摇枕、侧架铸件缺陷及防止措施

在生产摇枕、侧架铸件的过程中发现，其存在一些典型的缺陷：①浇注过程中塌箱导致铸件不完整；②铸件表面出现规律性不强的弥散气孔；③铸件表面夹渣，常常伴随气孔同时产生；④铸件表面粘砂。

上述缺陷的产生同V法造型的特点有着较为密切的关系，即与造型和浇注过程中真空负压的变化关系较为密切。

1.典型缺陷分析

（1）浇注过程中塌箱现象 V法造型出现塌箱是由于铸型和型腔之间的压力失衡而造成的。塌箱的直接原因是局部真空度不能满足要求，而导致该处真空度降低的原因是薄膜局部破损。实际工作中导致薄膜破损原因较多，如薄膜本身质量好坏，覆膜时薄膜预热是否均匀；合箱操作过程是否有磨损薄膜现象；工装设计时模样表面凹凸深度是否过大、局部是否有尖角；砂型或砂芯表面是否有尖角类杂物未在合箱前清除；下芯过程中是否存在砂芯与砂型过盈接触；浇注系统设计是否合理等。

在实践中发现，下芯过程和浇注系统设计对这一缺陷的影响较为明显。合箱前后和浇注前后系统中的真空度变化差异很大。合箱前砂型的真空度达0.06MPa，合箱后砂型真空度都有不同程度的下降，有的甚至降到了0.02MPa。浇注后同样变化较大，有的铸型降到了0.01MPa以下。这表明，一方面，下芯合箱时造成了薄膜局部破损，使铸型的真空度有所降低；另一方面，发生塌箱缺陷与浇注系统开设关系较大，如浇注系统开设不合理，浇注过程产生紊流，金属液高速冲刷型壁，产生回流和喷溅，引起过多过早地烧失薄膜，都会造成塌箱缺陷。

（2）铸件气孔 气孔缺陷是由于金属液中卷入气体而形成的。浇注过程中有四个主要的气体来源：①型腔内的空气；②薄膜蒸发产生的气体；③砂芯产生的气体；④金属液中的气体。通常认为V法造型在浇注过程中始终保持真空负压，气体很容易从连接通道和明冒口排出，一般不会产生气孔缺陷。实际上，摇枕、侧架的气孔缺陷在所有缺陷中仍是很突出的一种。浇注过程中的真空负压的确有利于气体的排出，但是一旦薄膜局部破损，破损处就成为吸取气体的通道，从而在该部位附近形成气体缺陷。即使薄膜没有破损，但排气通道设置不合理，型腔内气体、薄膜燃烧产生的气体较多，不能完全通过排气通道排出，也会产生较严重的气体缺陷。

当金属液浇入铸型后，与金属液邻近的薄膜被烧失而漏气，在负压的作用下，从通气口进入的空气通过烧失的薄膜就会源源不断地进入型砂，浇注速度越慢、浇注温度越低，这种缺口损失就越难以弥补，同时，充型金属液的前沿始终接触流动的空气而被氧化，挟裹着炭化的塑料薄膜和剥落的涂料形成低熔点烧结带，在铸件上就会呈现气孔与渣眼共存的表面缺陷。

用V法造型生产摇枕、侧架时，在浇注过程中型腔内的气体从明冒口剧烈冲出，说明真空负压引导气体从排气通道快速排出，同时型腔内真空度会有不同形式的损失。不同的浇注系统，真空的损失程度也不同。

实物的表面状态也表明，各种浇注系统配合不同粒度型砂和涂料，铸件气孔缺陷程度也有较大差别。型砂粒度40/70号配合微细骨料的涂料在该工艺方案中气孔缺陷最小，说明气孔缺陷的产生与浇注系统设计、型砂、涂料的选用关系较为密切。

表面气孔产生的原因是钢液在浇注过程中外界气体侵入钢液所致。外界气体主要来源有：①型腔内的气体在浇注的时候没有及时逸出；②薄膜蒸发所产生的气体；③涂料没有充分干燥产生的气体。对应的解决措施如下：

1）设置明冒口。如果明冒口排气量不足，要在型腔最高处增设排气道；如果排气量足够还不能解决，就要改变出气孔的位置，这样气体就容易从型腔逸出。在容易产生气孔部位的薄膜上，用针扎一些小孔，也很有效。

2）降低钢液的浇注温度。采用较大的浇口杯，在浇注时确保浇注系统充满钢液，可使薄膜蒸发产生的气体不容易侵入钢液。

3）充分干燥涂料。(www.xing528.com)

（3）铸件夹渣 铸件产生夹渣缺陷的原因有两种：一种是浇注时紊流使砂子被冲入型腔，吸附到铸件表面形成砂眼缺陷；另一种是激烈的钢液冲击和飞溅使局部薄膜和涂料层损失，破坏了局部的压力平衡，导致烧损的薄膜和涂料被吸附到真空度较低的铸件表面，与此同时，局部薄膜和涂料层的破损，导致该部位附近成为吸气通道，气体会向该部位附近聚集，因此夹渣经常和气孔一同出现。

实践中发现后一种可能性更大，铸件的夹渣往往带有一定的气孔缺陷。通过对比各种造型工艺方案生产出的铸件的表面质量，不同的浇注系统、型砂、涂料工艺所生产的铸件缺陷程度有很大差别，底返式浇注系统配合相对较粗型砂粒度以及微细骨料的涂料在该工艺方案中夹渣缺陷最小，说明铸件的夹渣与浇注系统开设、型砂、涂料的选用关系较大。

夹渣（或渣眼）产生原因主要是由于塑料薄膜从砂型表面脱落、聚集并夹有涂料而形成的。解决的措施是：①真空度要控制在工艺给定的范围内，以保证排气量充足，使薄膜紧吸附在砂子上；②调整浇注系统的设计，避免产生紊流，内浇口的位置尽量设置在铸件的侧下面；③确保涂料对薄膜有良好的黏着力，涂料干燥后能够形成片状薄壳。

（4）铸件粘砂 V法造型粘砂是由于熔融的金属或金属氧化物充满砂子的空隙造成的。由于砂型是处在负压状态下，真空负压吸引熔融金属向砂型表面运动，并填充砂粒之间的空隙，因此这个空隙越大，真空度越高，表面越粗糙，铸件粘砂倾向就越明显。用V法造型生产摇枕、侧架时，不同粒度和不同的震击时间，型砂的紧实率差异较大，型砂越细、震击时间越长，所获得的紧实率也越高，代表砂粒之间的空隙越小，所获得的铸件粘砂倾向越小。型砂粒度和涂料选配很重要，使用40/70号的型砂及采用合适的涂料也可以大大降低铸件的粘砂倾向。另外发现，随着真空度的变化，铸件粘砂缺陷也随之变化，真空度越高，粘砂缺陷越明显。

2.防止措施

1）调整浇注系统使金属液流动平稳，减少钢液对铸型的剧烈冲击；均匀浇注，避免钢液飞溅和断流现象，能降低铸件塌箱、气孔、夹渣等铸造缺陷。

2）尽量简化下芯操作，减少型芯之间局部的刚性接触，避免薄膜在浇注前破损及真空度过早缺失，以降低铸件塌箱、气孔等铸造缺陷。

3）型砂、涂料要充分干燥，尽量采用较薄的薄膜，减少浇注过程中产生气体总量，以减少气孔缺陷的产生。

4）合理采用型砂和涂料，适当选用较粗的型砂（过粗可能会造成较为严重的粘砂缺陷）和微细的涂料骨料，充分发挥涂料的屏蔽作用，使涂料层厚度均匀，并使涂料与型砂和薄膜有良好的黏结性，以减少气孔、夹渣和粘砂缺陷的产生。

5）根据具体情况调整型砂紧实率和浇注时的真空负压，以平衡铸件塌箱和粘砂缺陷的倾向性。

6）合理设置内浇道截面积和位置，并利用冷铁局部激冷的作用，减少铸件局部过热的不利影响。

针对其中某一项缺陷的措施还有很多，但是发现有益于解决某一缺陷的方法往往会增加另一种缺陷产生的可能性，如提高真空度会减少铸型塌箱，同时也增加了铸件的粘砂缺陷的产生；降低浇注速度一定程度上对解决气孔缺陷有帮助，但又会增加铸件产生夹渣和渣气孔的倾向性；薄膜和涂料层越薄，铸件夹渣和渣气孔的倾向性越小，同时铸件塌箱、粘砂越严重。因此，要想获得综合质量较好的铸件，应全面考虑各方面的对策措施（其中型砂、涂料的选用和浇注系统设计最为关键），在解决某一项铸造缺陷时，要综合考虑是否会增加其他缺陷的倾向性，权衡利弊后制订适合的工艺方案。