消失模铸造常见缺陷问题总结
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2024-08-25
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1 . 模 型制 作
在消失模铸造工艺中,模型制作是一个非常重要的环节。EPS 原料的
选择、模型的加工工艺、尺寸精度、模型密度、浇注时热解产物多少
等因素的控制,是获得优质铸件的前提。现有的中小企业模型制作有
以下几种方式:
(1) 用包装 EPS 板材切割、粘接而成。
(2) 自制模具,委托外厂加工。
(3) 自制简易的预发成型设备。
采用上述方法制作模型,普遍存在不重视模样密度变化的现象,特别
是模型在委托外厂加工时水分不易控制,经常性出现浇注时铁水从浇
口中反喷或铸件出现冷隔、浇不足等现象。为此在生产过程中应加强
对模型密度的检验,增加对模型的烘干时间等方法;EPS 珠粒经工艺实
验选定后,不能随意改变原料生产厂家;预发时用称量工具控制珠粒密
度,改变凭人工经验控制珠粒密度的方法;采取上述方法后,使问题得
到了解决。
2.振动存在的问题
振动紧实是消失模铸造的四大关键技术之一,振动的作用是使干砂在
砂箱中产生动态流动,提高干砂的充填性及其密度,防止出现铸造缺
陷。在干砂振动充填时,比较理想的状况是,干砂在振动过程中进行
有序流动,在保证模型不变形的前提下,均匀地充填到模型的各个部
位,使砂箱内型砂获得较高和较均匀的充填密度。
中小企业的消失模铸造振动台多为自制设备,在振动时,最常见的现
象是由于振动操作不当,造成模样变形、涂料层开裂等,从而造成相
应的铸造缺陷。有些振动台本身由于激振力过大、同一组电机的偏振
块不平衡也易造成模样变形。为此,主要应调整激振力、振幅和振动
时间;对于尺寸较大而结构简单的铸件,可将六个电机的三维振动改为
双电机的垂直或水平振动;特别是通过检测仪器对振动台的各参数加以
检测和调整,使之达到设计的要求。
3.涂料使用存在问题
在消失模铸造工艺中,使用涂料可提高模样的刚度和强度,使 EPS 模
样与铸型隔离,防止粘砂及铸型塌陷;在浇铸过程中允许模样高温分解
产物及时顺利地通过涂层排出。涂料一般由耐火材料、粘结剂、悬浮
剂等组成,各组成物的比例对涂料的性能有很大影 响。
但一些企业对涂料组成的作用不十分清 楚,随意改动涂料配方 和 配制
工艺,或由于缺少某组成物时继续配制使用,导 致 涂料性能大大下降;
有些企业在模样浸涂烘干工序中存在问题,有时为了缩短 时间,在第
一次涂 料 未干 的 情况 下 就进行下一次浸 涂 , 导致 模型内部未充分干燥,
其中存在着水 分 ; 而 夏季只采 用 晾 晒方法,工艺上存在着不稳定性,造
成浇注时反喷或产生气 孔; 涂 层 厚度没有注意到根 据铸件不同、浇注温
度和铁水压 头 的变化有所变化。
只有注意并解决了上述问题,并在操作细节上下功 夫,就不会产生由
于涂料而产生的铸造缺陷。
4.浇注过程存在问题
消失模铸造在浇注时,为了排出气 体和模样气化残 渣,直浇道要有足
够的高度以 使 金属液有 足 够的压头 以推动金属液流稳定快 速充型,确
保铸件表面完整清 晰。在实践中有些企业采用原有砂型铸造用的浇口
杯,由于尺寸较小,易出现液流不平稳导致工件报废的现象。为保证
有 足 够的流量使浇注过程不断流 , 并很快建立起动压 头,可改用较大
的浇口杯; 直 浇 道做 成 中 空来减少 发 气反喷,增大开始浇注时的压 头。
消失模铸造采用负 压干砂振动造型,采用此种方法造型时铸型强度远
大 于 湿型砂强度。采用抽负压方法可提高铸型的稳定性,及时抽走 模
样气化时产生的热解气化产物。但在生产过程中,有些工厂只注 意 观
察浇注前的表负压,但浇注过程中往往忽视负 压变化,从而造成铸件
缺陷。通过采取根 据铸件大小和热解产物的多少,在浇注过程中对负
压进行调节的方法,可很 好地解决此问题。
铸造方法常用的是砂型铸造,其次是特种铸造方法,如:金属型铸造、
熔模铸造、石膏型铸造等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘
结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等。
铸造方法选择的原则:
1 优先采用砂型铸造,主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、
生产工艺简单、生产周期短。 当 湿型不能满足要求时再考虑使用粘土
砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土 湿型砂铸造的铸件重量可从几
公斤 直到几十公斤,而粘土干型生产的铸件可重达几十 吨 。
2 铸造方法应和生产批量 相 适应 。 低 压铸造、压铸 、 离 心铸造等铸造
方法,因设备和模具的价格昂贵,所以只适合批量生产。
3 造型方法应适 合工 厂 条件 。
例如 同样是生产大型机床 床身等铸件,一般采用组芯造型法,不制作
模样和砂箱,在地坑中 组 芯 ;而另外的工厂则采用砂箱造型法,制作
模样。不同的企业生产条件(包括设备、场地 、 员工素质等)、生产
习惯 、所积累的经验各不一样,应该根据这些条件考虑适合做什么产
品和 不 适合(或不能)做什么产品。
4 要兼顾 铸件的精度要求和成本。
模具热处理中存在的缺陷及预防
1.模具表面有软点
模具热处理 后 表面 有软点 , 将 影响 模具的耐 磨 性 、 减少模具的使用寿
命。
(1)产生原因
模具在热处理 前 表面 有氧化皮、锈斑 及局部脱 碳 。淬 火 加热后,冷却
淬火介质选择不当,淬火介质 中 杂质过多或老化 。
(2)预 防 措 施
模具热处理前应去除氧化皮、锈 斑, 在 淬 火加热时适当 保 护模 具 表 面,
应尽量采用真空 电炉、盐浴炉和 保 护气氛炉中加热。淬 火加热后冷却
时,应选择合 适 的 冷 却 介 质,对长 期使用的冷却 介质要经常进行过滤,
或 定 期更换。
2.模具热处理前组织不佳
模具最终球 化 组 织粗 大不均、球化 不 完 善 , 组 织有网状 、 带状 和 链状
碳化物,这将使模具在淬 火后易产生裂纹,造成模具报 废 。
(1)产生原因
模 具 钢材 料 原 始组织存 在 严重碳化物偏析。锻造工艺不佳,如锻 造 加
热温度过高、变形量小、停 锻温度高、锻后 冷 却 速度缓 慢等,使锻造
组织粗 大并有网状 、 带状 及 链状碳化物存在,使球化退火 时难以 消 除。
球化退火 工艺不佳,如退火温度过高或过低,等温退 火时 间 短等,可
造 成 球化退火 组织不均或球化 不 良。
(2)预 防 措 施
一般应根据 模具的工作条件、生产批量 及 材料本身的强韧化性能,尽
量选择品质好的模具钢 材料。改进锻造工艺或采用正 火预备热处理 ,
来消除原材料 中 网状 和 链状碳化物及碳化物的不均匀性。
对无法进行锻造 的 碳化物偏析 严 重的高碳模 具 钢可进行固溶细化 热 处
理。对锻造后的模坯制 定 正 确 的球化退 火工 艺 规 范 ,可采用调质热处
理 和 快速 匀细球 化退火 工 。 合理装炉 ,保证炉内 模 坯温度的均匀性。
3.模具产生淬火裂纹
模具在淬火 后产生裂纹是模具热处理过程中的最大缺陷,将使加工好
的模具报废 ,使生产和经济造 成 很大损失 。
(1)产生的原因
模 具 材料存在严重 的 网状碳化物偏析。模具中存在有机械加工或冷塑
变形应力。热处理操作不当(加热或冷却过快、淬 火冷却 介质选择不
当、冷却温度过低、 冷 却时间过长等)。
模具形状复 杂 、厚 薄 不均、带尖角和螺纹孔等,使热应力和组织应力
过大。淬火 加热温度过高产生过热或过烧。淬 火后回 火不及时或回火
保温时间不足。返修淬火加热时,未经中间退 火而再 次 加 热 淬 火。 热
处理的,磨削 工艺不当。热处理后电火 花加工时,硬化层中存在有高
的拉伸 应力和显 微 裂纹。
(2)预 防 措 施
严格 控制模具原材料的内在质量,改进锻造 和 球化退 火工艺,消除 网
状 、 带状 、 链状碳化物,改善球 化 组 织的均匀性。在机械加工后或冷
塑变形后的模具应进行去应 力 退 火( > 60 0℃ ) 后再进行加热淬火。 对
形 状 复杂 的模具应采用石棉堵塞螺纹孔,包扎危险截面和薄壁处,并
采用分级淬火或等温淬 火。
返修 或翻新 模具时需进 行 退火 或高温回 火。 在 淬 火 加热时应采取预热,
冷却时采取预冷措 施 ,并选 择 合适淬火介质。应严 格控 制 淬 火加热温
度和时间,防止模具过热和过烧。
模 具 淬火 后应及时回火 ,保温时间要充分,高合金复杂模具应回 火 2-
3 次。选择正 确 的磨 削 工艺和合适 的 砂 轮。改进模具电火花 加工工艺,
并进 行 去应 力 回火 。
4.模具淬火后组织粗大
模 具 淬火 后 组 织粗 大,将严重影响 模具的力学性能,使用时将会使 模
具产生断裂 , 严重影响 模具的使用寿 命。
(1)产生的原因
模 具 钢材混淆, 实 际钢材淬火温 度 远低 于要求模具材料 的 淬 火温 度
(如 把 GC r1 5 钢当 成 3C r2 W8 V 钢) 。钢淬火前未进 行 正确 的球化处
理工艺,球化 组 织不良。淬火 加热温度过高或保温时间过长。 在 炉中
放 置 位置不当,在靠 近 电极或加热元件区易产生过热。对截 面变化较
大的模具,淬 火 加热工艺参数选择不当,在薄截面和尖角处产生过热。
(2)预 防 措 施
钢材 入 库 前 应 严格 进行检验,严防钢材混淆乱 放 。模具淬 火前应进行
正确 的锻造 和 球化退火 , 以 确保良好 的球化 组 织。正确 制定模具淬火
加热工艺规 范 ,严 格 控 制 淬 火 加热温度和保温时间。定期检测和校正
测温仪表,保证仪表 正常工作。在炉中加热时应与电极或加热元件保
持适当 的 距离。
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1.模型制作在消失模铸造工艺中,模型制作是一个非常重要的环节。EPS原料的选择、模型的加工工艺、尺寸精度、模型密度、浇注时热解产物多少等因素的控制,是获得优质铸件的前提。现有的中小企业模型制作有以下几种方式:(1)用包装EPS板材切割、粘接而成。(2)自制模具,委托外厂加工。(3)自制简易的预发成型设备。采用上述方法制作模型,普遍存在不重视模样密度变化的现象,特别是模型在委托外厂加工时水分不易控制,经常性出现浇注时铁水从浇口中反喷或铸件出现冷隔、浇不足等现象。为此在生产过程中应加强对模型密度的检验,增加对模型的烘干时间等方法;EPS珠粒经工艺实验选定后,不能随意改变原料生产厂家;预发时用
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