知识篇——铸造浇注过程简单细节多，技术要点分析分享

一、消失模铸造容易忽略的五个重要细节

1，压头高度； 

1）为了保证铸件最高最远部分，获得轮廓清晰、结构完整的铸件，铸件最高点到浇口杯杯液面的高度，应满足:hM≥Ltanα

式中:   hM--最小剩余压头高度（mm)

              L--金属液的流程，铸件最远点直浇道中心线的水平距离（mm)

             α--压力浇（°）

 

足够的压头高度，型腔内金属液上升时才有足够的压力，保证金属液充型速度。

2）泡沫模样在浇注过程进行汽化，产生大量气体，气体一方面通过抽负压吸走，其次通过上升并有足够压力的金属液挤出型腔。

3）铸件上部所产生的冷隔、气孔、积碳等缺陷，在浇道面积、浇注温度和浇注方法都合适的条件下，一般都是压头高度不够所致。

 

2，负压大小； 

1）常见负压表安装在主管道上面，只能间接的判定箱内负压高低，但不能代表箱内真实负压值。

2）由于铸件结构差异，有些铸件内腔部位，狭窄通道，在浇注过程，由于泄压，或负压量不足，在该部位会产生负压偏低，造成砂型强度不足，铸型变形、破裂，铸件会产生铁包砂、涨箱、塌箱等缺陷。这些区域即负压盲区。

3）浇注中途，由于操作不当，箱面封气的塑料膜大面积烧坏，因密封不严产生大量泄压，使箱内负压严重不足，甚至浇注时产生反喷，铸件产生冷隔、浇不足和碳缺陷。一箱多簌，一包多箱浇注的极为明显。

具体措施：

A.  加装临时负压管；预填树脂砂；砂芯取代。

B.  盖砂厚度满足；浇口杯周围预处理，比如石棉布、树脂砂等；减少或关闭前面浇过的砂箱负压；开启第二台备用真空泵。

3，预防杂质；   

浇注过程，由型腔以外如熔渣、砂粒、灰粉等杂质 ，随铁水流浸 入型腔，铸件就会产生砂眼、渣孔等缺陷。

1）铁水包耐火材料耐火度、强度、致密度不高，浇注过程随高温铁水浸蚀熔解，二次形成熔渣上浮；松散颗粒状骨料掉落或被铁水冲刷。

2）旧包挂渣未清除干净；包衬修补的材料致密度、耐火度不高，与原包衬间粘结不牢。  

3）除渣剂和聚渣剂效果差，铁水表面有散落、分离的杂质存在。

4）鸭嘴包浇注时，挡渣棉悬空，失去当渣作用。

5）浇注时未对准，铁水冲击砂面，砂子飞溅到浇口杯中。

6）孕育剂中有粉尘、砂粒、脏污等杂质存在。

具体措施：

A.用耐高温浇注料打包，用专用修补料进行局部修补。

B.用效果好除渣聚渣剂。

C.浇口杯高出砂面50mm以上，相邻待浇的浇口杯用防护罩盖住。不熟练的浇注工，浇口杯周围用石棉布等进行防护。

D.对操作工技能和素养进行教育和培训。

E.放置过滤网、优先采用底注、浇注系统具有闭渣功能等。

F.孕育剂定点采购，妥善保管。

4，浇注温度；     

根据金属液的特性和铸件的结构特征，确定最低浇注温度，保证铸件结构完整，棱角清晰，薄壁处不产生冷隔缺陷为原则。

一包铁水浇注多箱、一箱又多件时，后期铁水降温影响极其重要。

1）采用保温包，一般钢壳和耐火材料层之间，加隔热层；

2）铁水包液面覆盖保温剂，聚渣和保温复合覆盖剂；

3）在不影响材质，铸型涂料层耐火度满足，不产生其他铸造缺陷前提下，可适当提高浇注温度的上限。如电机壳：出炉温度1630～1650℃，浇注温度1470-1580℃；

4）最后剩余少量的铁水，温度偏低时，应回炉处理，或接着出铁浇注；

5）多件串浇；

6）改为小包多次出铁；

7）缩短浇注过程时间影响，浇口杯排列一致，浇注工和天车工熟练和最佳配合等。

5，浇注环境。

在铸造生产过程中,流传着'三分造型、七分浇注'的说法,足见浇注在铸造生产中的重要性。

浇注工的操作技能非常关键，但不可能都成为“卖油翁”，创造良好浇注环境，一般都能容易做到。

1）包嘴距浇口杯上平面垂直高度≤300mm,包嘴距浇口杯中心线水平距离 ≤300mm；

2）采用鸭嘴包，包嘴不宜过长。【减少铁水离开包嘴抛物线的初速度，缩短水平距离；

3）工艺设计和装箱时，浇口杯位置尽量靠近砂箱浇注一侧，最多为两排放置；

4）箱式浇口杯或附加漏斗倒流杯；

5）自动浇注机。 铁水包靠近砂箱，包嘴距浇口杯水平和垂直方向都很近，就容易 找准位置，中途使用天车的小车和升降调整，铁水包比较很平稳，不易发生断流或时大时小现象；

6）茶壶包，不能靠近砂箱；浇注工距离较远，不易找准。砂箱多排放置，浇注中间铸型时，铁水包嘴距浇口杯过高，水平距离很远，很难控制。

二、球铁阀体工艺设计与分析

 

1，铸件结构结构特征及特性；

1）特性：阀体，材质QT450-10，单重50Kg，轮廓尺寸320×650×60mm；

2）结构特征：厚壁处60mm，薄壁处10mm，内腔为圆形气道；

3）特殊要求：气道周围壁无漏气缺陷，其它加工面，无砂眼、气孔、缩松等缺陷存在。

2，两种浇注系统设计方案的对比与分析；

方案一，

1） 垂直放置，一簌两件，两层侧注，底部主要充型、上部补缩为主；

2）气道为覆膜砂芯、外涂消失模水基涂料，涂层厚度1mm；

3）冒口颈选择短、扁薄，尺寸为厚12×宽50。位置：离开热节但靠近热节；

4）冒口尺寸：70×80×高150mm；

5）浇注温度：1470～1510℃。

方案二，

1） 垂直放置，一簌两件，两层侧注，底部主要充型、上部补缩为主；

2） 气道为覆膜砂芯、外涂消失模水基涂料，涂层厚度1mm；

3） 冒口颈厚大，尺寸为：厚15×宽50。位置：放在上部几何热节处；

4） 冒口尺寸：80×80×高160；

5） 浇注温度：1470～1510℃。

3，试验结果；

方案一，内外废品率80%；

部分铸件冒口颈根部周围有10%缩孔存在； 

铸件精加工后，多数铸件下部有缩孔和缩松缺陷存在。

 

方案二，内外废品率20%；

部分铸件上部冒口颈根部周围有10%缩孔存在；

铸件加工后，无缩孔和缩松缺陷，但有少量夹渣存在。

4，模拟分析；

方案一，冒口颈根部和下部都有缩孔风险；模拟结果与铸件实际缺陷相符。

 方案二，冒口颈根部有缩孔风险，模拟结果与铸件实际缺陷相符。

5，工艺改进及工艺分析。

1）工艺改进：

冒口根部有缩孔，说明冒口热容量偏小。在方案二的基础上，将冒口和冒口颈适当加大。

原尺寸：冒口80×80×高160      冒口颈15×50；

改进后：冒口80×90×高170      冒口颈20×60；

验证结果：缩孔、缩松全部缺陷消除，内外废品率≤5%。

2）工艺分析：

将两个大平面，置于侧面，两件组簌串浇。垂直投影面积最小，大平面处于立面，有利于减少瞬间发气量；且大部分重要加工面处于侧面。 

两层侧注，开放式浇注系统。上部横浇道向上倾斜，下部内浇道面积大于直浇道，使铁水优先从底部注入，有利于铁水平稳上升， 泡沫逐层汽化，内浇道很快被封闭，空气和渣子无法进入到型腔，避免碳缺陷和夹渣产生。

当铁水上升到上部冒口根部高度时，大部分高温铁水优先通过冒口再进入型腔，是冒口过热近似热冒口，不是完全热冒口，因为型腔通过底部内浇道还要上升少量冷铁水，因此冒口体积比热冒口还要大，使其最后凝固。

上部直浇道连接冒口的浇道，必须与冒口颈平齐，若高出，冒口下部都是冷铁水，冒口补缩效率严重降低，并且铸件上部会出现冷隔和碳缺陷，已被实践证明。

采用封闭式浇注系统，铁水上升到一定高度左右，铁水同时从上下入水口进入型腔，这时冒口就成为热冒口，连接冒口横浇道位置高低影响不大。

开放式浇注系统无弊渣功能，上下入水口必须设置过滤网。

气道芯子，被铁水包围，环境恶略，因此芯子必须有很高强度、耐火度、溃散度，采用覆膜砂芯，表面涂消失模涂料，涂层厚1～1.5mm。

P.S.补缩冒口讨论，

1）冒口颈处于实际热节位置，厚度和面积不能太小【模数不能太小】，连接冒口内浇道扁薄而长。冒口大。

2）冒口颈离开实际热节位置，但靠近热节，扁、薄、短。冒口偏小。

铸件壁厚相差较大，选用1）；铸件壁厚相差较小，选用2）。 

方案三【未试验】

1）上部注入，铁水通过冒口进入型腔，真正热冒口；

2）直浇道与冒口的浇道，高于冒口颈；

3） 优点：容易补缩，充型容易；

4）缺点：铁水充型不平稳，易产生碳缺陷。

三、铸造技术工作者应关注的六个问题

1）完全掌握产品结构特征、技术要求和特殊特性，

【最小壁厚、气道、安全、高压、渗漏，使用环境】

2）调研该产品或同类产品，目前正在在铸造和使用过程容易出现的问题，

【许多看似简单，隐藏危机】

3）选择最佳铸造方法，

【消失模工艺有许多安全件、渗漏、高压等都不是最佳方案】

4）批量供货的新产品，邀请有经验专家组论证、评审、指导是必要的，

【人生下来，就开始需要帮助】

5）铸件结构类型繁杂、变化无常，数量又少时，前期铸造模拟非常必要，

【减少试验次数，有的放矢】

6）试问：一个技术人员，在不同企业，产品、工艺都相同，但因何质量差异很大？

【人机料法环】

四、典型事例

1）汽车球铁轮边减速器壳，最佳铸造方法是铁模覆砂。工艺出品率85%，综合废品率≤5%。质量稳定、生产效率高；消失模工艺是失败的。

【曾经美国进行铸造模拟是可行的。由于铸件结构和技术要求确定，除冒口补缩、局部冷铁措施外，整体铸型冷却速度非常关键。】

2）汽车各球铁支架，消失模工艺不可取。铸件内部任何铸造缺陷，都能造成使用过程发生断裂，1%的内部碳缺陷出现，事后索赔和罚款，让你前功尽弃，倾家荡产。小件数量大，100%探伤做不到。

汽车平衡轴支架，材质QT800-5，消失模工艺不可取。就是铸件没有任何缺陷，因铸型的冷却速度慢，导致石墨粗大，后续热处理也无能为力。

3）铝罐尺寸，壁厚30mm，外径500mm，高度1000mm。核废料容器，铸件内部无任何缺陷。日本曾以高于市场10倍的价格让号称铸造强国中国来做，全国铸造权威组团评审后，结论三字“干不了”。

【整个熔炼、浇注必须处于真空环境下，质量才有可能保证】

4）某国内大型消失模铸造企业，消失模生产球铁件，花费大量资金，请便遍全国铸造权威组团指导，结果是失败了，现在改为粘土砂，静压线生产。

5）紧固螺母很简单，要求永不松动，以前全世界仅日本能够制造。有些看似简单，其实很复杂。

6）灰铸铁，电机壳、床身、工作台，变速箱壳体、离合器壳等箱体类零部件，消失模工艺是最佳工艺。

7）消失模先烧后浇，以及空壳造型，对于有特殊要求的安全件、渗漏，耐高压等不锈钢以及双相钢类铸件生产，带来光明。