先要求涂料具有高的强度和耐火性能。要求涂挂于白模表面的涂料层在烘干和运输过程中不产生裂纹和开裂，即涂料应具有足够的室温强度；而在浇注过程中，在高温金属的长时间冲刷作用下涂料层也要不脱落、不产生裂纹开裂，即有高的高温强度。在液态金属进入铸型时直浇口封闭严密、铸件和浇注系统表面的涂料层不脱落、不产生裂纹和开裂是防止夹渣缺陷的首要条件，如果浇道密封不严密，涂料层产生脱落、裂纹和开裂，大量砂粒、涂料和夹杂物就会进入金属形成夹渣缺陷。强度和透气性是涂料的两个重要的性能，有时候要求浇注系统用的涂料要比铸件涂料具有更高的耐火强度，以抵御高温金属长时间的冲刷作用而不脱落开裂。
操作工在涂刷过程必须保证涂料的均匀性。2.装箱操作在装箱时模样组（模型+浇注系统）表面的涂料层不允许有任何脱落、裂纹和开裂，特别是在直浇道与横浇道结合处、横浇道与内浇道结合处、内浇口与铸型结合处，只要有松动、裂纹、连接不牢靠就有可能进砂。这就要求结合处强度要高、涂料要比较厚，浇注系统要有足够的刚性，必要时需设置拉筋或加固套。模样组放置于砂箱底砂上时应平稳，不允许悬空放置时即开始撒砂震动造型，以避免震裂涂料层。不要正对模样猛烈加砂，应先用软管加砂，震动振实时再用雨淋设备撒砂。开始震动造型时震动要轻微、震幅要小，等干砂埋住模样再大幅震动。在震动造型时浇注系统特别是直浇道时不允许掰、弯，以免涂料层破裂，要严密封闭直浇口以免进砂。
整个装箱、撒砂、震动、造型操作过程要非常仔细小心，一定要保证在浇注前模样组涂料层没有任何脱落、开裂和裂纹。在浇注前应再次把浇口杯清理保证没有浮砂、尘土和杂物。3.浇注压头、温度和时间浇注时压头越高对浇注系统和铸型的冲刷越大，冲坏涂料造成进砂的可能性也越大，对不同大小的铸件压头要有所不同。要选择容量合适的浇包，浇包要尽可能降低浇注高度，包嘴尽量靠近浇口杯，应避免用大包浇小活。浇注温度越高，对涂料性能要求就越高，就越容易产生粘砂夹渣等缺陷，应选择合适的浇注温度。对于灰铸铁件，出炉温度可在1480℃左右，浇注温度为1380－1420℃；球铁铸件出炉温度应在1500℃以上，浇注温度为1420－1450℃；铸钢件浇注温度为1480－1560℃。
一箱需铁水300－500公斤的铸铁件浇注时间可控制在10－20秒左右。4.负压消失模铸造的浇注过程一般都是在真空条件下进行的，负压的作用是紧实干砂、加快排气、提高充型能力，在真空密封条件下浇注改善了工作环境。负压度的大小对铸件质量有很大影响，过大的负压度使金属液流经开裂、裂纹处时吸入干砂和夹杂物的可能性增加，也使铸件的粘砂缺陷增加。过快的充型速度增加了金属对浇道和铸型的冲刷能力，易使涂料脱落进入金属，也容易冲坏涂料层造成进砂。对于铸铁件，合适的负压度一般0.025－0.04MPa。5.设置挡渣、撇渣和集渣冒口在浇注系统设置挡渣、撇渣和铸件上设置集渣冒口和采取挡渣、撇渣措施有助于改善进砂和夹渣缺陷。

一、涂料的作用

　　1.减少铸件表面的机械粘砂和化学粘砂

　　铸型和型芯有很多孔隙，在浇铸和凝固过程中带有静压力和动压力的金属液会渗入孔隙，形成粘附于铸件表面上很难清理的金属砂壳，称为“机械粘砂”。应用铸造涂料可以封闭铸型和型芯表面层砂粒间的孔隙，堵塞金属液渗透的通道，减少铸件的机械粘砂。钢液在浇铸或更低的温度下，表面会不断地生成金属氧化膜，这种金属氧化膜可与硅砂发生化学反应，从而导致铸件表面的“化学粘砂”。使用铸造涂料可以使金属液与铸型或型芯表面发生隔离，抑制它们之间的化学反应，减少或消除铸件表面的化学粘砂。

　　2.减少铸件表面的夹砂和冲砂

　　浇铸过程中，高温金属液对铸型和型芯表面有强烈的热辐射作用，铸型和型芯受热后所产生的热压力和热湿拉强度会导致铸件产生夹砂。铸造涂料可减缓铸型或型芯的辐射受热，从而减少或消除夹砂缺陷的产生。具备一定粘结能力的涂料，还可以渗入铸型和型芯表层砂粒之间，从而加强铸型或型芯的表面强度和抗冲刷能力，减少铸件的冲砂缺陷。

　　3.改善铸件的表面性能和内部质量

　　通过在涂料中添加绝热材料和激冷材料，起到改善铸型内腔温度分布与控制合金凝固和结晶过程的作用，从而减少铸件表面冷裂与热裂的产生。涂料中添加某些孕育剂或合金元素还可以起到局部孕育或表面合金化，达到改善铸件金相组织性能的作用。

　　二、涂料的性能

　　1.悬浮稳定性

　　涂料在贮存或使用过程中，固体颗粒应尽可能呈悬浮状态，不分层、不沉淀、不结块，保证涂料性能均一和涂层质量。

      2.涂刷性

　　涂刷性良好的涂料使用性能是：刷笔在饱蘸涂料涂刷时爽滑、不粘、不带起砂粒，涂刷后涂料能自动流平、无刷痕，型腔垂直面上不发生涂料的流失。

　　3.渗透性

　　优质涂料应具备渗透到铸型和型芯适当深度的性能，一般要求渗入深度在2～3倍砂粒直径，涂料向砂型孔隙的渗透还可以增强砂粒间的亲合力。4.表面强度

　　涂层固化后遭外力划擦、磨刷作用后*迹、不掉粉粒的能力称为涂料的表面强度，足够的表面强度可防止在搬运、下芯及合箱时发生铸型损伤。好涂料还应具备较好的抗粘砂性、抗裂性、保存性及少量发气性等性能。

　　三、铸造涂料影响铸件表面质量的原理

　　1.气模和碳膜隔离

　　石墨粉涂料用于铸铁件时，具有良好的剥离性。石墨在浇铸、凝固及冷却期间生成一氧化碳气膜和亮碳膜，阻止金属液与砂型或型芯表面的相互作用，防止粘砂。在湿型型腔表面喷涂废机油与石墨粉搅拌混制成的涂料，依靠浇铸高温所产生的还原气膜与碳膜，可以得到表面异常光洁的薄壁铸铁件。

　　2.熔渣隔离

　　浇注后涂料层与铸件界面上形成熔渣层，有较高的粘度将耐火骨料等粘连在一起，阻挡了金属液的渗透。熔渣层在与金属液无硅酸盐产生化学反应，与金属液不润湿或基本不润湿时效果。冷却时，渣壳层与铸件金属线收缩系数相差较大，在渣壳层与铸件的界面上产生了较大的切应力，导致涂层壳能自动剥离，这种利用熔渣层防止粘砂的理论称之为“熔渣隔离论”。用容易反应的金属和金属氧化物配制成涂料，经受热反应生成一种新的耐火氧化物，能阻止金属液的渗透。

　　3.氧化作用

      理论认为，铸件是否粘砂取决于铸件与涂料层之间是否存在着临界厚度的氧化铁层，其厚度约为100μm。为了防止化学粘砂，应增加氧化物厚度，当它超过临界厚度时，涂层或型砂与金属氧化物的烧结层易从铸件上剥离。石灰石砂型在浇铸钢件时由于下列反应：CaCO3＝CaO+CO2，导致铸型腔内部的强氧化气氛，加剧了铸钢件的表面氧化，因而石灰石砂具有优良的防粘砂效果。

　　在铸钢件砂型应用效果好的涂料用在铸铁件砂型上却容易粘砂，甚至是严重粘砂，这可以从铸钢件表面容易生成氧化铁层得到解释。铸铁含碳量高，碳元素先于铁氧化，因而浇铸铸铁时很难生成达到临界厚度的氧化铁层，因此“氧化作用”理论不适用于铸铁件的防粘砂涂料。

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