熔模鑄造具有工藝過程復雜、工序多、影響鑄件質量的工藝因素及原輔材料種類多等特點,不易控制其質量的好壞,不同程度的影響鑄件質量。
1 鑄件尺寸超差
影響鑄件尺寸變化的因素主要有鑄件形狀、大小和結構、壓型、制易熔模、型殼、澆注工藝等。
1.1 制模工藝對鑄件尺寸的影響
(1)壓注時間。壓注時間包括充型、壓實和保壓3個時間段。
(2)壓蠟溫度。壓注時間短時,壓蠟溫度上升收縮率增大,但壓注時間延長時,隨著壓蠟溫度上升蠟模收縮率反而變小。
(3)壓注壓力。壓力增大收縮率略有減小,壓蠟溫度高時壓力增大的效果會更明顯。
(4)流動速度。改變壓蠟機模料流速的設定,如改變注蠟口截面積,對蠟模收縮率有一定影響。
(5)壓注設備。壓蠟機冷卻系統(tǒng)對蠟模收縮率可能產(chǎn)生0.3%的影響。壓型溫度高,蠟模冷卻慢,收縮大。
為了減少熔模尺寸偏差對鑄件尺寸的影響,應注意以下幾個方面:采用線收縮小的模料,且注意保持模料的工藝性能。根據(jù)熔模結構、形狀、大小,正確選擇合理的壓注工藝參數(shù)。
1.2 制殼材料及工藝對鑄件尺寸的影響
型殼熱膨脹影響鑄件尺寸,而型殼熱膨脹又和制殼材料及工藝有關。
1.3 澆注條件對鑄件尺寸的影響
澆注時型殼溫度、金屬液澆注溫度、鑄件在型殼中的位置均會影響鑄件尺寸。
2 鑄件表面粗糙
鑄件表面粗糙是指熔模鑄件表面粗糙度達不到要求。
2.1 影響熔模表面粗糙度的因素
(1)熔模表面粗糙度與壓型表面粗糙度及壓制方式的關系。
(2)壓制工藝參數(shù)。采用糊狀模料壓制熔模時,模料溫度、壓型溫度、壓注壓力、保壓時間等都會對熔模表面粗糙度產(chǎn)生很大的影響。
(3)提高熔模表面質量的方法:①講究壓型制作質量并對使用和保存加強管理;②根據(jù)熔模結構,大小,形狀的不同,合理選擇壓制工藝參數(shù);③注蠟道尺寸應根據(jù)熔模大小合理設計。
2.2 影響型殼表面粗糙度的因素
(1)涂料的濕潤性。為使涂料能很好地濕潤熔模,應注意以下幾個方面:①對熔模表面應清洗干凈,去除油等物質;②對水基粘結劑水玻璃、硅溶膠的涂料加入適量的潤濕劑;③面層涂料配制好后不能馬上使用,要經(jīng)過12h左右的回性使粘結劑與耐火粉料充分濕潤后再用。
(2)面層涂料粉液比對型殼致密性的影響。硅溶膠和硅酸乙酯水解液粘結劑本身粘度小,故配制的面層涂料粉液比較高。
(3)面層干燥硬化條件對型殼表面粗糙度的影響。
2.3 金屬液精確復型的影響因素
足夠高的型殼溫度、適宜的澆注濕度及合格的鋼水。
2.4 其他影響鑄件表面粗糙度的因素
澆注和金屬液凝固過程中,鑄件表面會因氧化而造成鑄件表面粗糙。
3 鑄件缺陷分析
3.1 粘砂缺陷
(1)特征。粘砂是熔模鑄造中常見的一種表面缺陷。它的特征是在鑄件表面上粘附一層金屬與型殼的化合物或型殼材料。
(2)形成原因。面層為硅砂粉的型殼,澆注鑄鋼件時,由于型殼中存有氧化性氣氛,使金屬表面氧化生成氧化亞鐵,其與硅酸粉中的主要礦物成分石英作用發(fā)生反應生成的硅酸亞鐵熔點僅1205℃,在高于熔點溫度時,有很好的流動性,能濕潤溶解石英,型殼表面被硅酸亞鐵腐蝕后,顆粒間孔隙則不斷擴大,凝固后將砂粒和鑄件粘結在一起,形成了化學粘砂。
(3)防止措施。嚴格控制面層涂料及撒砂中的雜質含量。正確選擇型殼耐火材料,做高錳鋼和高溫合金鋼鑄件時,面層涂料、撒砂應選用中性耐火材料為宜。
3.2 縮孔缺陷
(1)特征。鑄件內部存在的表面粗糙、形狀不規(guī)則的粗大且集中的孔洞。
(2)形成原因。合金在液態(tài)收縮和凝固時,鑄件某部位不能及時得到液體金屬的補縮,而形成縮孔。如熱節(jié)過多過大、澆冒口設計不當,不利于順序凝固,使鑄件熱節(jié)處得不到金屬液補充、澆注溫度過高,散熱條件差造成局部過熱。
(3)防止措施。改進鑄件結構,力求壁厚均勻,減少熱節(jié),有利于順序凝固。合理設置澆冒口系統(tǒng)以保證順序凝固。
3.3 裂紋缺陷
熱裂是中碳鋼、合金鋼中最常見和危險較大的缺陷之一。
(1)特征。外裂,裂口從鑄件表面開始,逐漸延伸到內部呈表面寬而內部窄,裂紋被氧化而變色。內裂,通常產(chǎn)生在鑄件最后凝固的地方,有時出現(xiàn)在縮孔的下部,不規(guī)則、有分叉。
(2)產(chǎn)生原因和影響因素:①鑄件結構的影響;②鑄造合金性質的影響;③合金液體中氣體和夾雜物的危害;④澆注系統(tǒng)和冷卻速度的影響。
(3)防止措施。改進鑄件結構,減少壁厚差,平滑圓角過度,減小應力集中。
3.4 變形缺陷
(1)特征。鑄件鑄態(tài)的幾何形狀與圖樣不一樣,稱為變形或鑄態(tài)變形。
(2)形成原因:①熔模變形;②型殼變形;③鑄件凝固冷卻過程中產(chǎn)生的變形;④清理及運輸操作不當造成鑄件變形。
(3)防止措施。認真檢驗熔模,發(fā)現(xiàn)熔模變形應予報廢或采用校正措施,并控制工作室溫度。