如何预防铸件表面的光亮炭缺陷？

自从酚脲烷树脂冷芯盒工艺和自硬砂工艺问世以来，就有报道说，铸件上有时会出现一种特殊的、严重褶皱样的表面缺陷，通常称之为光亮炭缺陷。

1.光亮炭缺陷的形态

这种缺陷一般都出现在铸件的表面上，其外表特征是有光泽的褶皱，有点类似大象的皮肤褶皱，不过没有那么粗大，而且有光泽。光亮炭缺陷常见于铸件的外表面，也可能产生在型芯形成的表面上，在一定的条件下还可能深入铸件表面以下，甚至会穿透薄壁而导致铸件渗漏。铸件表面上光亮炭缺陷的形态如图5-10a所示；其缺陷的扫描电镜照片（SEM）如图5-10b所示。

图5-10 光亮炭缺陷

a）缺陷形态（低倍） b）缺陷的SEM照片

2.光亮炭缺陷的形成

铁液进入铸型后，树脂粘结剂受热分解，产生富含碳氢化合物的气体，随后气体中的碳以热解石墨的形态析出，附着在型腔表面上呈薄膜样或片状，随着时间的推移，这种薄膜能逐渐集聚到一定厚度。如果这层膜未被氧化掉，也未溶入铁液，铸件凝固后就成为光亮炭缺陷。这种缺陷容易沿进入型腔的第一股铁液的两边产生，也易于产生在内浇道附近，常见于液流的侧面和上面。如果所用的浇注系统使型腔中产生湍流，就可能将薄膜冲入铸件内形成皮下夹层；如果薄膜被夹在两股液流之间，就可能穿透铸件，使铸件渗漏。

图5-11所示为铁液流前沿形成光亮炭膜缺陷的示意图。(www.xing528.com)

图5-11 光亮炭膜缺陷形成示意图

3.防止光亮炭缺陷的措施

如果铸件上发现光亮炭缺陷，在不便于改用光亮炭指数较低的树脂的情况下，可在工艺方面采取一些防止这类缺陷的措施：

1）提高浇注温度能强化充型过程中型内的氧化性气氛，能有效地使热解产生的碳氢化合物氧化，从而减少或消除光亮炭缺陷。有报道表明，浇注温度提高到1480℃后，可完全消除这种缺陷。

2）提高浇注速度、缩短浇注时间，能减少充型过程中树脂的热解量，从而能有效地减少光亮炭膜的析出。

3）增加铸型的排气孔，使树脂热解产物排出，也能有效地减轻光亮炭缺陷。

4）在面砂中加入氧化铁粉（Fe₂O₃）2%左右，就可减轻或消除光亮炭缺陷。但是树脂砂中加入2%的氧化铁粉后，铸型强度会下降。为此，可用硫酸铝代替氧化铁粉，加入量约1%即有相同的效果，此种情况下，对树脂砂的强度影响很小。