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夹砂（shā）是一种“膨胀缺陷”，有“鼠尾”、“沟槽”和“夹砂结（jié）疤”三种形式（shì），其特征是：铸铁表面有夹着砂子的细（xì）小（xiǎo）纹路．条状沟槽以及（jí）结（jié）疤（bā）状凸起物高温铁水的冲（chōng）刷和烘烤的热作用（yòng）使（shǐ）砂型发生水分迁移和（hé）体（tǐ）积膨胀，致使表层翘起（qǐ），挑起和开裂，这就是夹（jiá）砂形成的机理。 1、制型砂的质量 型砂的质量必须（xū）控制。在这方面防止夹砂的对策（cè）有：选用粒度分（fèn）散、形状（zhuàng）不规则的原砂（shā），湿型采用（yòng）钠（nà）质膨润土或对钙（gài）质膨润土进（jìn）行（háng）活化（huà）处理，适当增加（jiā）膨润（rùn）土的用量和（hé）减少型砂的含水量，加入适（shì）量（liàng）的（de）煤粉、重（chóng）油、沥青粉（fěn）、细（xì）木屑（xiè）等“缓冲剂”、去除旧砂中的粉尘、保证型砂的混辗质（zhì）量等。 2、选择合理的造型工艺 造型工艺是否合（hé）理对铸件产生夹砂有很大影响。铸（zhù）件（jiàn）的浇铸时间和（hé）浇铸（zhù）位置、铁（tiě）水的上升速度（dù）、铸型的种类（lèi）等必须选择适当。 （1）采用快速（sù）浇铸 砂型（xíng）的表面总是要（yào）发生膨胀的， 因此防（fáng）止（zhǐ）夹砂的决定因（yīn）素是铁水是否能迅速覆（fù）盖和触及砂型（xíng）的表面，并对砂型产生一（yī）定的压力。快速浇注能使铁水在铸（zhù）件产生（shēng）夹砂的“临（lín）界时问”之前充满（mǎn）铸（zhù）型，不（bú）给予砂型产生膨胀和（hé）形（xíng）成（chéng）高水区的充分时间。有（yǒu）人用（yòng）高速摄影机观察到（dào）：如果上砂型（xíng）受烘烤后在（zài）局部发生垂下的（de）瞬间，铁水能立刻触（chù）及，则（zé）铁水有可（kě）能把垂（chuí）下的砂块托（tuō）回原处（chù）。由此可（kě）见（jiàn）， 快（kuài）速浇（jiāo）铸（zhù）能利用铁水的压（yā）力来对（duì）付砂型的膨胀。 浇铸速度的快慢主要（yào）取决（jué）于浇口截面的（de）大（dà）小。灰（huī）铸铁（tiě）件浇（jiāo）口截面如用（yòng）下（xià）面的（de）简易计算公式计（jì）算，能（néng）实现快速浇注。 平（píng）面（miàn）较大的铸（zhù）件M取0.8~1.2；平（píng）面很大、薄壁的（de）铸件取1.2~1.5；湿型件（jiàn）宜取中、上限（xiàn）。 生产实践（jiàn）征实，上（shàng）述公式是可靠的（de），如果铸件存在夹（jiá）砂（shā）缺陷，必须（xū）检查该（gāi）铸（zhù）件所用的（de）浇口截（jié）面积是否在“快浇”的（de）范围之中。对于（yú）大（dà）平面的铸件宜用尺寸较大（dà）的（de）浇口（kǒu）杯，多（duō）道薄片状的内（nèi）浇（jiāo）口或是缝隙浇口．使铁水迅速、平（píng）稳、不间断地盖住（zhù）所浇到的平面，避（bì）免砂（shā）型局部过热。浇口比例常用半（bàn）封闭或开放式。 （2）提（tí）高铁水的上升速度 铁水在（zài）砂（shā）型中应（yīng）有较高的上升速度，以（yǐ）减低上砂型受烘（hōng）烤的（de）程度铁水的上（shàng）升速度与浇注方（fāng）案（àn）有关。自（zì）下而上充型（xíng）的倾斜浇铸方法（fǎ）（一般倾斜3°--15°）。能（néng）避免分（fèn）散的铁水（shuǐ）流，利于（yú）砂型的排气、减少铁水对砂（shā）型（xíng）的热幅射和提高铁（tiě）水的上升速度。而平傲立（lì）浇的工艺则更能（néng）显著（zhe）提高铁水的上（shàng）升速度。 （3）选用恰当（dāng）的浇（jiāo）铸位置 铸件的浇铸位置必须有利（lì）于铁水平稳充（chōng）型和型腔气体的排（pái）除，否则（zé），会导（dǎo）致夹（jiá）砂的缺陷。 （4）采用适宜的铸型 根据铸件的（de）大小（xiǎo）选（xuǎn）择（zé）适宜的铸型。湿型（xíng）一般适用于小件和平面不大、壁不厚的中件对于中、大的板（bǎn）类和厚壁件宜采用表干型和千型。一些大型平（píng）板可（kě）用热膨胀小、导热性好（hǎo）和热容量高和石墨粉砂或耐火砖作下型，既能重复使用，又能有（yǒu）效地防（fáng）止（zhǐ）夹砂。 （5）增（zēng）加（jiā）砂型的排气 及时地排除型腔的水蒸汽（qì）及（jí）其它（tā）气体能有（yǒu）利于铁水的快（kuài）速充填和减轻高温气（qì）流对砂表层的（de）起拱（gǒng）作用，有益于降低水分凝聚（jù）区（qū）的水量和（hé）使其位（wèi）置内移（yí）。因此在砂型上多放明出气冒口，分（fèn）散排气是十（shí）分重（chóng）要的。 3、确保（bǎo）砂型的（de）制造（zào）质（zhì）量 砂型的制（zhì）造质量涉（shè）及（jí）产生夹砂的“临界时（shí）间”。如何精细地造（zào）型，提高砂型的（de）整体强（qiáng）度，是防止夹砂的关键。 （1）舂砂（shā）要紧实和均匀 砂型（xíng）应舂得（dé）紧实均匀，避免局（jú）部过紧（jǐn）和分层。湿型不要求过高的紧（jǐn）实度，而表（biǎo）干型和下型应有足够的紧实度。大型铸铁件防止夹砂的经验是：“人工（gōng）用直径10-15 mm粗的钢钎都无法插进砂型（xíng）”。由此可见防止夹砂要注重（chóng）砂型的（de）刚性当然增加砂（shā）型紧实度（dù）会影响砂（shā）型排（pái）气，与之相应（yīng）的重要手（shǒu）段是多扎气（qì）眼（yǎn）， 并尽可（kě）能接近砂型表层造型时要注意砂箱的箱（xiāng）带和挂钩不能离型面太（tài）近，芯骨也不能距砂芯（xīn）表面过（guò）近（jìn），因为会引起舂（chōng）砂不均舂砂时首层填砂不可过薄，特（tè）别是在模型表层木板（bǎn）较薄时，木板（bǎn）的弹性会使砂（shā）型分层。刮板的造型操（cāo）作要特（tè）别小心， 以墁刀削砂成（chéng）型为（wéi）主，刮板刮砂时不能（néng）过分用力， 以免使（shǐ）砂型分层。 （2）细（xì）心修型和上好（hǎo）涂（tú）料 修型时不能过度地修磨砂型， 这（zhè）样易把水分引到砂型表面，形（xíng）成（chéng）硬块且（qiě）与（yǔ）本（běn）体分离。砂型损坏之处要划毛后修补，不（bú）宜（yí）刷水过多（duō）。浇口（kǒu）附近、凸（tū）台边缘、大（dà）平面及铁水断续流经（jīng）的（de）部位应插钉加固（gù）。插钉呈梅花状，使砂型（xíng）有一（yī）个整体的强度（dù）。涂料是砂型的保护层，要上好。修型后宜（yí）让（ràng）砂型阴干一（yī）段时间再上涂料，以利（lì）涂料的渗透。涂（tú）料（liào）刷两遍，上（shàng）浓（nóng）涂料，并用墁（màn）刀（dāo）压一遍，第二遗上较稀一点的涂（tú）料。 （3）控制烘干范（fàn）围 砂型干（gàn）燥不好也（yě）容易产生夹砂。为此砂型应有正确的烘干范围。干燥炉开始不（bú）能升（shēng）温过快，否则会使（shǐ）砂型外层存在较大的温度差，以致开裂。保（bǎo）温要有充裕的（de）时间（jiān），以（yǐ）确保砂型烘干（gàn）透彻。配（pèi）箱后（hòu）应尽快浇（jiāo）注（zhù）， 以免（miǎn）返潮。 4、搞好浇铸工艺和操（cāo）作 为了防止夹砂缺陷，在浇铸工艺方面，应在保证不出（chū）现其它缺陷的前提下，力求（qiú）用较低的浇铸温度，在浇（jiāo）铸（zhù）操作上，应（yīng）避免断流和尽量用较快的速度浇（jiāo）铸。
+查看全文27 2020-04
对目前国内精铸行业中（zhōng）广泛应用的4种制壳工艺的特点进行了（le）分析对比（bǐ）。从精（jīng）铸件质量比较（jiào），水玻璃型壳（ké）较差，复合型（xíng）壳、硅溶胶-低温蜡型壳次之，硅溶胶一中温（wēn）蜡型壳zui好。而从（cóng）制壳成本（běn）比较，水玻璃型壳zui低，硅溶胶一中（zhōng）温（wēn）蜡型壳zui高。对这4种制壳工艺（yì）分别（bié）提出（chū）了改进措施。 目前（qián）国内精（jīng）铸件生产中广泛采（cǎi）用（yòng）的制壳工艺有以（yǐ）下4种（zhǒng）： A．水玻璃型壳； B．复合型壳（ké）； C．硅溶（róng）胶型壳(低温（wēn）蜡)； D．硅溶胶型壳(中温蜡)。前（qián）3种方案均使用低温蜡(模)。 我（wǒ）公（gōng）司（sī）4种工艺（yì）兼（jiān）有，以充分满足（zú）市场对（duì）精铸件质量（liàng）、价（jià）位的（de）不同需求、增加市场竞争力和适应力。 1、水玻璃型壳 这一工艺在（zài）国内已有近50年的（de）生产历史，其（qí）厂点数至（zhì）今仍占（zhàn）我国精（jīng）铸厂（chǎng）家的（de）75%以上。经（jīng）过精铸界（jiè）同（tóng）仁个半世（shì）纪的不懈（xiè）努力，水玻（bō）璃型壳工艺的（de）应用和研究已达到（dào）了（le）很（hěn）高水平。 多年来由于背层型壳耐火（huǒ）材料的改（gǎi）进和新型硬（yìng）化剂的（de）推广应用，水玻（bō）璃型壳强度有了成倍（bèi）增长。铸件表面（miàn）质量、尺寸精度及成品率有了很（hěn）大提（tí）高，目前仍占（zhàn）很大的市场份额，并替代国外砂铸件成批出口（kǒu）。 低廉的（de）成本、zui短的（de）生产（chǎn）周期、优良的脱壳性能及高（gāo）透气性（xìng）至今仍是（shì）其他任何型壳工艺所不及的优点。但铸件的质量，包括表面粗糙度、缺陷数量、尺（chǐ）寸精度、成品（pǐn）率、返修率等均比其（qí）他（tā）3种工艺要差 1.1存在的（de）主（zhǔ）要（yào）问（wèn）题（tí） (1)水（shuǐ）玻璃粘结（jié）剂固（gù）有的缺点是Na2O含量高，型壳高（gāo）温强度、抗蠕变能力远不及硅溶剂（jì）型壳(只有它的1/30-1/50)。加之面层耐火料采用了价（jià）低质次、粒度级配不良的石英砂(粉（fěn）)，硬化剂至（zhì）今仍限于（yú）使用氯化氨，因而必（bì）然不能获得高质量的精铸件。 (2)型壳（ké）生产条件差，缺乏严（yán）格的生产过程及参数的控制。由（yóu）于硬（yìng）化剂的（de）强腐蚀（shí）性，除尘设备的（de）简陋，很少车间有恒温、恒（héng）湿、除尘的生（shēng）产（chǎn）环（huán）境（jìng）。影响型壳（ké）和铸件质量的涂料配制、硬化、风干、脱蜡等（děng）工序，极少（shǎo）按行业规定（dìng）的操作规（guī）范严格控制。如定期检（jiǎn）测（cè）涂料粘度、涂片重、硬化剂浓（nóng）度、pH值等。型壳风（fēng）干处的温度（dù）、湿度、风速等更是不加控（kòng）制，故常在（zài）高、低温（wēn）或梅雨季节（jiē）发（fā）生批量报废（fèi）的（de）质量事故。总之，大部分工厂停留在手工作坊（fāng）阶段，靠技艺而不是靠科学的（de）质量管理进行生产。这（zhè）是水玻璃型壳数十年（nián）来铸件质（zhì）量不稳定、废品率、返修率（lǜ）高的重要原因之一。 1.2改进方向（xiàng） (1)采（cǎi）用高纯度的硅微粉(脉石英)代替常用的（de）低（dī）品位的（de）石英砂（shā）粉作面层耐火材料（liào），并应（yīng）用“双峰”型粒度级配的圆形石英粉配（pèi）制面层涂（tú）料。不仅（jǐn）可提（tí）高面层型壳（ké）的热化学稳定性，而且可以获得高粉液比涂料。我厂用模数为3.4、密（mì）度为（wéi）1.28g/cm3的水玻璃配料，粉液比（bǐ）可达到1.4。硅微粉的技术要（yào）求见。 经湿法球磨、单槽沉（chén）淀、磁选（xuǎn）及离子高纯水（shuǐ）处理，自然形成圆形，双峰粒度级（jí）配，这（zhè）种高纯低杂质的粉粒，比人工级配更理想（xiǎng）。已在（zài）我公司实际应用，效果良好。 (2)加强制（zhì）壳工序的（de）现场质量（liàng）管理，按（àn）行业标准操作（zuò）。同时应将涂料、撒砂、硬（yìng）化场地（dì）与型壳干燥间隔离。后者控（kòng）制温度、湿度，前者（zhě）加强（qiáng）除尘、防腐，从而有利（lì）于（yú）型壳质量的稳定及改善操作环境。 (3)采用石英（yīng）-硅溶（róng）胶型壳代（dài）替一、二层石（shí）英（yīng）-水玻（bō）璃型壳，彻底取消面层和过渡层的水玻璃（lí）及氯化氨硬（yìng）化剂。计算表明铸件（jiàn）成本仅增加0.46元/kg，而制壳生产周期与（yǔ）水玻璃型（xíng）壳基本相同。 2、复（fù）合型壳 为克服上述水玻璃型壳（ké）的缺点，目前不少工厂将一、二层改用锆英石及莫来石-硅溶胶型壳。背层仍采（cǎi）用原有水玻（bō）璃型壳工艺。它是结合硅胶型壳的（de）优良的表面质量和水玻璃低成本、短周（zhōu）期的优点的一种（zhǒng）改进方案。与水玻璃（lí）型壳相比，其铸件表面质量有了很大提高，表面粗糙度降低、表（biǎo）面缺陷减少（shǎo）、返修（xiū）率下降。可应用于（yú）不锈钢、耐热钢等高合金钢。生产（chǎn）周期则比低温（wēn）蜡（là）-硅溶（róng）胶型（xíng）壳短得多，与水（shuǐ）玻璃型壳相（xiàng）近。 2.1存在的（de）主要问（wèn）题 (1)由于（yú）背层（céng）保（bǎo）留了水玻璃粘结剂，故其型壳整（zhěng）体高温强（qiáng）度、抗蠕变能力比硅溶胶（jiāo）型壳低。其（qí）型焙烧（shāo）温度只限于950℃以下。900℃以（yǐ）后型（xíng）壳变形量增加了30%。而硅溶胶型壳（ké）焙烧温度可达1000-1200℃，在1000℃以前型（xíng）壳不变形。故复合型（xíng）壳浇注（zhù）的铸件尺寸精（jīng）度(包括（kuò）形位公差)均比（bǐ）不上硅溶胶型壳。往往在浇注大型(10kg以上（shàng）)铸件时要采取增加硅溶胶（jiāo）型壳层数的方法（fǎ）(一般至少增加（jiā）2层)以求获得高的高温（wēn）强度及防止铸件变形。 (2)由于型壳前2层是影响型壳透（tòu）气性的主因（yīn），由水玻（bō）璃（lí）型（xíng）壳改为硅溶胶后，型壳的整体透（tòu）气性大幅降低，在焙（bèi）烧（shāo）温度较低、保温（wēn）时间不够（gòu）长时，常会造成铸件气孔及浇不足、冷（lěng）隔（gé）等缺陷，故复（fù）合型（xíng）壳较难应用于薄壁（bì）(δ≤3mm)件、小件及特小件（jiàn）(小于50g)。又因型壳高温强度不及硅溶（róng）胶（jiāo）型壳，更易造成上述废品。总之，复合（hé）型壳的透气性不如水（shuǐ）玻璃型（xíng）壳也不如硅溶胶型壳。 (3)复（fù）合型壳铸件质量稳（wěn）定性比水玻璃好，但远不如硅溶胶型壳。其背（bèi）层（céng）仍保留水玻璃粘结剂（jì），为（wéi）降（jiàng）低（dī）成（chéng）本仍（réng）采用价（jià）格较低（dī）、质量不稳定的（de）耐火材料（liào），如粘土（tǔ）、颗粒（lì）粒砂等，且在（zài）制壳工艺控（kòng）制方面与水玻璃型壳相同，导致铸件质量稳定性差。尤其是10kg以上的大件及1kg以下的小件（jiàn），废（fèi）品率（lǜ）及返修（xiū）率均比硅溶胶型壳高。 (4)复合型壳（ké）由于采用价昂（áng）的（de）锆英石作面层，其（qí）型壳成（chéng）本是（shì）水玻璃（lí）型壳的4.5倍，若背层采用莫来石（shí）砂（shā）粉（fěn），其型壳（ké）成本与硅溶胶型壳（ké）成本相（xiàng）差无几，每（měi）kg铸件成本仅相（xiàng）差（chà）1元。其成（chéng）本（běn）低（dī）的（de）优势并不明显（xiǎn）。 (5)复合型壳不能使用中温蜡料。中（zhōng）温蜡（là）不（bú）能使用热水脱蜡。在（zài）高（gāo）压釜中脱蜡（là）时，由（yóu）于高温、高压(170℃，0.7MPa)中温（wēn）蜡液会与背层中的水玻璃及残留（liú）硬化剂（jì）产生剧烈的皂化反应(白色泡沫状皂化物)，不经回（huí）收处理无法回用。而（ér）硅溶胶（jiāo）型（xíng）壳，则可以应用低、中温蜡，无此弊病（bìng）。 综上所述（shù），复合型壳是水玻璃型壳的改进（jìn），在铸件表面质（zhì）量、成品（pǐn）率及（jí）返修率方面比前者优越，但与（yǔ）硅溶（róng）胶型（xíng）壳仍有本质差别。除生（shēng）产周期较短，制壳成本稍（shāo）低之外其铸件质量及稳定性不及硅溶胶型壳。 2.2改进方向 (1)采用石英代替锆英砂用（yòng）于面层型壳耐火材料。铸（zhù）件表面质量不完（wán）全取决于面（miàn）层型壳耐火材料，而与粘结剂有密（mì）切关系（xì），也与（yǔ）蜡（là）料有关(蜡模表面粗糙度、皂化物（wù）残留等)。复合（hé）型壳只能采用低温（wēn）蜡，大部分应用于表面粗糙度中等（děng）(Ra=6.3-12.5)、尺（chǐ）寸（cùn）精度（dù）不甚高(CT4-CT6)的精铸件，实践（jiàn）证明采用（yòng）石英-硅溶胶面（miàn）层（céng）代替锆英石-硅溶胶是完全可（kě）行的。 这一措施使（shǐ）每t铸件（jiàn）型壳成本由原（yuán）4150-4830元（yuán）下降到1360元，与水玻璃型壳比仅增（zēng）加460元。 (2)加强制壳（ké）工序尤（yóu）其是背层制壳的质量管理（lǐ）及环境改善（shàn）(详见（jiàn）本文1，2节)。 (3)背层应（yīng）当采用质（zhì）量稳定、高温性能（néng）优良（liáng）而成本相（xiàng）对低廉的耐火材料，同时要兼顾与（yǔ）面（miàn）层（céng）型壳耐火材料膨胀率（lǜ）相匹配。推荐（jiàn）下列2种常用的（de）背层材料。 ①耐火粘土-石英粉涂料(各50%)，撒颗粒砂（shā）(耐火砖废料破碎过筛而制成（chéng）)，其优点（diǎn）是来源广、价格低，其型壳高温强度和抗蠕变能（néng）力均高于莫来石、铝矾（fán）土。价格仅为铝矾土的（de）1/2-1/3。它适用于锆英石或石英石作面层的（de）复合型壳（ké）。 ②耐火粘土-颗粒粉涂料(体积比为3：7)，撒颗粒砂（shā）。此方案只适用于锆英石复合型壳。有些（xiē）工厂复合型壳（ké）背层采用莫来石砂粉或铝矾土，其涂（tú）料性能较稳定，壳薄、易焙烧，但成本过高且其型壳高温性能不及上（shàng）2种型壳。铝（lǚ）矾土脱壳性能较差。至于废陶瓷器皿、硫璃瓦、地砖等破碎而（ér）成的（de）材料价格（gé）虽低，但（dàn）未（wèi）经高温烧成，成分复（fù）杂，型壳（ké）高温（wēn）开裂倾（qīng）向大，耐火度偏低。浇注后(尤（yóu）其是厚（hòu）大件)脱壳困难，不宜采用。 3、硅溶胶（低温蜡）型（xíng）壳（ké） 这一工艺符合国情（qíng），在铸造1kg以（yǐ）上（shàng），特别是5kg以（yǐ）上（shàng）中大（dà）件铸（zhù）件时，具有（yǒu）更大（dà）的适应性和（hé）优越性(与中温蜡相（xiàng）比)。 一般来说，中大铸件的（de）质（zhì）量要求，特（tè）别是（shì）表面粗糙度、尺寸精度以及形位公差的要（yào）求不会（huì）太高，采用高（gāo）熔点中温蜡并无必要。中温蜡需要高压(大于6-7MPa)或液（yè）态蜡压注蜡模（mó），设备投资（zī）大。中温（wēn）蜡厚（hòu）大蜡（là）模易缩陷、变形、成本高。低温蜡成型容（róng）易、设（shè）备简单，而（ér）蜡模（mó）表面（miàn）粗糙度（dù）相差（chà）不大。 这一工艺比复合型壳质量（liàng）稳定，尤其（qí）是（shì）铸件尺寸精度高（gāo），因它没有（yǒu）水玻璃存在，型壳高温性（xìng）能好，在1000-1200℃焙（bèi）烧后型壳（ké）透（tòu）气性高，抗蠕变能力强，既可适用于薄壁件，复杂结构的中小件，又（yòu）可生产重达（dá）50-100kg的特大件，如水泵、叶轮、导流壳、泵体、球阀（fá）体、阀（fá）板等。对于薄壁中小件或大件可以采用叉壳（ké）或抬壳在炉前直接（jiē）浇注，更可获得高成品率。 3.1存在问（wèn）题 (1)由于采用低（dī）温蜡（là），大部（bù）分型壳在水中脱蜡，难（nán）免有皂（zào）化物残留进（jìn）入型壳中(尤（yóu）其是复（fù）合型壳及水玻璃型壳同时脱蜡时)易产生铸件表（biǎo）面夹杂，返（fǎn）修（xiū）率（lǜ）稍高，这是其缺（quē）点之一（yī）。 (2)制壳生产周期长（zhǎng）是它的（de）zui大缺点和不足，尤其在生产大件，有深（shēn）孔、深槽件时，每层干（gàn）燥常要（yào）24-48h。以50kg双流（liú）道叶轮（lún）为例，常须（xū）10-15d 制壳时间，稍有未干透之死（sǐ）角，在水脱蜡时会造成（chéng）硅（guī）溶胶回溶，型壳裂纹。 (3)硅溶胶型壳(低温蜡)型壳成本较水玻（bō）璃型（xíng）壳高5倍(每（měi）t铸件制壳成（chéng）本为（wéi）5000元)，比复合型（xíng）壳（ké）高（gāo）17%。铸（zhù）件成本相应较高。 3.2改（gǎi）进方向 (1)为（wéi）防止因低温蜡回收处理（lǐ）不彻底及用（yòng）水脱蜡时与复合型壳或水玻璃型（xíng）壳共用同一（yī）热水槽，易产生铸件皂化（huà）物夹（jiá）杂缺陷应采取（qǔ）以下措施。 ①采用蒸气脱（tuō）蜡(蒸（zhēng）气压力0.2-0.4MPa，温度120-130℃)代替水脱蜡，不仅可以防止皂化物夹（jiá）杂而（ér）且（qiě）型壳不易产生裂（liè）纹，对铸件的质量稳（wěn）定更有（yǒu）保障。 ②若采用热水（shuǐ）脱蜡（là），应在水中（zhōng）加人体积分数为1%-3%的工业盐酸，脱蜡后再用含盐酸的热水冲洗（xǐ）每组型（xíng）壳（ké）以减少（shǎo）皂化（huà）物残留。尽（jìn）可能不要与水玻（bō）璃型壳、复合型壳共用同一槽（cáo）水脱蜡，也可更换水液，单独集中脱（tuō）蜡，以减（jiǎn）少皂化（huà）物（wù）入壳。 ③回收蜡处理可用盐酸的体积分数（shù）为3%-5%的（de）酸化水，沸腾及沉淀时间要足够长。冬季硬化水温度低，水玻璃及复（fù）合型壳中Na2O的（de）残留量高，蜡料（liào）皂化也较严重，应多加盐酸（suān）处理回收蜡，减少皂化物（wù）。蜡料处理后，及时补加硬脂（zhī）酸也很重要。 (2)为缩短制壳生产周期（qī），可采（cǎi）用（yòng）“快干硅溶胶”制壳，此工（gōng）艺已日渐成熟，其（qí）各层型壳干燥时间可缩短1/2以上。小（xiǎo）件各层(除（chú）zui后层外（wài）)干燥仅须（xū）3h，制（zhì）壳时间由（yóu）原63h缩短为24h。中大（dà）件也较一般硅（guī）溶胶缩短50%。而（ér）其市场价（jià）只提高20-30%，完全可由（yóu）场（chǎng）地、电耗（hào）的（de）减少及生产率的提高来弥补。快（kuài）干硅溶胶的推广应（yīng）用是硅（guī）溶（róng）胶制壳工艺（yì）的改革必（bì）由之路，将会逐步（bù）扩大应用。 (3)为降低（dī）硅溶胶型壳的成本，zui有（yǒu）效的方（fāng）法（fǎ）是采（cǎi）用石英石（shí）代替锆英石（shí）作面层型壳耐（nài）火材料。目（mù）前（qián）锆英石（shí）耐火材（cái）料占整个硅溶胶制（zhì）壳成（chéng）本的（de）60%，改用石英（yīng）后每t铸件制壳（ké）成（chéng）本（běn）由5000元降为2210元，下降55.8%。中大件（jiàn）可采（cǎi）用熔融（róng）石英砂(粉)取代锆（gào）英砂(粉（fěn）)已（yǐ）逐步在推（tuī）广应用。 4、硅溶胶（中温蜡）型壳 这是国（guó）际上通用的精铸（zhù）件生产工艺，它具有zui高的铸件质量、zui低的返修率，特别适合于表面粗糙（cāo）度要（yào）求高(Ra0.8-3.2)，尺寸（cùn）精度高(CT3-CT5级)的中小件、特小件（jiàn）(2-1000g)。但由于设备及成本***，较少应（yīng）用于中（zhōng）大件(5-100kg)。 4.1存在问题 (1)成本高，其型壳生产成（chéng）本是水玻璃型壳的8倍。比低温蜡-硅溶胶型壳（ké）也高出25%。主（zhǔ）要（yào）原因是（shì）其制壳、蜡模（mó）材料成本高，且设备耗电也大得多（duō），设（shè）备投资也大（dà）。 (2)生（shēng）产周期与（yǔ）低温蜡-硅溶（róng）胶型（xíng）壳相同，比水（shuǐ）玻璃（lí）及（jí）复合型壳（ké）长（zhǎng）得多。 (3)生产5-50kg的中（zhōng）大件往（wǎng）往要采用中温液态蜡(65-70℃)及高压(4.0-7.0MPa)注蜡，厚壁蜡模易缩凹，铸件尺寸精度并不太高（gāo），中大件对尺寸精度、表面粗糙（cāo）度要求（qiú）也没有（yǒu）小件那么高，故中（zhōng）大件（jiàn）较（jiào）少（shǎo）采（cǎi）用硅溶胶（jiāo）(中温蜡)型壳（ké）。 4.2改进方向 (1)为降（jiàng）低成本，保证（zhèng）质量，在解决了石英对（duì）中温蜡（là）润湿性很差的难题（tí）后，采用石（shí）英石或熔（róng）融石英代替（tì）锆英石（shí）无（wú）疑是一（yī）方向。熔（róng）融石英其热膨（péng）胀系（xì）数仅为5×10-7/℃，且其价格只有锆英石的1/6。在国外，熔融石英已逐步在扩大（dà）应用范（fàn）围。 (2)采用快干（gàn）硅溶胶缩短制壳周期（qī）是（shì）国内外同行（háng）共同努力（lì）的方向(见前述)。 (3)研制国产的中温蜡（là）或（huò）改进石蜡（là）一硬脂酸低温蜡是我国精铸界的重要任务。如何解决国产中温蜡或改进型的低温（wēn）蜡（là）回（huí）收处理的（de）难题，使其在生产（chǎn）中能长期保持蜡料（liào）性能（néng）不变（biàn）化是能否推广应（yīng）用的关（guān）键。 5、结（jié）束语（yǔ） (1)各种型壳工（gōng）艺有其不同的适用（yòng）对象，选择的（de）依据是（shì）：铸件的质（zhì）量要求、价（jià）位及交货期。综合考虑，正（zhèng）确选用zui经济合理的制壳工艺方案是保（bǎo）证生产优质、低成（chéng）本铸件（jiàn）的基础。 (2)水玻璃型（xíng）壳虽有不少优点但粘结剂本（běn）身固有的缺点使铸件质量难（nán）以提高，质量稳定（dìng）性（xìng）也（yě）差。今后将会逐步被复合型壳，尤其是成本低的石英一（yī）硅溶胶复合（hé）壳所取（qǔ）代。 (3)硅溶胶是（shì）理想的粘结剂，其型壳质量高，铸（zhù）件质量稳定，返修率低，是今后的发（fā）展方向。石英石、熔（róng）融石英耐（nài）火料在面（miàn）层型壳中的（de）应用（yòng），快（kuài）干硅溶（róng）胶的（de）推广，将（jiāng）其（qí）生产成本及制壳周期大大降低和缩短，克（kè）服了这2点不足，硅溶胶型壳(低温蜡或中温蜡（là）)将在我国精铸界得到广泛应用，毕（bì）竟高的（de）铸件质量是zui重要（yào）的指标。
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1、铸件（jiàn）“桔皮”缺陷的特征 铸件（jiàn）“桔皮”是（shì）生（shēng）产（chǎn）中反复出现的一种铸造缺陷，它对铸（zhù）件质量的影响较大，缺陷出现在铸件肥（féi）厚部位、热（rè）节及（jí）内浇道附近（jìn）以（yǐ）及（jí）受热集中而（ér）冷却又慢的部（bù）位。铸件表面有微凸（tū）的小圆斑，呈“眼圈”状，这些表面粗糙，看起来象“桔子皮”的斑点，在（zài）多种铸（zhù）件中反复出现，有时整批（pī）铸件均有，其在每个铸件（jiàn）上的数量少则几个，多至整个平面；小圆斑有（yǒu）的较大，有的小至（zhì）麻（má）点；有时是单（dān）个分散的，有时也呈密集的片状（zhuàng）凸起物，高出铸件0.4-0.6mm，直径3-5mm。据我公司（sī）统计，废品中（zhōng）的（de）15%是“桔皮”缺陷造成（chéng）的，而且（qiě）碳钢件（jiàn）产生桔皮缺陷的机（jī）会（huì）更多一（yī）些。 2、“桔皮（pí）”缺陷（xiàn）产（chǎn）生（shēng）的原因分析 导致“桔皮”产生（shēng）的根本的原因是涂料表面堆积、硬化不充分。型壳在焙烧后（hòu），其表（biǎo）面上形成黄色或黄绿色玻璃体，浇注（zhù）后与钢液反应而形成硅酸盐瘤粘附于铸件（jiàn）表面。单纯地延长硬化时（shí）间（jiān），无助（zhù）于zui终解决（jué）“桔皮”问（wèn）题。通（tōng）过实践，有以下（xià）几方面的原因。 2.1原材（cái）料（liào）方面（miàn）的（de）影响 众所周知，水玻璃涂料的（de）粉（fěn）液比（bǐ）低，粉料分布不均匀。水玻璃的模（mó）数（shù）愈高，密度愈大，则（zé）涂料的粉液比愈低，粉料的（de）分布愈不（bú）均匀，也zui不易充分硬化。 (1)水玻璃的影响（xiǎng） 水玻璃的（de）模数、密度以及杂质的（de）多少（shǎo）对涂料的流动性（xìng）影响极大。随着模数（shù）的（de）增（zēng）大，水玻璃中亚（yà）胶粒子比例增加，其粘度会（huì）随之增加（jiā），涂料的流（liú）变性恶化，当模组涂挂时极易在表层造（zào）成局部涂料堆积（jī）。 水玻（bō）璃参数（shù）不一致对涂（tú）料性能的影（yǐng）响是很大的（de），这一点很容易被忽视。参数的不一致性表现（xiàn）在两个方（fāng）面。 其一是模数的不一致性，刚进厂的水玻璃只有经过长时（shí）间的静置扩散(分（fèn）散)后才（cái）能（néng）使同（tóng）一批（pī）模数（shù）趋于一致，达（dá）到稳定的分（fèn）散状态；这（zhè）一过程所需时间在一（yī）星期以上（shàng），如（rú）果急于使用则不（bú）可能获得理想（xiǎng）的涂料流变（biàn）性能。 其二是溶液密（mì）度的不一致性，在配涂料前（qián）通常要对（duì）水玻璃溶液（yè）的密度进行调（diào）整，应该特（tè）别注（zhù）意（yì）加水搅拌后马（mǎ）上测得的密度是不真（zhēn）实的，因为液体分散稳（wěn）定的过程尚未完成，与所希（xī）望的密度有一定的误差，据此配制的涂料，其粘度（dù）和流动性都有误差。 (2)耐火粉料（liào）的影响 耐火粉料颗粒的分（fèn）布和形状对涂料（liào）流变（biàn）性的影响较大，双峰（fēng）粉涂（tú）料具有（yǒu）较好的流变性是大家公（gōng）认的；但即便是粒度分（fèn）布基本相同的双峰（fēng）粉，当（dāng）耐火粉料颗料形状分别为多角、尖（jiān）角（jiǎo）和片状的粉配（pèi）制涂料时，在粉液比和水玻璃模数相同的条件下其流变性也会有很（hěn）大的（de）差异。 当粉料形状越接近片状时，其（qí）比（bǐ）表面积也越（yuè）大，颗（kē）粒间的摩（mó）擦力（lì）和作（zuò）用（yòng）力增大，涂料的粘度将大于多角（jiǎo）形的粉（fěn）料。 (3)水玻璃密度（dù）和粉液比的综（zōng）合影响 水玻璃密度和粉液比的变化对表（biǎo）层涂料流（liú）变（biàn）性的影响是非常直（zhí）观的，水玻璃（lí）密度和粉液比过大时涂料粘度增加、流变（biàn）性变差、涂（tú）层（céng）变厚会（huì）引起（qǐ）涂（tú）料在型（xíng）壳表面局部（bù）堆积，型壳硬化不良（liáng）zui终导致“桔（jú）皮（pí）”问题。 2.2工艺方面的（de）影响 (1)表面（miàn）层（céng）风干不充（chōng）分。表面层风干是涂（tú）料的再均匀化过程，同时，也是水玻璃（lí）脱（tuō）水固化过（guò）程，如风干时间过（guò）短（duǎn），表面层涂料在熔模表面分布不均匀（yún），造成其后（hòu）的硬化不充分（fèn），脱蜡后将在型壳内表（biǎo）面形成团状聚集物，局部形（xíng）成钠盐（yán）杂质。 (2)过度滴（dī）控。过（guò）度滴控指表面（miàn）层浸挂涂料时，单方向流动未能（néng）及时（shí）粘（zhān）砂，将导致涂料在熔模表面局（jú）部方（fāng）向上的堆（duī）积，造成其后的硬（yìng）化不完全。 (3)型壳（ké）层（céng）间（jiān）硬（yìng）化不良。由（yóu）于涂料层尤其是（shì）前两层中存在未硬化（huà）部分，未硬（yìng）化的涂（tú）料（liào）在（zài）脱蜡和（hé）焙烧（shāo）后造成型壳内表面的钠盐聚集，与（yǔ）钢水反应后生（shēng）成“桔皮”缺陷。 2.3环境（jìng）方（fāng）面（miàn）的影响（xiǎng） 在（zài）寒冷的冬季，过低的室温使（shǐ）涂料流动性变差造成涂料堆积，过厚堆（duī）积的涂料又不（bú）能完全硬化；此外硬化液的温度随（suí）室温的降低也会造成硬化过（guò）程的缓（huǎn）慢和不完全（quán）。环（huán）境湿度的影响（xiǎng）则主要发（fā）生在雨季，空气湿度的增（zēng）加会（huì）影响风干过程，常因（yīn）为风干不足而出现（xiàn）“桔皮”问题。 3、避免“桔皮”缺陷的（de）措施（shī） 3.1原料选用 (l)水玻璃在模数（shù）合适的情况下，必须严格控制杂质含量；应根（gēn）据（jù）环境的温度、湿度、铸件的结（jié）构（gòu）特点以及所配粉（fěn）料的（de）特点（diǎn）调整水玻璃密度。 (2)粉料在（zài）粒度符合使用要（yào）求的条件下，其粒形至（zhì）关重要，球形和多角形粉料是较理想的，而片状粉料不能使用。 3.2工艺对策 (1)水玻璃密度的调整。密（mì）度的合适与否将（jiāng）直接（jiē）影响铸件的表面质量，密度过大会导致涂料流动性差而造成分层和“桔皮”缺陷，密度过（guò）小又会形成铸件表面的黄瓜刺；合适的密度通（tōng）常（cháng）与环境温度、粉料的粒度、微观形状及铸件（jiàn）的（de）结（jié）构特点有关（guān）系（xì）。密（mì）度一般控制在1.27-1.29g/cm3之间，其调整原（yuán）则是: ①环境（jìng）温（wēn）度（dù）高时增加密度，低时（shí）减小（xiǎo）密度； ②粉料（liào）粗且片（piàn）状比例小时增（zēng）加密度，粉料细且（qiě）片状比（bǐ）例大时减（jiǎn）小密度； ③结构（gòu）简单涂（tú）料易（yì）流动的铸件（jiàn）可适当增加密（mì）度（dù），反之减小密度。 (2)粉液（yè）比（bǐ）的确定。粉液比（bǐ）也是影响（xiǎng）铸件表面质量的重（chóng）要因素之一，比例过大（dà）则会因涂料（liào）的流动性差导（dǎo）致涂（tú）挂不均（jun1）匀而产生分层和涂料堆（duī）积；而太小（xiǎo）则会产生铸件表面的黄瓜刺。其配（pèi）比原则是在保证涂料（liào）流动性的前（qián）提下尽量（liàng）提高粉液（yè）比。 (3)硬化液的浓度、温度与硬化时（shí）间（jiān）。一般（bān）情况下，氯化（huà）氨质量分数在25%以上的硬化剂（jì）才（cái）会有较好的硬化效果；如（rú）果氯（lǜ）化铵（ǎn）含（hán）量低，靠延长时间（jiān）是不（bú）能改善硬化效果的。 (4)涂挂操作方式（shì）。实际生产中有相当一部分“桔皮”问（wèn）题（tí）是（shì）由于（yú）操作不当（dāng）造成的，涂料的（de）单方向流动极易产生堆积而造成硬化不充（chōng）分，所以在蜡（là）模浸（jìn）挂涂料之（zhī）后的（de）滴控直到撒砂完毕的整个过程中，必须不断改变模组的方向。 (5)脱（tuō）蜡工艺。在脱蜡热水中补充适当（dāng）的硬化剂，由于硬（yìng）化剂的吸热作用和（hé）反应，会进一步使得表面层（céng）所滞留的（de）反（fǎn）应产物NaCl溶于脱（tuō）蜡（là）水中而（ér）大（dà）部（bù）分去除，此时，型壳表面形（xíng）成的（de）是（shì）一层低钠（nà）硅胶（jiāo）层，有利（lì）于防止“桔皮”缺陷的产生（shēng）。 (6)环境温度。环（huán）境温度偏低（dī）会导致涂料流动性（xìng）差，造成涂挂不（bú）均匀而形成（chéng）桔皮及其他制（zhì）壳缺陷，制壳工（gōng）序的环境温度应控制在15℃以上（shàng）。
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气泡是铸件（jiàn）常见问（wèn）题之一，而且一旦铸件出现了气泡问题，也等于产（chǎn）品报废了。那么如何避免铸件产生气（qì）泡？看看下（xià）面这7条。 【缺陷现象】 铸件表（biǎo）皮下（xià），聚集气体（tǐ）鼓胀所形（xíng）成（chéng）的泡，有时（shí）会崩裂，存在贯通和非贯通两种。 别名：鼓泡、起（qǐ）泡【原因（yīn）分析】 模（mó）具温度太高，开模（mó）过早。 填充速（sù）度太高（gāo），金属流卷入气体过（guò）多。 涂料（liào）发气量大，用量过多，浇注前未燃尽，使挥发气体被包在（zài）铸（zhù）件表（biǎo）层，另涂料含水量大。 型（xíng）腔内气体没有排出（chū），排气不顺。 合（hé）金熔（róng）炼温度（dù）过（guò）高。 铝合金（jīn）液体除气不彻底，吸有（yǒu）较（jiào）多气体，铸件（jiàn）凝固时析出留在铸件（jiàn）内 填充时产生紊流。 【对应措施】 1、测温枪测试模具表面温（wēn）度，显（xiǎn）示数值超过（guò）工艺规定范围。降低模具表（biǎo）面（miàn）温度，增加保压（yā）时间； 2、铸件表面内浇（jiāo）口压入的金属（shǔ）流明显（xiǎn）比其它部位亮（liàng）很多（duō）。填充速度高产生原因（yīn）一方面是设备本身的压射速（sù）度高（gāo），另（lìng）一（yī）方面可（kě）能是（shì）内浇口太（tài）薄造成（chéng）。降低压射速度，适（shì）当增加（jiā）内浇口厚度；判断内浇口薄的方法：是否有浇口易粘现象，降低二快速度看远端是否（fǒu）有严重压不实现象，不给压打件，看是（shì）否（fǒu）有多股铝（lǚ）液（yè）流； 3、喷涂（tú）时（shí）察看雾的（de）颜（yán）色是否呈白色，合模前察看（kàn）型（xíng）腔是否还有气（qì）体（tǐ）残留。更换（huàn）涂料或（huò）增（zēng）大涂料（liào）与水（shuǐ）的配比； 4、在烫模阶段（duàn），铸件表面有明显的漩涡和涂料堆积。判断及解决方法：调开档（dàng），人为产生涨（zhǎng）模，如果解决，需开排气道； 5、铸件表面内浇口（kǒu）压入的（de）金属（shǔ）流特别亮（liàng）并伴（bàn）有（yǒu）粘结。适（shì）当降低浇注温度（dù）； 6、取样（yàng）块（kuài）测密度，看是否符合（hé）要求。重新进行除（chú）气（qì）处理或在保（bǎo）温炉（lú）内进行再次精（jīng）炼； 7、烫模阶（jiē）段铸件表面明（míng）显有各流（liú）溶接不到一起的（de）痕迹（jì）伴有涂料（liào）堆积。 判断及解决（jué）方法（fǎ）：涂黑油生产，看痕迹（jì）是否有堆（duī）积，分析堆积（jī）部位（wèi），解决方法： a、开设或加大相应（yīng）部位的集渣（zhā）包（bāo）， b、调整内浇口流（liú）向、位置或填充方向（xiàng）。
+查看全文（wén）22 2020-04
1．冒（mào）口设计的（de）基（jī）本（běn）原理 铸件（jiàn）冒口主要是在铸钢件上使用（yòng）。铸铁（tiě）件只（zhī）用于个别的厚大件的灰铸铁件和球铁件上。金属液在液态降温和凝固过程中，体积要收缩。铸（zhù）件的体收缩大约为线收缩（suō）的3倍。因此，铸（zhù）钢的体（tǐ）收缩通常按3---6%考（kǎo）虑，灰铸铁按2---3%，不（bú）过由于（yú）灰铸（zhù）铁和球墨铸（zhù）铁凝固时的石墨化膨胀，可以抵消部分（fèn）体积收缩，所以（yǐ）如果壁厚均匀，铸型紧实（shí）度（dù）高（gāo），通常（cháng）不（bú）需要设计冒口。铸件的体收缩如（rú）果得不到补充，就会在铸件上或者内部（bù）形成缩孔、缩陷或者缩松（sōng）。严重时常常造成铸件报废。 冒（mào）口尺寸计（jì）算（suàn）原则是，首（shǒu）先计算需要补缩（suō）的金属（shǔ）液需（xū）要多少。通（tōng）常把这一部分金（jīn）属（shǔ）液（yè）假设成球（qiú）体，并求出直（zhí）径（jìng）（设（shè）为（wéi）d0）用于冒（mào）口计算。冒口补缩铸件是有一（yī）定的（de）范围------叫有效补缩距（jù）离，设为L，对厚度（dù）为h的板状零件通常L=3~5h 。对棒状零件L=（25~30）√h 式子中（zhōng），h------铸件厚度（dù） 2．冒口（kǒu）尺寸的基本计算（suàn）方法 冒口计算的公式、图线、表格等有很多。介绍如下。 zui常（cháng）用（yòng）的方法是，冒口直径（jìng） D=d0+h 理由是假定冒口和铸件以相同的速度凝（níng）固，凝固（gù）过（guò）程是从铸（zhù）件的两（liǎng）个表面向内层进行，当铸件完全凝固终了，正好冒（mào）口凝固（gù）了（le）同样的厚度，这（zhè）时还剩下中（zhōng）间的空心的缩孔，体积正好等（děng）于补缩球的体积，这部分金属液在凝（níng）固过程中（zhōng）正好补缩进了铸件。 当铸件存（cún）在热节时（shí），可（kě）以（yǐ）把h换（huàn）成热节的直径T即可。 即D=do+T 。 另外设计冒口，还有（yǒu）个（gè）重（chóng）要的部位，就（jiù）是冒口颈（jǐng），所谓冒口颈就（jiù）是（shì）冒（mào）口（kǒu）和铸件的连（lián）接通道，冒口里的金属液都是经由（yóu）冒口颈补缩到（dào）铸件（jiàn）里的。所（suǒ）以对冒口颈的（de）截面是（shì）有要（yào）求（qiú）的，通（tōng）常取（qǔ）冒（mào）口颈的直径dj=（0.6~0.8）T 。 冒口高（gāo）度 H=（1.5~2.5）D 。 H的高度还应该考虑要高（gāo）于需要补缩（suō）部位的高度，否则就（jiù）成了反补缩了，铸件补缩了冒（mào）口，这是要避免的（de）。 3．其它计算方法（fǎ） 常用的（de）经（jīng）验计算方法还有不（bú）计算需要估算补缩的金属液，直接（jiē）将（jiāng）热节园的直径乘个系数得（dé）出冒（mào）口直径。例如 简单铸（zhù）件 D=（1.05~1.15）T 外形简单，热（rè）节比较（jiào）集中。 复杂（zá）铸件 D=（1.40~1.80）T 外（wài）形复杂，例如有（yǒu）许多筋条和铸（zhù）件的其余（yú）部分连接（jiē）。 中间（jiān）类型 D=（1.15~1.40）T 介于以上（shàng）两种之间。 铸造生产的条件千差万别，因（yīn）素太多，以至于所（suǒ）有的（de）计算公式都（dōu）是近似的有（yǒu）条件的。往往一个公（gōng）式（shì）不一定适用（yòng）于（yú）所有的（de）场（chǎng）合。所以（yǐ）公式中往往有取（qǔ）值范围较大的系数供用户结合本单位的情况选择。
+查看全文21 2020-04
型砂的配（pèi）制包括三个方面（miàn），即原（yuán）材料的（de）准备、型砂的混制和将混制好的（de）型砂调匀及松（sōng）砂等工艺环（huán）节。铸造生（shēng）产中所使用的型砂，有的是由回用砂加（jiā）适量的新砂、粘土和水经混合均匀（yún）配（pèi）制成（chéng）的，有（yǒu）的（de）全部是由新的材料配制（zhì）成的。为了确保新砂质量，所有的原材料都须根据（jù）技术要求经（jīng）验收合格后才能使用。为此，在配砂前都必须进行加工（gōng）准备（bèi）。 （1） 新砂 新砂在采购、运输过（guò）程（chéng）中常混有草根、煤屑及泥（ní）块等杂物，同时含有一定数量的分分（fèn）。潮湿的原砂（shā）不易（yì）过筛，配砂时不便于控制型砂的水分（fèn）。因此，除含水量低、用于手（shǒu）工造型的湿型砂可直接配制外，新砂（shā）在使用前必（bì）须进行烘干和过（guò）筛（shāi）。新砂的烘干用立式或卧（wò）式烘干滚（gǔn）筒（tǒng），也可（kě）采用（yòng）气流烘干的办法。常（cháng）用的筛砂设备有手（shǒu）工筛、滚筒筛和振动筛等（děng）。 （2） 粘土 刚开采（cǎi）的粘土往往（wǎng）含有较多的水分具多为块状，因此使用前必须烘干、破（pò）碎并磨成粘土粉（fěn），主要由专门的工厂（chǎng）进（jìn）行加工，包装万袋供（gòng）应。有的工厂事先将膨润（rùn）土（tǔ）或粘土与煤粉按比例（lì）制成（chéng）粘（zhān）土—煤（méi）粉粉浆，使粘土充分吸水膨胀，混砂时与原砂一（yī）起加入到混砂机里（lǐ）混合均匀。这种（zhǒng）做法可简化混砂操作，便于运输，改善劳动条件，提（tí）高型砂（shā）质量。但必（bì）须严格（gé）控制粉浆（jiāng）的含水（shuǐ）量，否则会影（yǐng）响型砂性（xìng）能。 （3） 附加物 煤粉（fěn）、硼配、氟化物和硫（liú）黄等附加物都必须粉碎、过筛后再使用。 （4） 旧砂 为了节省造型材料，降低铸件成本，旧砂应（yīng）回（huí）用（yòng）。旧砂在型砂所占（zhàn）比例很大，它对型砂的成分及性能有着（zhe）很大的影响。旧砂中常混有（yǒu）各（gè）种杂物，如钉子、铁（tiě）块和（hé）砂团等，在回用前必须进行处（chù）理，包括将砂（shā）块粉（fěn）碎（suì），用电磁分离器除去其中的铁质杂物然后（hòu）过筛（shāi），必要时进（jìn）行冷却。 在机械化程度（dù）高的铸造车间，型砂需求量大，周转速度很快，往往旧（jiù）砂的温度还比（bǐ）较高（gāo），有的回用砂温度高达60摄（shè）氏度以上，如果采用这种（zhǒng）型砂造型，容易（yì）粘附模样、芯盒及（jí）砂斗。由于型砂温度过高，会使水（shuǐ）分蒸发（fā）太快，使型砂性能不稳定，同（tóng）时影响铸件表（biǎo）面质（zhì）量，影响造型劳动生产（chǎn）率。因此必须在铸（zhù）件落砂、旧砂过（guò）筛、运输和混砂过程中加强通风冷却，降低（dī）型砂温度。 （5） 混砂 混砂的任务是（shì）将各种原（yuán）材料混合均匀，使粘结剂包覆在（zài）砂粒表面上，混砂的质量（liàng）主要取决于混砂工艺和混砂机的形式。 一、混砂机的形式。生产中（zhōng）常用的混砂（shā）设备有辗轮式、摆轮（lún）式和（hé）叶片式（shì）混砂机。辗轮式混砂（shā）机除有搅拌（bàn）作用（yòng）外，还有（yǒu）辗压（yā）搓揉作用，型砂的（de）质量（liàng）较好，但生产效率（lǜ）较低，主（zhǔ）要用来混制面砂和（hé）单一砂。摆式（shì）混砂机的生（shēng）产（chǎn）效率（lǜ）比（bǐ）辗轮式高几倍，且可边（biān）混砂边鼓风冷却（què），并有一定的搓揉作用，但型砂质量不如辗轮式混砂好，主要用于机械化程度（dù）高、生产量大的（de）铸造车间混制单一砂及背（bèi）砂。叶片式（shì）混砂机是一种（zhǒng）连续（xù）作业（yè）式的设备，各（gè）种原是否无误混砂（shā）机的一端进入（rù），混好（hǎo）的型砂从混砂机的另（lìng）一端出来，生（shēng）产（chǎn）效（xiào）率高（gāo）。叶片式混砂机（jī）有混（hún）合作用，但搓揉（róu）作用很（hěn）差，主要用于混制背砂（shā）和粘土含量低的（de）单（dān）一砂（shā）。 二、加（jiā）料顺序与（yǔ）混砂时间。混制粘土（tǔ）型（xíng）砂的加顺序一般是先加回用砂、原砂、粘土粉和附加物等干（gàn）料，干混（hún）均匀（yún）后（hòu）再加水湿混，均匀后（hòu）即可使用。如果型砂（shā）中含有（yǒu）渣油液（yè）以（yǐ）及其（qí）他液（yè）态粘（zhān）结剂（jì），则应（yīng）先加水将型砂混合均匀后再加入（rù）油类粘结剂（jì）。这种（zhǒng）先加干粉（fěn）后加水（shuǐ）的混（hún）砂加料顺序存在（zài）的缺点是，在混（hún）砂（shā）机的（de）辗盘边缘遗（yí）留一些粉料（liào），这些粉（fěn）料吸水（shuǐ）后粘附在（zài）混砂机壁上，直到混辗后（hòu）期或（huò）卸（xiè）砂时才脱（tuō）落下来，使（shǐ）型（xíng）砂里含有混（hún）合（hé）不均匀的粘土或煤粉团块，恶化了型砂性（xìng）能。同时干混（hún）时（shí）粉尘飞扬，劳动条件差。因此，有的工厂采用先在（zài）回用砂里加（jiā）水混合，然后加粘土及煤粉（fěn）混（hún）合均匀，zui后再加少量水分调节到所（suǒ）需要的含水量的混砂工艺。试验（yàn）结（jié）果表明，后面（miàn）这种加料顺序（xù）可缩短混砂时间，提（tí）高型（xíng）砂质量，改（gǎi）善劳动条件。 为了使各（gè）种原材料（liào）混合均匀，混砂时间不能太短，否（fǒu）则影响型砂性能，但混砂时间（jiān）也不（bú）宜（yí）过长。否则将（jiāng）使型砂（shā）温（wēn）度升（shēng）高，水分过多挥发（fā），型砂结成块状，性能（néng）变坏且（qiě）生产效率低。混砂时（shí）间主要根据（jù）混砂机（jī）的形式、粘（zhān）土含量（liàng）、对型砂性能要求等（děng）来决定。一般来说（shuō），粘土含量越多，对型砂质量要求越高，混砂时间越长。采用辗轮式混砂机混制（zhì）面（miàn）砂（shā）时（shí），混砂时间一般（bān）为6—12分钟（zhōng），北砂为（wéi）3—6分钟，单一砂为4—8分钟。 （6） 调匀 型砂的调匀又称（chēng）回性、渗匀，是指（zhǐ）将混好（hǎo）的型（xíng）砂在不失去水（shuǐ）分（fèn）的条件下放置一（yī）段时间（jiān），使水分均匀渗透到型砂中，让粘土充（chōng）分吸水膨胀，以提高型砂的（de）强度和透气性等性（xìng）能。调（diào）匀（yún）时间主要（yào）根据粘土种类（lèi）及加入量（liàng）而定。型砂中（zhōng）粘土含量（liàng）越多，原砂的颗粒越细，调匀时间（jiān）越长。调匀时间应适当，否则型砂性能难以满足（zú）要注。单一砂一般为2—3小时，面砂为（wéi）4—5小时。机械（xiè）化（huà）铸造厂间型砂调（diào）匀是在（zài）型砂（shā）调（diào）匀斗（dòu）里进行，非机械化的手工造型车间是将混好的型（xíng）砂（shā）堆放在轩间地面上，并用（yòng）湿（shī）麻袋覆盖进行调匀。 型砂（shā）经（jīng）混辗和调匀后会被压实，有的被压成团块（kuài）。如果采用这种型砂直接造型，型砂的坚实度不均匀，透气性等性（xìng）能差（chà）。因此，调匀后的型砂必须经松砂或过筛才能使用。在机械化的铸造车间一（yī）般采用（yòng）圆棒式或叶片（piàn）式松砂机（jī）进（jìn）行松（sōng）砂（shā）处理。在百机械化的手工造型车间（jiān），常用移动式松（sōng）砂机或用筛孔为5—8毫米的筛子过筛（shāi）。
+查（chá）看全文20 2020-04
覆膜砂铸造在铸造领域已有相当（dāng）长的历史（shǐ），铸件的产量也相当（dāng）大；但采用（yòng）覆膜砂（shā）铸造生产精密铸钢件时面临（lín）很多难（nán）题（tí）：粘砂（结疤）、冷隔（gé）、气（qì）孔。如何解决这些问（wèn）题有待于（yú）我们去（qù）进一步探讨。 一、对覆（fù）膜（mó）砂的（de）认识与了（le）解（覆（fù）膜砂属于有机粘结剂型、芯砂（shā）） （1）覆膜砂的特点：具有（yǒu）适宜的强度（dù）性能；流动性好，制出的（de）砂型、砂芯轮（lún）廓清晰（xī），组（zǔ）织致密（mì），能够制造出复杂（zá）的砂芯；砂型（xíng）（芯）表面质量好，表面粗糙度可（kě）达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可达（dá）CT7～CT9级；溃散性好（hǎo），铸件容易清理。 （2）适用范围：覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯（xīn），覆膜砂的型或（huò）芯（xīn）既可（kě）互相配合使用又可（kě）与其它砂（shā）型（芯（xīn））配合使用；不仅可以用（yòng）于金属型重力铸造或低压铸造（zào），也可以用于铁型覆砂铸造（zào），还可以（yǐ）用于热法离心铸造；不仅可以用于铸铁、非铁合金铸（zhù）件的生（shēng）产，还可（kě）以（yǐ）用（yòng）于铸钢件的（de）生产。 二、覆膜（mó）砂的制备 1．覆（fù）膜砂（shā）组成 一般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润（rùn）滑剂及特殊添加剂组成。 （1）耐火（huǒ）材料是构成覆（fù）膜砂的（de）主体。对耐火材料的（de）要（yào）求是：耐火度高、挥发物少（shǎo）、颗粒（lì）较圆整、坚实等。一般选用（yòng）天然擦（cā）洗硅砂。对硅砂的要求是（shì）：SiO2含量高（gāo）（铸铁（tiě）及非铁（tiě）合金铸件要求大于90%，铸钢件（jiàn）要求大于97%）；含泥量不大于0.3%（为（wéi）擦洗砂）--[水（shuǐ）洗砂含泥量（liàng）规定小于；粒（lì）度①分布在（zài）相邻3～5个筛号上（shàng）；粒形圆整，角形因素应不（bú）大于1.3；酸耗（hào）值不（bú）小于5ml。 （2）粘（zhān）结剂普遍采用酚醛树脂（zhī）。 （3）固化剂通常采用乌洛托品；润滑剂一（yī）般（bān）采用硬脂酸钙，其（qí）作用是防止覆（fù）膜砂结块，增加流动性。添加剂的主（zhǔ）要作用是改善覆膜砂（shā）的（de）性能（néng）。 （4）覆膜砂的基（jī）本配比（bǐ） 成分 配比（质量（liàng）分数，%）说明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原（yuán）砂重 ，乌（wū）洛托品（水溶液2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树（shù）脂（zhī）重（chóng），添加剂 0.1～0.5 占原砂（shā）重。 ２．覆膜砂的生（shēng）产工艺（yì） 覆膜砂的制备工艺（yì）主要（yào）有冷法覆膜、温法覆（fù）膜（mó）、热法覆膜三种，目前覆膜（mó）砂（shā）的生产（chǎn）几乎都是采用热覆膜（mó）法（fǎ）。热（rè）法覆膜工（gōng）艺是（shì）先（xiān）将原砂加热到一（yī）定（dìng）温度，然（rán）后分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸（suān）钙（gài）混合搅拌，经冷却破碎和筛分而（ér）成。由于配方的差异，混制工艺（yì）有（yǒu）所不同。目（mù）前国内覆膜砂生产线的种类很（hěn）多，手工加料的半自动生产线约有（yǒu）2000~2300条，电（diàn）脑控（kòng）制的全自动生产线也已经（jīng）有将近50条，有效提高了生（shēng）产效率和产品稳定性。例（lì）如xx铸造有限公司（sī）的自动化（huà）可视生产（chǎn）线（xiàn），其加料时间控（kòng）制精（jīng）确到0.1秒（miǎo），加热温（wēn）度控制精（jīng）确（què）到（dào）1/10℃，并且（qiě）可以通过视频时时观察（chá）混砂状态（tài），生（shēng）产效率达到6吨/小时（shí）。 ３．覆膜砂的主要产（chǎn）品类型 （1） 普通类覆膜砂 普通覆膜砂（shā）即传（chuán）统覆膜砂，其组成通常由石英砂（shā），热塑性酚醛树脂，乌洛托品（pǐn）和硬脂酸（suān）钙（gài）构（gòu）成，不加有关添加剂，其树脂加入量通常在一定强度要求（qiú）下相对较（jiào）高，不具备耐高（gāo）温，低膨（péng）胀、低发气等特性，适用于要求不高（gāo）的铸（zhù）件生产 （2） 高强（qiáng）度低发气类覆（fù）膜砂 特（tè）点：高强（qiáng）度、低膨胀、低发气、慢发气、抗氧（yǎng）化（huà） 简介:高（gāo）强度低发气覆膜砂是（shì）普通覆膜砂的更新换代产品，通过（guò）加入有关特性的“添加剂”和采用（yòng）新的配制工艺，使树脂（zhī）用量（liàng）大幅度下降，其强（qiáng）度比普通覆膜砂高（gāo）30%以上，发气（qì）量（liàng）显（xiǎn）著（zhe）降低（dī），并能（néng）延缓发气速（sù）度，能更好地适（shì）应铸件（jiàn）生产的需要。该类覆膜砂主要（yào）适用于铸铁（tiě）件（jiàn）中，中小铸钢、合金铸钢件的生产。目前该类覆膜砂有三个（gè）系列：GD-1高强度低发气覆（fù）膜砂；GD-2高强度低（dī）膨胀低发气覆膜砂；GD-3高强度低膨（péng）胀低（dī）发气（qì）抗氧化覆膜。 （3） 耐高温(类)覆膜砂(ND型) 特点：耐高温、高强度（dù）、低膨胀、低发气、慢发气、易溃散、抗氧化 简介:耐高温覆膜砂（shā）是通过特殊工艺配（pèi）方技术生产出的（de）具有优（yōu）异高温性能(高温下（xià）强度高、耐热时间长、热膨胀量小、发气（qì）量（liàng）低)和综合铸造（zào）性能的新型覆（fù）膜砂。该（gāi）类覆膜砂（shā）特别适（shì）用（yòng）于复杂薄壁精密的铸铁件（jiàn）(如汽车发动（dòng）机缸体、缸盖等)以及高要求的铸钢件(如集装箱角和火（huǒ）车刹车缓（huǎn）；中器壳件等)的生产，可有效消除粘砂、变形（xíng）、热裂和气孔等（děng）铸造缺陷。目前该覆膜（mó）砂（shā）有四个系列：VND-1耐高（gāo）温覆（fù）膜砂. ND-2耐高温低（dī）膨胀低发气覆膜砂 ND-3耐高温低膨（péng）胀低发气（qì）抗氧化覆膜砂 ND-4耐（nài）高温（wēn）高（gāo）强底低膨胀低发气覆膜 （4） 易溃散类覆膜（mó）砂 具有较好的强（qiáng）度，同时（shí）具有优异的低温溃散（sàn）性能，适用于生（shēng）产有色金属铸件。 （5） 其（qí）它特殊要求（qiú）覆膜砂（shā） 为（wéi）适应不同产品的需要，开发出了系（xì）列特（tè）种覆膜（mó）砂如：离心（xīn）铸造用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆（fù）膜砂、防粘砂、防脉纹、防（fáng）橘皮覆膜砂等。 三、覆膜砂（shā）制（zhì）芯主要工艺过程 加热温度200-300℃、固化时间30-150s、射砂压力0.15-0.60MPa。形状简单的砂芯、流动性好的覆膜（mó）砂可选用较低（dī）的射砂压（yā）力，细薄砂芯选择较低的加（jiā）热温度，加热温（wēn）度低时可适当（dāng）延长固化时（shí）间等。覆膜砂所使用的树脂（zhī）是（shì）酚（fēn）醛类树脂。制芯工艺的（de）优点（diǎn）：具有适（shì）宜的强（qiáng）度性能；流动性（xìng）好；砂（shā）芯表面质量（liàng）好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗（kàng）吸（xī）湿性强（qiáng）；溃（kuì）散性（xìng）好，铸件容易清理。 1、铸型（模具）温度（dù） 铸（zhù）型温度是影响壳（ké）层厚度及强度的主要因素之一,一般控制（zhì）在（zài）220～260℃,并根（gēn）据下列原则选定: （1）保（bǎo）证覆膜砂上的（de）树脂软化及（jí）固化（huà）所（suǒ）需的足够热量； （2）保证（zhèng）形成需要的壳厚且壳型（xíng）（芯）表面不焦化； （3）尽量缩短结壳及（jí）硬化时间（jiān），以提（tí）高生产率。 2、射砂压力及时间 射（shè）砂时（shí）间一般控制（zhì）在3～10s，时间（jiān）过（guò）短则砂型（芯）不（bú）能成型。射（shè）砂压力一（yī）般为0.6MPa左右；压（yā）力过低时，易造成射不足或疏松现象。3、硬化（huà）时间：硬化时间（jiān）的长短（duǎn）主（zhǔ）要取决（jué）于砂型（芯）的厚度与铸（zhù）型的温度，一般在60～120s左右。时间过短，壳（ké）层未完全固化则强度低；时间过长（zhǎng），砂型（芯）表面层易烧焦影响（xiǎng）铸件质量。覆膜砂（shā）造型（芯（xīn））工艺参数实（shí）例：序号（hào）图号 壳厚（hòu）（㎜） 重量（liàng）（㎏） 铸型（xíng）温度（℃） 射砂时间（s）硬化时间（s） 1 （导向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （阀体（tǐ））DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100 四、覆膜砂应用中（zhōng）存在的问（wèn）题及解决对策 制芯的（de）方法种类很多，总的（de）可以划分为热固性方法和（hé）冷固（gù）性（xìng）方法两（liǎng）大类（lèi），覆膜砂制芯（xīn）属于热（rè）固性（xìng）方法类。任何一种（zhǒng）制芯方法（fǎ）都有其自身的优点和缺点，这主要取决于（yú）产品的质量要求、复杂（zá）程度、生产（chǎn）批（pī）量、生产成本、产品（pǐn）价格等综合因素来（lái）决定（dìng）采用何（hé）种（zhǒng）制芯（xīn）方法（fǎ）。对铸件内腔表面质量要求高，尺寸精度要求高、形状复杂（zá）的（de）砂芯（xīn）采（cǎi）用覆膜砂制（zhì）芯是非常（cháng）有效的。例如（rú）：轿车发动（dòng）机气缸盖的进（jìn）排气（qì）道砂芯、水道砂芯、油（yóu）道砂芯，气（qì）缸（gāng）体（tǐ）的水道砂芯（xīn）、油（yóu）道砂（shā）芯（xīn），进气岐管、排（pái）气岐管的壳芯砂芯，液压阀的流道砂芯，汽车涡轮（lún）增压器气道砂（shā）芯等等。但是（shì）在覆膜砂使用中还常（cháng）遇到（dào）一些问（wèn）题（tí），这里仅就工作中（zhōng）的体（tǐ）会略谈一（yī）二。 1、覆膜砂的强度和发气（qì）量的确定（dìng）方法 在原砂质量和树脂质量（liàng）一定的前提下，影（yǐng）响覆膜（mó）砂强度的关（guān）键（jiàn）因（yīn）素主要取于酚（fēn）醛（quán）树（shù）脂的加（jiā）入量。酚醛树脂加入量多（duō），则强度就提高，但发气量（liàng）也增加，溃散性就（jiù）降低。因此在生产应用中一定要控制（zhì）覆膜（mó）砂的强度来减少发气量，提高溃（kuì）散性，在强度（dù）标准的制（zhì）订时（shí）定（dìng）要找到一个平衡点（diǎn）。这（zhè）个平（píng）衡点就是保证砂芯的表面（miàn）质量及（jí）在浇注（zhù）时不产生变形、不产生断芯前提下的强（qiáng）度。这样才能保证铸件的（de）表面质量和尺寸精度（dù），又可以（yǐ）减少发气量，减少铸造件气孔缺陷，提高砂芯的出砂性能。对砂芯（xīn）存放，搬（bān）运过程中可以（yǐ）采用工位器具、砂芯小车（chē），并在其（qí）上面铺（pù）有（yǒu）10ｍｍ～15ｍｍ厚的海（hǎi）绵，这样可以减少（shǎo）砂（shā）芯的损耗率。 2、覆膜砂（shā）砂芯的存放期 任何砂（shā）芯都会吸湿，特别是南方地区空气相对湿度大，必须对砂芯存放期在（zài）工艺文件上加以规定，利用精益生产先进先出的生（shēng）产方（fāng）式减少砂芯的存放量和存放（fàng）周（zhōu）期。各企业应结合自己的厂房条件和（hé）当（dāng）地的气候条件（jiàn）来确定砂芯的存放周期。 3、控制（zhì）好覆膜砂的供货质量 覆膜砂进厂时必须附有（yǒu）供应商的（de）质量保证资料（liào），并且企业根据抽（chōu）样（yàng）标准进行检（jiǎn）查，检（jiǎn）查合格后方可入库。企业取样检测（cè）不合格时由（yóu）质保（bǎo）和（hé）技术部门做（zuò）出处理结果，是让步接受或向（xiàng）供（gòng）应商（shāng）退货（huò）。 4、合格的覆膜砂在制芯时发现（xiàn）砂芯断裂变形 制芯（xīn）时砂芯的断裂（liè）变形通常会认为覆膜砂强度低造成的。实际上砂芯断（duàn）裂（liè）和变（biàn）形（xíng）会涉及到（dào）许多生产过程。出现不正常情况，必须要查（chá）到真正的（de）原因才能（néng）彻底解决（jué）。具体原因如下： （１）制芯时模具的温度（dù）和留（liú）模时间，关系（xì）到（dào）砂芯结壳（ké）硬（yìng）化厚度是否满足工艺（yì）要求。工艺上所规定的（de）工艺参数都需要（yào）有一个范围，这个范（fàn）围需靠操作人员的技能来进行调（diào）整。在模具温度（dù）上（shàng）限时留模时间可以取（qǔ）下限，模具温（wēn）度在下限时留模时（shí）间取上限。对操作人员需要（yào）不断地培训（xùn）提高操作技能。 （２）制芯时在模具上会粘有酚醛（quán）树（shù）脂和砂粒，必须进（jìn）行（háng）及时清理并喷上脱模剂，否则会越（yuè）积越多（duō）开模时会把砂芯拉断或变形。 （３）热芯盒模（mó）具静模上的弹簧顶杆，由于长期在高温状态（tài）下工作会产生弹性失效而造成砂芯断（duàn）裂（liè）或变形。必须及时（shí）更换弹簧。 （４）动模（mó）和静模不平行或不在同一中心（xīn）线上，合（hé）模时在油缸或（huò）气缸的压力作用下，定位销前端（duān）有一段（duàn）斜度，模具（jù）还是会合紧，但（dàn）在开模时动（dòng）模和（hé）静模仍会恢复到（dào）原始状态使砂芯断（duàn）裂或变形。在这种情况下（xià）射砂（shā）时会跑砂，砂（shā）芯的尺寸会变大。解决对（duì）策是及时调整模具的平行度（dù）和同轴度。 （５）在壳（ké）芯机上（shàng）生产空（kōng）心（xīn）砂芯时，从砂芯中倒出尚未硬（yìng）化的覆膜（mó）砂需要重新使（shǐ）用时，必须进行过（guò）筛并（bìng）未（wèi）用过（guò）的覆膜砂按３：７比例混（hún）合后使（shǐ）用，这（zhè）样才能保证壳芯砂（shā）芯的表面质量（liàng）和砂（shā）芯强度（dù）。
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什么叫（jiào）淬火（huǒ）？ 钢的淬火（huǒ）是将钢加热到临（lín）界温度（dù）Ac3（亚共析（xī）钢（gāng））或Ac1（过共析（xī）钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大（dà）于临界冷却速度的冷（lěng）速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马（mǎ）氏（shì）体（或贝（bèi）氏体）转变的热处理工（gōng）艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快（kuài）速（sù）冷却过程的热处理（lǐ）工艺称为淬火。 淬火的目的（de）： 1）提高（gāo）金（jīn）属成材或零件的机械性能。例如：提高工具、轴承（chéng）等的硬度和耐磨性（xìng），提（tí）高弹簧（huáng）的弹性极（jí）限（xiàn），提（tí）高轴类零件的综合（hé）机械性能等。 2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能（néng）。如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁（cí）性等（děng）。 淬火（huǒ）冷却（què）时，除需合理选用淬火介质外，还要（yào）有（yǒu）正（zhèng）确的淬火方法，常用（yòng）的淬火方（fāng）法，主要有单（dān）液淬火，双液淬火，分级淬火（huǒ）、等温淬火，局部淬火等。 钢铁工件（jiàn）在淬火后具有以下特点： ① 得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即（jí）不稳（wěn）定）组织。 ② 存在较大（dà）内应力。 ③ 力学性能不能满足要求。因此，钢铁工件（jiàn）淬火后一般都（dōu）要经过回（huí）火 什么叫回火？ 回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某（mǒu）一温度，保温一（yī）定时间（jiān）后，以（yǐ）一定（dìng）方式冷（lěng）却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一（yī）种（zhǒng）操（cāo）作，通常（cháng）也是工件进行热（rè）处理的zui后一道工序，因（yīn）而把淬火和回（huí）火的联（lián）合工艺称为（wéi）zui终处理。淬火（huǒ）与回火的主要目的（de）是： 1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在（zài）着很大的应力（lì）和（hé）脆性（xìng），如（rú）没有（yǒu）及时回火往往（wǎng）会（huì）产生变形甚至（zhì）开（kāi）裂。 2）调（diào）整（zhěng）工件的机（jī）械（xiè）性能，工件淬火后，硬度（dù）高，脆性大（dà），为（wéi）了满足各种工件（jiàn）不同的性能要求，可以（yǐ）通过（guò）回火来调整（zhěng），硬（yìng）度，强度，塑性（xìng）和韧（rèn）性。 3）稳定工件（jiàn）尺寸。通过回火可使金相（xiàng）组织（zhī）趋于（yú）稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生（shēng）变形。 4）改善某些合金钢的切削性能（néng）。 回火（huǒ）的作用在于： ① 提高组织稳定（dìng）性，使工件（jiàn）在（zài）使用过（guò）程中不再发生组织（zhī）转变，从而使工件几何尺寸和性能保（bǎo）持稳定。 ② 消（xiāo）除内应力，以便改善工件的（de）使用性能（néng）并稳定工件几何尺寸。 ③ 调整钢（gāng）铁的力（lì）学性（xìng）能以满足使用要求。 回火之所以具有这些作用，是因为（wéi）温度升高时，原子活动能力（lì）增强，钢铁中的（de）铁、碳和其他合（hé）金元素的原（yuán）子可以较快地进行扩散，实现原子的（de）重新排列（liè）组合，从而使不稳定的不平衡组织（zhī）逐步转变为稳定的平衡组（zǔ）织（zhī）。内（nèi）应力的（de）消（xiāo）除还与（yǔ）温度升高（gāo）时金属强度降低有关。一般钢铁回火（huǒ）时（shí），硬度和强度下降，塑性提高。回火温度（dù）越高，这（zhè）些力学性能的变化越大。有些合金元素含量（liàng）较高（gāo）的合金钢，在某一温度范围（wéi）回火时，会（huì）析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和（hé）硬（yìng）度上升。这（zhè）种（zhǒng）现（xiàn）象称为二次（cì）硬化。 回火（huǒ）要求：用途（tú）不同的工（gōng）件（jiàn）应在不（bú）同温度下回火，以满足使用中的要求。 ① 刀具、轴承、渗碳（tàn）淬（cuì）火零件、表面淬火零（líng）件通常在250℃以下进行低温回火（huǒ）。低温回火后硬度变（biàn）化（huà）不大，内应力减小，韧性（xìng）稍有提高。 ② 弹簧在350～500℃下中温回火，可获得较高（gāo）的弹性和必要的韧性。 ③ 中（zhōng）碳（tàn）结构钢制作的零件通常在（zài）500～600℃进行高温回火（huǒ），以获得（dé）适宜的（de）强度与韧性（xìng）的良好配合。 钢（gāng）在300℃左右（yòu）回火时，常使其脆性增大，这（zhè）种现（xiàn）象称为首类回火脆（cuì）性。一般（bān）不应在这个温度（dù）区间回火。某（mǒu）些中碳合（hé）金结构钢在（zài）高温回火后，如（rú）果缓慢冷至室温，也易（yì）于变脆（cuì）。这种现象称为第二类回火脆性。在钢中加入钼，或（huò）回火时在油或水中冷却，都可以（yǐ）防止第（dì）二类回火脆性。将第二类（lèi）回火脆性的钢重（chóng）新加（jiā）热（rè）至原来的回火温度（dù），便可（kě）以消除这种脆性。 在生产（chǎn）中，常根据对（duì）工件性能（néng）的要求（qiú）。按加热（rè）温度的（de）不（bú）同，把回火分为低温（wēn）回火，中温回火，和高温回火。淬（cuì）火和随后的高温回火相结合的热处（chù）理工艺称（chēng）为调（diào）质，即在具有高度强度的同时（shí），又有好的塑性韧性。 1、低温回（huí）火（huǒ）：150-250℃ ，M回，减少内应力和脆性，提高塑韧性，有较（jiào）高（gāo）的硬（yìng）度和耐磨性（xìng）。用于（yú）制作（zuò）量具、刀具（jù）和滚动轴承（chéng）等。 2、中温回火：350-500℃ ，T回（huí），具有较高的（de）弹性，有（yǒu）一定的塑性和硬（yìng）度。用于制作（zuò）弹簧（huáng）、锻模（mó）等（děng）。 3、高温（wēn）回火：500-650℃ ，S回，具有（yǒu）良好的综合力（lì）学（xué）性能。用于制作齿（chǐ）轮、曲轴等（děng）。 什（shí）么是正火? 正火是—种（zhǒng）改（gǎi）善钢材韧性的（de）热处理（lǐ）。将钢构件加热到Ac3温度以上30〜50℃后，保温（wēn）一段时间出（chū）炉空冷。主要特点是（shì）冷却速度快于（yú）退火而低于淬火，正火时（shí）可在稍快的冷（lěng）却中（zhōng）使钢材的结晶（jīng）晶粒细化，不但可得到满（mǎn）意的强（qiáng）度，而且（qiě）可以明显（xiǎn）提高韧性(AKV值），降（jiàng）低构件的开裂倾向。—些低合金热轧钢板、低（dī）合金钢锻件与铸造件经（jīng）正火处（chù）理后，材料的综（zōng）合力学（xué）性（xìng）能（néng）可以（yǐ）大大改善，而且也改善了切削性能。 正火有以下（xià）目的和用途： ① 对亚共析钢，正火用以消除铸、锻（duàn）、焊件的过（guò）热粗晶（jīng）组（zǔ）织和（hé）魏氏（shì）组织，轧（zhá）材中的带（dài）状组织；细（xì）化晶粒；并可作为淬火前的（de）预先（xiān）热处理。 ② 对过共析钢，正火可（kě）以（yǐ）消除网状二次渗碳（tàn）体，并（bìng）使（shǐ）珠光体细化，不（bú）但（dàn）改善机械（xiè）性能，而且有利于以后（hòu）的（de）球化退火。 ③ 对低碳深（shēn）冲薄钢（gāng）板（bǎn），正火可以消除（chú）晶界（jiè）的游离渗（shèn）碳体，以改善（shàn）其深冲性能（néng）。 ④ 对低碳钢和低碳低（dī）合金（jīn）钢，采用正火，可得到较多的细片状珠光体组织，使硬度增（zēng）高到HB140-190，避免（miǎn）切（qiē）削（xuē）时的“粘（zhān）刀”现象，改善切削加工性（xìng）。对中碳钢，在既可用正火又可（kě）用退火（huǒ）的场合下，用正火更为经济和方便。 ⑤ 对普通中碳结构钢，在力学性能要求不高的场（chǎng）合下，可（kě）用正火代替淬火加高温回火，不（bú）仅操作简便，而且（qiě）使钢材的组织和尺寸稳定（dìng）。 ⑥ 高温（wēn）正火（huǒ）(Ac3以（yǐ）上150～200℃)由（yóu）于高（gāo）温（wēn）下扩散速度较高,可以减少铸件和锻件的成分偏（piān）析（xī）。高温正火后的（de）粗大晶（jīng）粒（lì）可通过（guò）随（suí）后第二次（cì）较低（dī）温（wēn）度的正火予（yǔ）以细化。 ⑦ 对某些（xiē）用（yòng）于汽轮（lún）机（jī）和锅炉的低、中（zhōng）碳合金（jīn）钢，常采用正火以获得贝氏体组织，再经高（gāo）温回火，用于400～550℃时具有（yǒu）良（liáng）好的抗蠕变能（néng）力。 ⑧ 除（chú）钢件（jiàn）和（hé）钢材（cái）以外，正火还广泛用于球（qiú）墨（mò）铸铁热处（chù）理，使其获得珠光体基体（tǐ），提高球墨铸铁（tiě）的强度。 由于正火的特点（diǎn）是空（kōng）气冷却，因而环（huán）境气温、堆放方式、气流及（jí）工（gōng）件尺寸对正火后的组（zǔ）织和性（xìng）能均有影响（xiǎng）。正火组织还可作为合金钢的一种分（fèn）类方法。通常根（gēn）据直径为25毫米的试样加热到900℃后,空冷得到（dào）的组织，将合金钢分为珠光（guāng）体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。 什么是（shì）退火？ 退火是将金属缓慢加热到一定温度（dù），保持足够时（shí）间（jiān），然后以适宜速度冷却的一种（zhǒng）金属热处理工艺。退（tuì）火热处（chù）理分（fèn）为完全退火，不完（wán）全退火和去应（yīng）力退（tuì）火。退火材料的力学（xué）性能可以用拉伸试验来检测（cè），也可以用硬度试验来检测。许多（duō）钢（gāng）材（cái）都是以（yǐ）退火热处理状态供货的，钢材硬度检（jiǎn）测可以采用（yòng）洛（luò）氏硬度计，测试HRB硬度，对于较薄的钢板（bǎn）、钢（gāng）带以及薄壁钢管，可以（yǐ）采用（yòng）表面洛氏硬度计（jì），检测（cè）HRT硬度（dù）。 退火的目的（de）在于： ① 改善（shàn）或消除钢铁在铸造、锻（duàn）压（yā）、轧（zhá）制和焊接过程中所造成（chéng）的（de）各种组织缺陷以及（jí）残余应力，防止工件（jiàn）变形、开裂。 ② 软（ruǎn）化工件（jiàn）以便进行切削加工（gōng）。 ③ 细（xì）化晶粒，改善组织以（yǐ）提高工件的机械（xiè）性能（néng）。 ④ 为zui终热（rè）处（chù）理（淬火、回火）作好组织（zhī）准备。 常用的退火工（gōng）艺有： ① 完（wán）全退火。用以细化中、低碳钢经（jīng）铸造、锻（duàn）压和焊接后出现的力学性（xìng）能不佳的粗大过热组织。将工（gōng）件加（jiā）热到铁素（sù）体全部转（zhuǎn）变为奥氏（shì）体的温（wēn）度以上30～50℃，保温一段（duàn）时间，然后（hòu）随炉缓慢冷却（què），在冷（lěng）却过程中（zhōng）奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。 ② 球化退（tuì）火（huǒ）。用以降低（dī）工具钢（gāng）和轴承钢（gāng）锻压后的偏高（gāo）硬度。将工件加热（rè）到（dào）钢开（kāi）始形成奥氏体的温度以上20～40℃，保温后（hòu）缓慢（màn）冷却，在冷（lěng）却过程中珠光体中的片（piàn）层（céng）状（zhuàng）渗碳体（tǐ）变（biàn）为（wéi）球状，从而降低了硬度。 ③ 等温退火。用以降低某（mǒu）些镍、铬含量较高的合金（jīn）结（jié）构钢的高硬度，以进行切削加工（gōng）。一般先以较快速度（dù）冷却到奥氏体zui不稳定的温度，保温适当时（shí）间，奥（ào）氏体转（zhuǎn）变为托氏体或索（suǒ）氏体，硬（yìng）度即（jí）可降低。 ④ 再（zài）结晶退火。用以消（xiāo）除金属（shǔ）线材、薄板（bǎn）在冷拔、冷轧（zhá）过程中的硬化现象（硬度升高、塑（sù）性下降（jiàng））。加热（rè）温度一般为钢开（kāi）始形成奥氏体的温度（dù）以下50～150℃ ，只有这样才能（néng）消除加工硬化（huà）效（xiào）应使（shǐ）金属（shǔ）软化。 ⑤ 石墨化退火。用以使含（hán）有（yǒu）大（dà）量渗碳体的铸铁变成塑性良好（hǎo）的可锻铸铁。工艺操作是将（jiāng）铸件加（jiā）热到950℃左右，保（bǎo）温一定时间后适当冷却，使渗碳体分解形（xíng）成团絮状石墨。 ⑥ 扩散退火。用以使（shǐ）合金铸件（jiàn）化学成（chéng）分均匀化，提高其（qí）使用（yòng）性（xìng）能。方法是（shì）在（zài）不（bú）发（fā）生熔（róng）化的前提下，将铸件（jiàn）加热到尽可能高的温度（dù），并长时间保温（wēn），待合金中各（gè）种元素扩散趋于均（jun1）匀分（fèn）布后缓冷。 ⑦ 去应力（lì）退（tuì）火。用以消除钢铁铸（zhù）件和（hé）焊接件的内（nèi）应（yīng）力。对于钢铁制品加（jiā）热后开始形（xíng）成奥氏体的温（wēn）度（dù）以（yǐ）下100～200℃，保温后在空气中冷却，即可消除内应（yīng）力。
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一、变形的原因 钢的变形主（zhǔ）要原因是钢中存在内应力（lì）或者外部施加的（de）应力。内（nèi）应力是因温度分布不均匀或者相变（biàn）所（suǒ）致（zhì），残余应力也（yě）是（shì）原因之（zhī）一。外（wài）应力引起的变（biàn）形（xíng）主要是由于（yú）工件自重而造成的（de）“塌陷”，在特殊情况下也应考虑碰撞被加热的工件，或者（zhě）夹持（chí）工具夹持所引起（qǐ）的凹（āo）陷等。变形包（bāo）括（kuò）弹（dàn）性（xìng）变形和（hé）塑性（xìng）变形两种（zhǒng）。尺寸变化主要是基于组织（zhī）转变，故（gù）表（biǎo）现出同样的膨胀和收缩，但当工（gōng）件上有孔穴或者复杂形状工件，则将导致附加（jiā）的变（biàn）形。如果（guǒ）淬（cuì）火形（xíng）成大量马氏（shì）体（tǐ）则发生（shēng）膨（péng）胀，如果产生大量（liàng）残余奥氏体则相应的要收缩。此外，回火时一般发生（shēng）收缩，而（ér）出现二次硬化现象（xiàng）的合（hé）金钢则发生膨胀，如果进（jìn）行深冷处理，则由（yóu）于残余奥（ào）氏体的马氏体化而进一步（bù）膨胀，这（zhè）些组织的比容（róng）都（dōu）随着（zhe）含碳量的增加而增大，故含碳量增加也使尺寸变化（huà）量增大。 二、淬火变形（xíng）的主要（yào）发（fā）生时段 1.加热过程：工件在（zài）加（jiā）热过程中，由于（yú）内应（yīng）力逐渐释放而产生变（biàn）形。 2.保温过程：以自重塌陷变形为主，即（jí）塌陷弯曲。 3.冷却过程：由于不均匀冷却和组（zǔ）织转（zhuǎn）变而至变形。 三、加热与变（biàn）形 当加热大型（xíng）工件（jiàn）时（shí），存在残余应力或者加热不均匀，均可（kě）产生变形。残余应力主（zhǔ）要来源于加工过程。当存在这（zhè）些应力时，由于随着温（wēn）度的升高，钢的（de）屈服强度逐（zhú）渐下降，即使（shǐ）加（jiā）热很均匀（yún），很轻微的应力也会导致（zhì）变形。 一般，工件的外缘部位残余应力较（jiào）高，当温度的上（shàng）升从（cóng）外部开始进行时，外缘部位变（biàn）形较大，残余应力引起（qǐ）的变形包括弹性变形和塑性变（biàn）形两种。 加热时产生（shēng）的热（rè）应力（lì）和想变（biàn）应（yīng）力都是导致变形的（de）原（yuán）因。加热速（sù）度越快、工件尺寸越（yuè）大（dà）、截面变化越（yuè）大，则加热变（biàn）形越大。热应力取决于温度的不均（jun1）匀分布程度和温度梯度，它们都是导致（zhì）热膨胀发（fā）生（shēng）差异的（de）原因（yīn）。如果热应力高于材料的高温屈服点，则引（yǐn）起塑（sù）性变形，这种塑性变形就表现为“变形（xíng）”。 相变（biàn）应力主（zhǔ）要源于相变的不（bú）等时性，即材料一部分发生相变，而其（qí）它部分还未发生相变时产生（shēng）的（de）。加热时材（cái）料的组织转变（biàn）成奥氏体发生体积收缩（suō）时可出（chū）现塑性变形。如果（guǒ）材料（liào）的各部分同（tóng）时发生相同的（de）组织转变，则不产生应力。为此，缓慢（màn）加热可以适当降低加热（rè）变形，zui好采用（yòng）预热（rè）。 此外，由（yóu）于加热中因自重而出现“塌陷”变形的（de）情况（kuàng）非常多（duō），加热温度越高，加热时（shí）间越（yuè）长（zhǎng），“塌陷”现（xiàn）象越严重。 四（sì）、冷却与变（biàn）形 冷却不均时将产（chǎn）生热应（yīng）力导致变形发生。因工件的外缘和内（nèi）部存在冷却速度差异，该热（rè）应（yīng）力是不可避免的，淬火情况下，热应力与组织应力叠加，变（biàn）形更为复杂。加之组织的不均匀、脱碳等（děng），还会导致相变点出现差异，相变的膨胀（zhàng）量也有所不同。 总之，“变形”是相变应（yīng）力和热应力共同（tóng）所致，但并非全（quán）部应（yīng）力（lì）都消耗在（zài）变形上，而是一部分作为（wéi）残余应力存在于工件（jiàn）中，这种应力就是导致时效变形（xíng）和时效裂纹（wén）的原因（yīn）。 因（yīn）冷却而导致的变（biàn）形表现为以（yǐ）下几（jǐ）种形式： 1.件急冷初期，急冷的（de）一侧凹陷（xiàn），然后转为凸起，结果快冷的一面凸起，这种情况属于（yú）热应力引起的（de）变形大于相变引起的变形。 2.由热应力所引起的变形是钢（gāng）料趋于球形化，而由相变应力所引（yǐn）起的变形（xíng）则使之（zhī）趋于绕线轴（zhóu）状（zhuàng）。因（yīn）此（cǐ）淬（cuì）火（huǒ）冷却所（suǒ）致的（de）变形表现为两者的结合，按照淬（cuì）火方式的不同，表（biǎo）现出不同的变（biàn）形。 3. 仅对内孔（kǒng）部（bù）分淬（cuì）火时，内孔收缩（suō）。将整个环（huán）形（xíng）工件加热整（zhěng）体淬火时，其（qí）外径总是增大，而内径则根据（jù）尺寸的不同时涨时缩，一（yī）般内径大时（shí），内孔涨（zhǎng）大，内径小时，内孔收缩 五、冷处（chù）理（lǐ）与变形 冷处理促进马氏体（tǐ）转变，温度较低（dī），产生的（de）变形（xíng）比（bǐ）淬火冷（lěng）却要小，但此时产生（shēng）的应（yīng）力（lì）较大，由于残（cán）余应力（lì）、相变应（yīng）力和热应力等的叠加容易导致（zhì）开裂。 六、回火与变形 工件在（zài）回火过程中由（yóu）于内应力（lì）的（de）均匀化、减（jiǎn）小甚（shèn）至消失，加上组织发生变化，变形趋于减（jiǎn）小，但同时，一旦出现变（biàn）形，也是很难矫正的（de）。为了矫（jiǎo）正这种（zhǒng）变形，多（duō）采用加压回火（huǒ）或喷丸硬（yìng）化等方法。 七（qī） 、重复淬火（huǒ）与变形 通（tōng）常情况下，一次（cì）淬火后的工（gōng）件未经过中间退火（huǒ）而进行重复淬火，将增大变形。重（chóng）复（fù）淬火（huǒ）引起的变形，经过重（chóng）复淬火，其变形累加而趋于球状（zhuàng），容易产生龟裂（liè），但（dàn）形状相对稳定了（le），不再（zài）容易（yì）产生变形（xíng）了（le），因此（cǐ）重复淬火前应增加中间退火，重（chóng）复淬火次数应小于（yú）等于2次（不（bú）含初（chū）次淬火）。 八、残余应力与变形 加热过程中（zhōng），在450℃左右，钢由弹（dàn）性体转变为（wéi）塑性体，因此很容易呈上升塑性（xìng）变形。同时，残余应力在（zài）约高于此温度时也将因再结（jié）晶而消失（shī）。因此（cǐ），快速加热时，由于工件内外部存在温（wēn）度差，外部达到450℃变成了塑性区，受而（ér）内部（bù）温度较低（dī）处存在残余（yú）应力作用（yòng）而发生变形，冷却后（hòu），该区域（yù）就是出现（xiàn）变（biàn）形的地方。由于（yú）实际生产过（guò）程中，很难实现均匀、缓慢加（jiā）热，淬火前进行（háng）消（xiāo）除应力退火是非常重要的（de），除了通过加热消（xiāo）除应力外，对（duì）于大型零件（jiàn）采用（yòng）振动消（xiāo）除应力也是有效的（de）。
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球墨铸铁（NodularCastIron）是一种具有优良力学性（xìng）能的金属材料，通（tōng）过（guò）在铁液中加入球化剂和孕育剂，让石墨呈球状形核并长大而获得。20世纪40年代（dài），现代球墨铸铁（tiě）由美国国（guó）际锡公司(INCO)青年科研人（rén）员K.D.Millis首（shǒu）先（xiān）研（yán）究成功。球（qiú）墨铸（zhù）铁（tiě）在力学（xué）性能、物理（lǐ）性能（néng）、工艺（yì）性能、使用性能上具有独特的优势（shì），生产工艺简单，成本低（dī）廉（lián），在机械、冶（yě）金、矿山、纺织、汽车及（jí）船舶等领域应用广泛（fàn）。 生产球墨铸铁时夹（jiá）渣是zui常（cháng）见（jiàn）的缺陷（xiàn），其多（duō）出现（xiàn）在铸件浇注位置的上平面或（huò）型芯上表面部位。夹（jiá）渣缺陷严重（chóng）影响（xiǎng）铸件的力学（xué）性能，特别是韧（rèn）性（xìng）和屈服强度，导致承压部位（wèi）发生渗漏。 笔者所在单位生产的（de）一种发电（diàn）设备铸件（jiàn）前期经常（cháng）出（chū）现铸（zhù）件（jiàn）夹（jiá）渣缺陷而（ér）报废（fèi），针对此缺陷进行（háng）了改进。 1.原工艺及缺陷状况 铸件重（chóng）量为4500kg，材料（liào）为QT400-18，呋喃树脂（zhī）自硬砂造型。采用（yòng）15t/h工频电炉熔炼，化学（xué）成分为：wC＝3.5%~3.7%，wS＝2.2%~2.7%，wMn＝0.3%~0.47%，wP≤0.06%，wS≤0.2%，浇注温度（dù）为1350~1380℃。浇注系统（tǒng）采（cǎi）用半（bàn）封（fēng）闭式、横浇道在分型面的环（huán）形（xíng）底注工艺，内浇道为4道φ35mm的陶瓷（cí）管，直浇道为φ80mm，横浇道截面为：70/80mm×100mm，截面比为（wéi）：F直：F横（héng）：F内=1∶2.99∶0.77，工（gōng）艺方（fāng）案如图1所示（shì）。这样设计（jì）出来的铸件缺陷主要为夹（jiá）渣，位置（zhì）在（zài）法兰背面和（hé）轴承（chéng）上表面（miàn），形状不规（guī）则，无金属光（guāng）泽（zé），用渗透液或磁粉检测，有时（shí）用肉（ròu）眼即可发现，如图2所示。图1 工（gōng）艺方（fāng）案图2 夹渣缺陷分布 2.缺陷原因分析（xī） （1）熔炼或球化处理后，加入的熔剂（jì）和形成的熔渣在浇注时随金属液一（yī）起（qǐ）注入型腔（qiāng）。 （2）金属液在浇注过程中（zhōng）镁、稀（xī）土、硅、锰、铁等二次氧化，产（chǎn）生的金属（shǔ）氧化物和硫化物、游（yóu）离石墨等上浮到（dào）铸件上表面或滞（zhì）留在（zài）铸件（jiàn）内的死角和砂芯（xīn）下表面等处。 原工（gōng）艺该铸件的浇注压头为2.5m，铁（tiě）液从浇（jiāo）口杯进入（rù）浇注系统后，直接（jiē）由内浇（jiāo）道底返进入底法兰，进流速度（dù）大，约0.7m/s，进入型腔的铁液紊流严（yán）重，且（qiě）严（yán）重（chóng）卷气，因此铸件表面（miàn）出现大（dà）量（liàng）的（de）渣，造成该产品的废品率超过10%。 （3）由（yóu）于含硫量（liàng）过高，使（shǐ）金属液（yè）含有大量硫化物，浇注后在铸件内部形成渣。 （4）金属液中各（gè）组元（碳（tàn）、锰、硫（liú）、硅、铝、钛（tài））之间或这些组元（yuán）与（yǔ）氮、氧之（zhī）间发（fā）生化学反应，其（qí）氧化物（wù）与炉衬、包衬、砂型壁或涂料之间发生界面反应（yīng）形成（chéng）夹渣。 3.改（gǎi）进方案 （1）熔炼时对（duì）原材料进（jìn）行分（fèn）拣（jiǎn），保证干燥、清洁、无锈蚀。 （2）提高铁液出炉温度和球化（huà）处理（lǐ）温度，对浇包进行充分烘烤。 （3）金属（shǔ）液（yè）在浇包内应静置一段时间，以利于渣上浮。 （4）降低原（yuán）铁液含硫量，在（zài）保证球化（huà）前（qián）提下，尽可能减少球墨铸铁的残留镁含（hán）量（liàng）。 （5）浇（jiāo）注系统改进。为（wéi）保证铁（tiě）液在充填型腔的过程中平稳、流畅（chàng），按（àn）大孔（kǒng）出流理论（lùn）对浇注系统（tǒng）进（jìn）行了改进，如图3所（suǒ）示。采用开放式（shì）浇（jiāo）注系统（tǒng），通（tōng）过增大进流截面降低进流速度。铸件（jiàn）整体分散进流，快速（sù）充（chōng）型，保证浇口杯、直（zhí）浇道及时充满。图3 改（gǎi）进（jìn）后的浇注系统 该铸件重4500kg，浇（jiāo）注重量6000kg，根据相（xiàng）关公式计算的浇注时（shí）间为60s，阻流截面（miàn）积为52cm2，即设计的开放式浇（jiāo）注系统（tǒng）的直浇道截面（miàn）积为52cm2。按（àn）照标准的陶瓷管，则选择φ80mm的陶瓷（cí）管，截面积是50.24cm2，按照推荐的浇注系统比例，设计的横浇（jiāo）道截面形状（zhuàng）是矩形（9cm×6cm），则面积是108cm2，内浇道是13道φ35mm的陶瓷管（guǎn），截面积是125cm2，则zui终的截面（miàn）比是（shì）F直：F横：F内=1∶2.15∶2.49。 根据上面计算（suàn）的（de）参数计算得（dé）进流速度为0.28m/s，进流速度降低很多，是原工（gōng）艺进流速度（dù）的40%。充（chōng）型平（píng）稳，避免紊流（liú），大大降（jiàng）低了铁液二次氧化的机会，从而（ér）可以（yǐ）减少夹（jiá）渣缺陷。 4.改进后验（yàn）证 采用以上措施（shī）连续生产15件，铸件（jiàn）没（méi）有再出现法兰（lán）和轴承（chéng）上（shàng）表面部位夹渣缺陷，改进有效。类似的方法在其他（tā）产品（pǐn）上运用（yòng），也有明显效果（guǒ）。 5.结语 大（dà）型球（qiú）墨铸铁件（jiàn）易于在浇注位（wèi）置上（shàng）表面以及铁（tiě）液（yè）流动（dòng）的一些死角区域产生（shēng）夹渣缺陷，这些缺陷可以（yǐ）通过（guò）熔炼控制（zhì）和（hé）浇注系（xì）统的改进来解决。浇注系统形式以及参数选择（zé）应能保证铁液平稳充型，为（wéi）此浇注系统各（gè）组成部分面积、浇（jiāo）注时间需按照内浇道低速进流、铸件整（zhěng）体快速充满的原则来计算。
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热（rè）处理工艺中淬火（huǒ）的（de）常用方法有十种，分别是（shì）单介质（zhì）(水、油、空气)淬火（huǒ）;双介质（zhì）淬火（huǒ）;马氏体分级（jí）淬（cuì）火;低（dī）于（yú）Ms点的（de）马氏体（tǐ）分级淬火法;贝氏体等（děng）温淬火（huǒ）法;复（fù）合淬（cuì）火法;预冷等温淬（cuì）火（huǒ）法;延（yán）迟冷（lěng）却淬火法（fǎ）;淬火自回火法;喷射（shè）淬火法（fǎ）等。 一、单介质(水、油、空（kōng）气)淬火 单介质(水、油（yóu）、空气)淬火：把已（yǐ）加热（rè）到淬火温度的工件淬人一种淬火介质，使其完（wán）全冷却。这（zhè）种（zhǒng）是zui简单（dān）的（de）淬火（huǒ）方法，常用于形状简单（dān）的碳（tàn）钢和合金（jīn）钢（gāng）工（gōng）件。淬火（huǒ）介质根据零件传（chuán）热系（xì）数大小、淬透性（xìng）、尺寸、形状等进行选择。 二（èr）、双介质淬（cuì）火 双（shuāng）介质淬火：把加热到淬火温（wēn）度的工（gōng）件（jiàn），先在冷却（què）能（néng）力（lì）强的淬（cuì）火介质中冷却至接（jiē）近Ms点，然后转入（rù）慢（màn）冷的淬火（huǒ）介质中冷却至（zhì）室温（wēn），以达到不同淬火（huǒ）冷却（què）温度区（qū）间（jiān），并有比较理（lǐ）想的淬火冷却（què）速度。用于形状复杂件或高（gāo）碳（tàn）钢（gāng）、合金钢（gāng）制（zhì）作的大型工（gōng）件，碳素工具钢也多采用此法。常用冷却介质有水-油、水-硝盐、水-空气、油-空气，一般用水作快冷淬火介质，用油或空气作慢冷淬火介质，较少（shǎo）采用空（kōng）气。 三、马氏体分级淬火 马氏（shì）体分级淬火：钢（gāng）材（cái）奥氏体化，随之浸（jìn）入温（wēn）度稍高或（huò）稍低于（yú）钢的上（shàng）马氏点的（de）液态介质(盐浴或碱浴)中（zhōng），保持适当时间（jiān），待钢件的内、外层都达到（dào）介质温度（dù）后取出（chū）空冷，过（guò）冷奥氏（shì）体缓（huǎn）慢转（zhuǎn）变成马氏体的淬火工艺。一（yī）般用于形状复杂和变形（xíng）要（yào）求严的小型工件，高速钢和高合金（jīn）钢工模具也常用此法（fǎ）淬火。 四、低于Ms点的马氏体分级（jí）淬火法 低于Ms点的（de）马氏体分级淬火（huǒ）法（fǎ）：浴（yù）槽温度低于工件用钢的（de）Ms而高（gāo）于Mf时，工件在该浴槽（cáo）中冷（lěng）却较快，尺（chǐ）寸（cùn）较（jiào）大（dà）时仍可获（huò）得和分级淬火相（xiàng）同的结果。常（cháng）用于（yú）尺寸较大的低（dī）淬透（tòu）性钢工件。 五、贝（bèi）氏体等温淬火法 贝氏体等（děng）温淬火法：将工（gōng）件淬入该钢下贝氏（shì）体温度的浴（yù）槽（cáo）中等温，使其发（fā）生（shēng）下贝氏体（tǐ）转变，一般在（zài）浴槽中保温30~60min。数控微信公号cncdar贝（bèi）氏体等温淬（cuì）火工艺主（zhǔ）要三个步（bù）骤：①奥氏体化处理;②奥氏体化后冷（lěng）却处理;③贝氏（shì）体等温处理（lǐ）;常用于合金（jīn）钢、高碳钢小尺寸零件及球墨铸铁件。 六、复合淬火（huǒ）法 复合淬火法：先将工件急（jí）冷至Ms以下得（dé）体积分数为10%~30%的马氏（shì）体，然后在（zài）下贝氏体区等温，使较大截面（miàn）工件得到马（mǎ）氏（shì）体和贝氏体组织，常（cháng）用于（yú）合金工具钢工件（jiàn）。 七、预冷等温淬（cuì）火法 预冷等温（wēn）淬火法（fǎ）：又称升温等温淬火，零（líng）件先在温度较（jiào）低(大于Ms)浴槽中冷却，然（rán）后转入温度较高的浴（yù）槽中，使奥氏体（tǐ）进行等温（wēn）转变。适用于（yú）淬透性较差的钢件或（huò）尺寸较大又必须进行等（děng）温淬火的工件。 八（bā）、延迟冷却淬火法 延迟冷却淬火法：零件先在空气、热水、盐浴中预冷到稍高于Ar3或Ar1温度（dù），然后进行（háng）单（dān）介质淬（cuì）火（huǒ）。常用（yòng）于（yú）形状复杂各部（bù）位厚薄悬殊及要求变形小的（de）零（líng）件。 九、淬火（huǒ）自回火（huǒ）法（fǎ） 淬火自回火法：将被处理工件全部加热，但在淬火时仅将需（xū）要淬硬（yìng）的（de）部分(常为工作部位)浸入淬（cuì）火液冷却，数控微信公（gōng）号（hào）cncdar待到未浸入部分火色消失的瞬间，立即取（qǔ）出在空气中冷却的淬火工艺。淬火（huǒ）自回火法利用心部未全部冷透（tòu）的热量（liàng）传（chuán）到（dào）表面，使表面回（huí）火。常用于（yú）承受冲击的工具如錾（zàn）子、冲子、锤（chuí）子等。 十（shí）、喷射淬火（huǒ）法 喷射淬（cuì）火法（fǎ）：向工件喷（pēn）射水（shuǐ）流的（de）淬（cuì）火（huǒ）方（fāng）法，水流可大可（kě）小，根据所要（yào）求的淬火深度而定。喷（pēn）射淬火法不会在工（gōng）件（jiàn）表面形（xíng）成蒸汽膜，这样就能够保（bǎo）证得到（dào）比昔通水中淬火更深（shēn）的淬硬层。主（zhǔ）要用（yòng）于局部表面（miàn）淬（cuì）火。
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第1步 材（cái）料的选择（zé） 铁素体球（qiú）铁的生产（chǎn），选择高纯的原材料是非常必要的，原材料（liào）中（zhōng）的Si、Mn、S、P含量要（yào）少（Si<1.0%, Mn<0.3% S<0.03%，P<0.03%），对Cu、Cr、Mo等一（yī）些合金元（yuán）素要严格控制（zhì）含量。由于很多微（wēi）量元素（sù）对（duì）球化衰（shuāi）退zui为敏（mǐn）感（gǎn），如，钨、锑、锡、钛、钒等（děng）。钛（tài）对球化影响很大应加以控制，但钛高是（shì）我国生铁的特（tè）点，这（zhè）主要与生铁的冶金（jīn）工艺（yì）有关（guān）。 第2步 脱硫 原铁液含硫量决定球化剂的加入（rù）量，原铁液中的（de）含硫量越高（gāo），则球化（huà）剂的加（jiā）入量越（yuè）多（duō），否则不能获得球化良好的铸件。球化（huà）处（chù）理（lǐ）前原铁液中的S含量控制在0.02%以下（xià）。对球化处理前（qián）原（yuán）铁（tiě）液的含硫量高时，必须进行脱硫处理。 第3步 Mo合金处理 Mo合金化（huà）处理，采用涡流工（gōng）艺，加入量控制在0.5～1.0%，具体根据（jù）zui终Mo含量进行调整。为了确保Mo的有效（xiào）吸收（shōu），对合金的粒度应（yīng）该严格要求。 第4步 球化剂和球化处理 生产厚大断面球铁件时，为了提高抗衰退能力，在球化（huà）剂中加入一定比例的重稀土，这样既可以保证起（qǐ）球化作用的Mg的含量（liàng），同（tóng）时也可以增加具有（yǒu）较高抗衰退能力的重稀土元素，如，钇等。根据国内很多工（gōng）厂（chǎng）的试验和生产实践，采用Re—Mg与（yǔ）钇基重稀土的复合（hé）球（qiú）化剂作为厚大断面球铁件生（shēng）产的（de）球化剂是非常理想的，使用这种球（qiú）化剂在实际生产应用过程中也取得了（le）很好的效果。据有关资料表明，钇的球化（huà）能力仅次于（yú）镁，但其抗衰退能力比镁强（qiáng）的多，且（qiě）不回硫，钇可过（guò）量加入，高碳（tàn）孕育良（liáng）好时，不会出现渗碳体（tǐ）。另外，钇与磷可（kě）形（xíng）成高熔点夹（jiá）杂（zá）物（wù），使磷共晶减少并（bìng）弥（mí）散，从（cóng）而进一步（bù）提高（gāo）球铁的延伸率。在球化处理（lǐ）时，为了提高镁的吸收率，控制反应速度及提（tí）高球化效果（guǒ），采用（yòng）特有的球化工艺。对球化处理的控制，主要是在反应速度上进（jìn）行控制，控（kòng）制球化反应时间在2分钟左右。 对此采用中低Mg、Re球化（huà）剂和钇基重稀土（tǔ）的复（fù）合球（qiú）化剂，球化剂的加入量根据残留Mg量确定。 球化衰退防止：球化衰（shuāi）退的（de）原（yuán）因一方（fāng）面和Mg、RE元素由（yóu）铁液中逃逸减（jiǎn）少有关（guān），另一方面（miàn）也（yě）和孕育作（zuò）用不断（duàn）衰退有关，为了防止球化衰退，采（cǎi）取（qǔ）以下措施（shī）： A、铁液中应保持有足够（gòu）的（de）球化元素含量； B、降低原（yuán）铁（tiě）液的含硫量，并防（fáng）止铁液氧化（huà）； C、缩短铁液经球化处理后的（de）停（tíng）留时间； D、铁液经球化处理并扒渣后，为（wéi）防止 Mg、RE元素逃逸，可用覆盖剂将铁（tiě）液表（biǎo）面（miàn）覆盖（gài）严（yán），隔绝（jué）空气以减（jiǎn）少元素的逃逸。 第5步 孕育剂和孕育处（chù）理 球化处理是球（qiú）铁生产的基（jī）础，孕育处理是球铁生产的关键，孕育效果决定了石（shí）墨球的直径、石墨（mò）球数和（hé）石墨球的园整度（dù），为了保证孕育效果，孕育（yù）处理采用多级孕（yùn）育处理。孕（yùn）育处理越接近浇注，孕（yùn）育效果越好。从孕育到浇注（zhù）需要一定的时间，该时间越（yuè）长，孕育衰退就越严重。为了防止或减少孕育（yù）衰退，采（cǎi）用以下措施： A、使用（yòng）长效孕育剂（含有一定量的钡（bèi）、锶、锆或锰的硅基孕育剂）； B、采用（yòng）多级孕育处理（包内孕育（yù）、孕育（yù）槽孕（yùn）育（yù）、水（shuǐ）口瞬（shùn）时孕育（yù）等）； C、尽量缩短孕（yùn）育（yù）到浇注时间。 孕育剂（jì）的加入（rù）量控（kòng）制在0.6～1.4%，孕育剂加入量过少，直接造成（chéng）孕育效果差（chà），孕育量过大（dà），导致铸件夹杂（zá）。 第6步 浇注工艺控（kòng）制 浇注（zhù）应采用快（kuài）浇，平稳注入的原则（zé）。为了提高瞬时孕育的均匀性及防止熔渣进入型腔，水口（kǒu）盆的总容量应与铸件的毛重相当，浇注时将孕育剂放入水（shuǐ）口盆中，将铁水一次全部注入水口（kǒu），使铁水与孕育剂充（chōng）分混合（hé），扒去表面浮（fú）渣，提出水口堵浇注。
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