ZG40Cr25Ni20Si2鑄鋼件

消失模鑄造的夾渣缺陷夾渣缺陷是指干砂粒、涂料及其他夾雜物在澆注過程中隨著鐵水進(jìn)入鑄件而形成的缺陷。在加工后的鑄件表面上，可看到白色或黑灰色的夾雜物斑點(diǎn)，單個(gè)或成片分布,白色為石英砂顆粒，黑灰色為渣、涂料、泡沫模型熱解后殘留物和其他夾雜。這種缺陷俗稱為“進(jìn)砂”或“夾渣”，在消失模鑄造生產(chǎn)中該缺陷是一種很常見的缺陷。幾乎采用消失模鑄造的工廠是普遍存在的，且很難**。只有在每一道工序上采取多種措施且精心操作才能把“夾渣”降到很低，取得比較滿意的效果。在消失模鑄件冷卻打箱后未清理前，根據(jù)鑄件及澆注系統(tǒng)表面狀況，即可以判定有沒有進(jìn)砂和夾渣缺陷。如果澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道和澆口表面或連接處以及鑄件表面粘砂嚴(yán)重或有裂紋狀粘砂存在，則基本可以肯定鑄件有夾渣和進(jìn)砂缺陷。

砸斷澆道棒或澆道拉筋，可看到斷口上有白色斑點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)斷口形成一圈白色斑點(diǎn)。這樣的鑄件，特別是板狀、圓餅狀鑄件機(jī)加工后加工面上就會(huì)有白色、黑灰色斑點(diǎn)缺陷。如果工序操作規(guī)程控制不嚴(yán)格，生產(chǎn)的鑄件嚴(yán)重的影響了鑄件質(zhì)量和定單完成的進(jìn)度。造成夾渣和進(jìn)砂缺陷的原因經(jīng)過在生產(chǎn)實(shí)踐中*觀察證明，從澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道至鑄件，所有部位都有可能造成進(jìn)砂，特別是澆注系統(tǒng)與鑄件的結(jié)合部位。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，澆注系統(tǒng)白模表面的涂料脫落開裂、白模結(jié)合部位的涂料脫落開裂、泡沫塑料白模表面的涂料脫落開裂、直澆道封閉不嚴(yán)密等因素是造成夾渣、進(jìn)砂缺陷的Z主要原因。其次，工藝參數(shù)的選擇，如澆注系統(tǒng)凈壓頭大小、澆注溫度高低、負(fù)壓度大小、干砂粒度等因素，以及模型運(yùn)輸過程及裝箱操作情況等都對(duì)鑄件夾渣和進(jìn)砂缺陷有很大影響。

只有在這些環(huán)節(jié)采取系統(tǒng)的措施、精心操作，才能把鑄件的夾渣缺陷減少和基本消除，獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。減少和克服夾渣缺陷的方法和措施進(jìn)砂問題、夾渣缺陷是消失模鑄造生產(chǎn)的一大難題。目前消失模鑄造生產(chǎn)很成功的主要是三類產(chǎn)品，即抗磨件、管件和箱體類鑄件，它們都是很少加工或不加工的鑄件。對(duì)于加工面多且要求高的鑄件，夾渣缺陷是一個(gè)關(guān)鍵需要解決的問題。從以下幾個(gè)方面采取措施可以減少和消除夾渣缺陷：1.涂料消失模涂料的作用是：①提高鑄件表面光潔度、使鑄件粗燥度降低2－3個(gè)等級(jí)，提高鑄件表面質(zhì)量和使用性能。②減少和防止粘砂、砂孔缺陷。③有利于清砂、落砂。④將澆注時(shí)消失模融熔的液體和氣體順利通過涂料層排出到鑄型砂中去，而且防止金屬液滲入砂型，防止鑄件產(chǎn)生氣孔、金屬滲透和碳缺陷。
⑤提高模樣強(qiáng)度和剛度，防止在運(yùn)輸、填砂震動(dòng)造型時(shí)產(chǎn)生變形和破壞，有利于提高鑄件尺寸精度和成品率。防止夾渣缺陷首先要求涂料具有高的強(qiáng)度和耐火性能。要求涂掛于白模表面的涂料層在烘干和運(yùn)輸過程中不產(chǎn)生裂紋和開裂，即涂料應(yīng)具有足夠的室溫強(qiáng)度；而在澆注過程中，在高溫金屬的長(zhǎng)時(shí)間沖刷作用下涂料層也要不脫落、不產(chǎn)生裂紋開裂，即有高的高溫強(qiáng)度。在液態(tài)金屬進(jìn)入鑄型時(shí)直澆口封閉嚴(yán)密、鑄件和澆注系統(tǒng)表面的涂料層不脫落、不產(chǎn)生裂紋和開裂是防止夾渣缺陷的首要條件，如果澆道密封不嚴(yán)密，涂料層產(chǎn)生脫落、裂紋和開裂，大量砂粒、涂料和夾雜物就會(huì)進(jìn)入金屬形成夾渣缺陷。強(qiáng)度和透氣性是涂料的兩個(gè)重要的性能，有時(shí)候要求澆注系統(tǒng)用的涂料要比鑄件涂料具有更高的耐火強(qiáng)度，以抵御高溫金屬長(zhǎng)時(shí)間的沖刷作用而不脫落開裂。
操作工在涂刷過程必須保證涂料的均勻性。2.裝箱操作在裝箱時(shí)模樣組（模型+澆注系統(tǒng)）表面的涂料層不允許有任何脫落、裂紋和開裂，特別是在直澆道與橫澆道結(jié)合處、橫澆道與內(nèi)澆道結(jié)合處、內(nèi)澆口與鑄型結(jié)合處，只要有松動(dòng)、裂紋、連接不牢靠就有可能進(jìn)砂。這就要求結(jié)合處強(qiáng)度要高、涂料要比較厚，澆注系統(tǒng)要有足夠的剛性，必要時(shí)需設(shè)置拉筋或加固套。模樣組放置于砂箱底砂上時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，不允許懸空放置時(shí)即開始撒砂震動(dòng)造型，以避免震裂涂料層。不要正對(duì)模樣猛烈加砂，應(yīng)先用軟管加砂，震動(dòng)振實(shí)時(shí)再用雨淋設(shè)備撒砂。開始震動(dòng)造型時(shí)震動(dòng)要輕微、震幅要小，等干砂埋住模樣再大幅震動(dòng)。在震動(dòng)造型時(shí)澆注系統(tǒng)特別是直澆道時(shí)不允許掰、彎，以免涂料層破裂，要嚴(yán)密封閉直澆口以免進(jìn)砂。
整個(gè)裝箱、撒砂、震動(dòng)、造型操作過程要非常仔細(xì)小心，一定要保證在澆注前模樣組涂料層沒有任何脫落、開裂和裂紋。在澆注前應(yīng)再次把澆口杯清理保證沒有浮砂、塵土和雜物。3.澆注壓頭、溫度和時(shí)間澆注時(shí)壓頭越高對(duì)澆注系統(tǒng)和鑄型的沖刷越大，沖壞涂料造成進(jìn)砂的可能性也越大，對(duì)不同大小的鑄件壓頭要有所不同。要選擇容量合適的澆包，澆包要盡可能降低澆注高度，包嘴盡量靠近澆口杯，應(yīng)避免用大包澆小活。澆注溫度越高，對(duì)涂料性能要求就越高，就越容易產(chǎn)生粘砂夾渣等缺陷，應(yīng)選擇合適的澆注溫度。對(duì)于灰鑄鐵件，出爐溫度可在1480℃左右，澆注溫度為1380－1420℃；球鐵鑄件出爐溫度應(yīng)在1500℃以上，澆注溫度為1420－1450℃；鑄鋼件澆注溫度為1480－1560℃。
一箱需鐵水300－500公斤的鑄鐵件澆注時(shí)間可控制在10－20秒左右。4.負(fù)壓消失模鑄造的澆注過程一般都是在真空條件下進(jìn)行的，負(fù)壓的作用是緊實(shí)干砂、加快排氣、提高充型能力，在真空密封條件下澆注改善了工作環(huán)境。負(fù)壓度的大小對(duì)鑄件質(zhì)量有很大影響，過大的負(fù)壓度使金屬液流經(jīng)開裂、裂紋處時(shí)吸入干砂和夾雜物的可能性增加，也使鑄件的粘砂缺陷增加。過快的充型速度增加了金屬對(duì)澆道和鑄型的沖刷能力，易使涂料脫落進(jìn)入金屬，也容易沖壞涂料層造成進(jìn)砂。對(duì)于鑄鐵件，合適的負(fù)壓度一般0.025－0.04MPa。5.設(shè)置擋渣、撇渣和集渣冒口在澆注系統(tǒng)設(shè)置擋渣、撇渣和鑄件上設(shè)置集渣冒口和采取擋渣、撇渣措施有助于改善進(jìn)砂和夾渣缺陷。

一、涂料的作用

　　1.減少鑄件表面的機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂

　　鑄型和型芯有很多孔隙，在澆鑄和凝固過程中帶有靜壓力和動(dòng)壓力的金屬液會(huì)滲入孔隙，形成粘附于鑄件表面上很難清理的金屬砂殼，稱為“機(jī)械粘砂”。應(yīng)用鑄造涂料可以封閉鑄型和型芯表面層砂粒間的孔隙，堵塞金屬液滲透的通道，減少鑄件的機(jī)械粘砂。鋼液在澆鑄或更低的溫度下，表面會(huì)不斷地生成金屬氧化膜，這種金屬氧化膜可與硅砂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致鑄件表面的“化學(xué)粘砂”。使用鑄造涂料可以使金屬液與鑄型或型芯表面發(fā)生隔離，抑制它們之間的化學(xué)反應(yīng)，減少或消除鑄件表面的化學(xué)粘砂。

　　2.減少鑄件表面的夾砂和沖砂

　　澆鑄過程中，高溫金屬液對(duì)鑄型和型芯表面有強(qiáng)烈的熱輻射作用，鑄型和型芯受熱后所產(chǎn)生的熱壓力和熱濕拉強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生夾砂。鑄造涂料可減緩鑄型或型芯的輻射受熱，從而減少或消除夾砂缺陷的產(chǎn)生。具備一定粘結(jié)能力的涂料，還可以滲入鑄型和型芯表層砂粒之間，從而加強(qiáng)鑄型或型芯的表面強(qiáng)度和抗沖刷能力，減少鑄件的沖砂缺陷。

　　3.改善鑄件的表面性能和內(nèi)部質(zhì)量

　　通過在涂料中添加絕熱材料和激冷材料，起到改善鑄型內(nèi)腔溫度分布與控制合金凝固和結(jié)晶過程的作用，從而減少鑄件表面冷裂與熱裂的產(chǎn)生。涂料中添加某些孕育劑或合金元素還可以起到局部孕育或表面合金化，達(dá)到改善鑄件金相組織性能的作用。

　　二、涂料的性能

　　1.懸浮穩(wěn)定性

　　涂料在貯存或使用過程中，固體顆粒應(yīng)盡可能呈懸浮狀態(tài)，不分層、不沉淀、不結(jié)塊，保證涂料性能均一和涂層質(zhì)量。

      2.涂刷性

　　涂刷性良好的涂料使用性能是：刷筆在飽蘸涂料涂刷時(shí)爽滑、不粘、不帶起砂粒，涂刷后涂料能自動(dòng)流平、無(wú)刷痕，型腔垂直面上不發(fā)生涂料的流失。

　　3.滲透性

　　優(yōu)質(zhì)涂料應(yīng)具備滲透到鑄型和型芯適當(dāng)深度的性能，一般要求滲入深度在2～3倍砂粒直徑，涂料向砂型孔隙的滲透還可以增強(qiáng)砂粒間的親合力。4.表面強(qiáng)度

　　涂層固化后遭外力劃擦、磨刷作用后*跡、不掉粉粒的能力稱為涂料的表面強(qiáng)度，足夠的表面強(qiáng)度可防止在搬運(yùn)、下芯及合箱時(shí)發(fā)生鑄型損傷。好涂料還應(yīng)具備較好的抗粘砂性、抗裂性、保存性及少量發(fā)氣性等性能。

　　三、鑄造涂料影響鑄件表面質(zhì)量的原理

　　1.氣模和碳膜隔離

　　石墨粉涂料用于鑄鐵件時(shí)，具有良好的剝離性。石墨在澆鑄、凝固及冷卻期間生成一氧化碳?xì)饽ず土撂寄?，阻止金屬液與砂型或型芯表面的相互作用，防止粘砂。在濕型型腔表面噴涂廢機(jī)油與石墨粉攪拌混制成的涂料，依靠澆鑄高溫所產(chǎn)生的還原氣膜與碳膜，可以得到表面異常光潔的薄壁鑄鐵件。

　　2.熔渣隔離

　　澆注后涂料層與鑄件界面上形成熔渣層，有較高的粘度將耐火骨料等粘連在一起，阻擋了金屬液的滲透。熔渣層在與金屬液無(wú)硅酸鹽產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，與金屬液不潤(rùn)濕或基本不潤(rùn)濕時(shí)效果。冷卻時(shí)，渣殼層與鑄件金屬線收縮系數(shù)相差較大，在渣殼層與鑄件的界面上產(chǎn)生了較大的切應(yīng)力，導(dǎo)致涂層殼能自動(dòng)剝離，這種利用熔渣層防止粘砂的理論稱之為“熔渣隔離論”。用容易反應(yīng)的金屬和金屬氧化物配制成涂料，經(jīng)受熱反應(yīng)生成一種新的耐火氧化物，能阻止金屬液的滲透。

　　3.氧化作用

      理論認(rèn)為，鑄件是否粘砂取決于鑄件與涂料層之間是否存在著臨界厚度的氧化鐵層，其厚度約為100μm。為了防止化學(xué)粘砂，應(yīng)增加氧化物厚度，當(dāng)它超過臨界厚度時(shí)，涂層或型砂與金屬氧化物的燒結(jié)層易從鑄件上剝離。石灰石砂型在澆鑄鋼件時(shí)由于下列反應(yīng)：CaCO3＝CaO+CO2，導(dǎo)致鑄型腔內(nèi)部的強(qiáng)氧化氣氛，加劇了鑄鋼件的表面氧化，因而石灰石砂具有優(yōu)良的防粘砂效果。

　　在鑄鋼件砂型應(yīng)用效果好的涂料用在鑄鐵件砂型上卻容易粘砂，甚至是嚴(yán)重粘砂，這可以從鑄鋼件表面容易生成氧化鐵層得到解釋。鑄鐵含碳量高，碳元素先于鐵氧化，因而澆鑄鑄鐵時(shí)很難生成達(dá)到臨界厚度的氧化鐵層，因此“氧化作用”理論不適用于鑄鐵件的防粘砂涂料。

ZG40Cr25Ni20Si2鑄鋼件