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减少和克服消失模铸造夹渣缺陷的措施

2025-08-26 09:46
夹渣和夹砂缺陷长期以来一直是消失模铸造生产中的重大挑战。目前,消失模铸造在三大类产品中取得了巨大成功:耐磨件、管件和箱体式铸件,这些产品几乎不需要或根本不需要后处理。然而,对于具有多个高精度加工表面的铸件,解决夹渣缺陷至关重要。根据实践经验,以下措施可以有效减少或消除此类缺陷:

1.涂料性能及应用

消失模涂料的作用是多方面的:


  • 通过将粗糙度降低2-3级来改善铸件表面光洁度,从而提高表面质量和可用性。

  • 最大限度地减少砂粘和砂孔缺陷。

  • 方便除砂和清洁。

  • 使泡沫模型中的熔融液体和气体在浇注时通过涂层逸出到型砂中,同时防止金属渗透到砂型中,避免气孔、金属渗透和碳缺陷。

  • 增强模壳的强度和刚度,防止在运输、填砂、振动造型等过程中发生变形或损坏,从而提高铸件尺寸精度和成品率。


为了防止夹渣,涂层必须具有高强度和耐火性。应用于泡沫模型的涂层必须能够在干燥和运输过程中抵抗开裂或剥落(要求具有足够的室温强度),并且能够承受高温金属的长时间冲刷而不失效(要求具有高温强度)。浇口密封严密以及浇注系统上涂层完好无损是主要的安全保障——任何松动、裂纹或剥落都可能导致砂粒、涂层碎屑或杂质进入熔融金属,从而导致夹渣。


强度和渗透性是涂层的关键特性;浇注系统涂层通常需要比铸件涂层更高的耐火度,以抵抗长时间的高温金属冲刷。操作人员必须确保涂层均匀涂覆。

2. 组模及填砂

在模具组装过程中,模型组(模型+浇注系统)上的涂层必须无剥落、裂纹或裂缝,尤其是在主浇口与流道、流道与内浇口以及内浇口与铸件之间的接缝处。涂层薄弱或涂层不良的接缝容易导致砂粒渗入,因此这些区域需要更高的强度、更厚的涂层以及足够刚性的浇注系统(必要时可加设加强筋或加强套)。


模具组必须稳固地放置在砂箱底部的砂子上;在填砂和振动过程中,悬空放置可能会导致涂层开裂。初期应通过软管缓慢添加砂子,仅在振动压实时使用雨淋式打磨。振动应从低振幅开始,直至模具完全覆盖,然后逐渐增加振幅。浇注系统,尤其是浇口,在振动过程中不得弯曲或扭曲,以免损坏涂层,并且浇口必须密封严密,以防止砂子进入。


在整个组装、填砂和振动过程中,必须格外小心,确保涂层完好无损。浇注前,必须清除浇注杯中的浮砂、灰尘和碎屑。

3. 浇注头、温度和持续时间

较高的浇注头会增加浇注系统和铸型的冲刷,从而增加涂层损坏和夹砂的风险。浇注头高度应根据铸件尺寸进行调整,使用尺寸合适的浇包以最大程度地降低浇注高度,并使浇包喷嘴靠近浇口——避免将大型浇包用于小型铸件。


浇注温度升高会提高对涂层性能的要求,并增加粘砂和夹渣的风险。最佳温度因材料而异:


  • 灰铸铁:1380–1420°C(出钢温度~1480°C)。

  • 球墨铸铁:1420~1450℃(出钢温度≥1500℃)。

  • 钢铸件:1480–1560°C。


对于每型需熔化金属量为300~500kg的铸铁件,浇注时间应控制在10~20秒。

4.负压控制

消失模铸造通常在浇注过程中采用真空条件,以压实干砂、加速气体排出、提高充型能力并增强工作场所的安全性。然而,过高的负压会增加干砂和杂质通过涂层裂纹吸入金属液的风险,同时也会促进砂粒粘附。快速充型会加剧涂层的冲刷和剥落。对于铸铁件,最佳负压通常为0.025至0.04 MPa。

5. 炉渣偏转、撇渣和收集立管

在铸件中设置挡渣板、浇注系统中的撇渣器和集渣立管有助于捕获和去除炉渣,从而减轻砂和炉渣夹杂缺陷。

6.型砂选择

砂粒大小会影响熔渣和砂粒的粘附性——过粗的砂粒会增加缺陷。对于铸铁件,通常使用粒度为30/50的干石英砂(水洗砂)。

7. 熔融金属净化

在消失模铸造中,从熔化、过热到浇注的整个铸造过程中,熔融金属的净化至关重要。过滤技术是实现这一目标的有效方法之一。


通过系统地实施这些措施,可以显著减少消失模铸造中的夹渣缺陷,提高铸件整体质量和成品率。

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