呋喃树脂砂铸件常见缺陷及防止措施

铸造人

呋喃树脂砂铸件常见缺陷及防止措施
　　
( r: |- P2 D; Z4 K7 V　　呋喃树脂砂铸件质量好，废品率低，但若在原辅材料选用、工艺设计、造型（芯）操作、生产管理等方面控制不当，铸件也会产生不少缺陷，甚至成批报废。相关员工了解和掌握呋喃树脂砂铸件常见缺陷及其防止措施很有必要。

1.　气孔与针孔
呋喃树脂砂透气性很好，但比各种无机类铸型的发气量高，综合看来较易发生气体类缺陷。
1 g1 I3 u) c% Q2 g1 ~6 |+ {产生原因：
6 x% q- Y5 K5 [1 n+ L0 g（1）目前国外先进指标树脂加入量（质量分数）为0.6%～0.8%，国内为0.8%～1.0%，但也有不少厂家树脂和固化剂加的很多，树脂w（N）量过高，加上型（芯）未完全硬化即行浇注等因素，使发气量增大，引起气孔类缺陷。
( _" A0 e( L1 x（2）原砂粒度偏细，透气性降低（要求粒度是30/70，原砂水分的质量分数低于0.2%）。
（3）涂料质量不良水分过高或干燥不充分，使砂型（芯）残留水分较高。
（4）旧砂再生不良，使系统中砂的灼减量失控，微粉含量超标，造成发气量增大，透气性降低。
（5）浇注时铸型（芯）尚未充分硬化。
（6）工艺设计不当。如浇注系统设计不良，浇注速度慢，压头过低，砂芯出气方案不当等。
1 B# t( j; g2 T6 Z3 [; v（7）操作不当引起。如造型（芯）时未考虑砂芯排气，合型时未将砂芯出气道与砂型排气孔连通，或出气口未封好，浇注时铁液钻入，上涂料时局部堆积严重，以致干燥不充分，芯头被涂料封死，影响砂芯排气，浇注速度过慢或断流，使浇注系统未被金属充满。
+ m& V5 k# X% m/ p/ I/ D+ r1 V防止措施：
（1）树脂和固化剂加入量要符合标准，要选用糠醇含量高，尿素含量少的低N树脂。根据季节不同，选用合适的固化剂品种，千方百计降低粘结剂加入量。充分硬化后，合型浇注，尤其是旧砂再生回用条件下，铸钢件树脂w（N）控制在1%以下，铸铁件也应控制在5%以下。在混砂前的树脂中加入占树脂质量2%～0.3%的硅烷，可有效地提高粘结强度，从而降低树脂用量。
（2）使用浓度较低的挥发性涂料，点火干燥后，铸型有残留醇分的危险。总之，涂料的浓度调整到“30”波美以上。另外，挥发性涂料溶剂中可能有变质酒精或含水分较高的酒精，点火干燥不彻底，使铸型内有残留水分，这是产生气孔的重要原因，故要求涂料中溶剂含水分不大于5%。除了应注意涂料的溶剂质量外，合箱前还应对铸型进行喷火干燥处理。
9 v* X% u7 i- G# `2 |1 T（3）造型后硬化所需时间随气温、湿度、固化剂加入量、固化剂种类等因素的不同而变化，一般要经过十几小时以后才能反应完全，未反应完全的铸型发气量较高，在冬季尤其应注意砂芯最好能做隔天使用，外型也起码应保持6～8h以上再浇注，起模时间最好不少于20min，硬化后也不宜久放，否则起模困难。
（4）有机再生砂的灼减量与铸型的发气量成正比，与气体缺陷有密切关系，铸铁的灼减量应低于3%，而微粉含量应控制0.5%以下。另外，尽量降低砂铁比“S/M”，为此，对批量重复生产的铸件可采用专用砂箱，减少吃砂量，或采用钢板焊制各种形状中空箱框或隔板，安放在砂箱转角或代替型砂充填在箱内，也可在距型腔一定距离处理入旧砂块或泡沫塑料块等，一般将“S/M”比控制在3以下为宜。
（5）浇注时应掌握好速度，决不能中途断流，浇注开始后还应点火引气等。
+ ^  L- e8 F$ g（6）造型工艺要注意下列情况：树脂砂的宏观透气性很好，但浇注时有机物发气速度较快，只靠分散出气还来不及，为及时排除型腔气体要适当增加上型出气，在上型的大平面及凸起部位，应设置出气孔（可在合箱前用电钻钻出，或在造型前在木模上放好气销，（扁型规格80㎜×10㎜，80㎜×8㎜，圆形规格ф20㎜）。同时，设计浇注系统要注意直、横、内浇道的封闭性，注意直浇道的形状，防止金属液发生紊流，将空气卷入，使呋喃树脂燃烧产生更多气体，通常选用F直：F横：F内＝1.5：1.25：1的封闭浇注系统为宜。原则上采用底注较为安全合理。浇注系统要认真上好涂料，假如直浇道较深，要以陶瓷管来代替。

2.　机械粘砂
% i% x) V' o: H. L6 b! W产生原因：
（1）原砂粒度较粗，分布过于集中，造成砂粒间隙大，金属液容易渗入砂型中去，呈“铁夹砂”状态的机械粘砂。
（2）涂料层不良引起，涂层太薄或漏涂，涂料耐火度不高。涂料的波美浓度要大于“30”。受热严酷的厚大部位，可采用双层涂料，底层涂料有一定渗透深度，面层涂料建立一定涂层厚度。对于铸铁而言，石墨涂料仍不失为防粘砂性能优秀的涂料，但为了提高热冲击的抵抗力，骨料中最好配入20%以上的锆英粉。
（3）型（芯）的紧实度不够，使型（芯）表面疏松，稳定性差，对机械粘砂的抵抗力差。
（4）新砂的比例高时，抗粘砂能力较再生砂差。
5 Y. Z) Q* `+ z+ A1 U" U3 \（5）影响砂型表面稳定性的其他因素，如使用了超过使用时间的型砂、砂温过高等，均降低了抵抗机械粘砂的能力。
& T* H) B, y# Z' u% q$ G防止措施：
1 J) B' J$ l* w（1）选用多筛砂，铸钢或铸铁厚部可使用铬砂或锆英砂。
（2）涂料层要有有一定渗透深度和厚度。涂料质量要好。
（3）提高型（芯）的紧实度，采用震实台造型。必须注意凸台下、活块下部砂的紧实程度，提高凹沟、转角处的紧实度。
9 s; |9 `! E5 R7 n4 Y（4）多用旧砂。用高温出铁、低温浇注的原则，控制合理的浇注温度。
（5）控制砂温，安装砂温调节装置。控制型砂的可使用时间，满足造型需要。
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3. 脉纹
产生原因：
由于石英砂的SiO2含量高，其膨胀系数较高，新砂的热膨胀系数和涂料热膨胀系统低不一样，浇注受热时，砂型的热膨胀将涂层“拉裂”导致铁液钻入砂中与砂凝固在一起，形成脉状条纹缺陷，并常伴有机械粘砂。
) O* ?& [7 d0 I0 M6 X  {4 K防止措施：
2 Q, ~% v6 ^2 i5 t脉纹较易铲除，克服办法是旧砂再生回用比例高一些，使膨胀系数降低，使型砂热膨胀系数接近涂料层。
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4. 裂纹
4 N- S7 w2 b. D/ H) A产生原因：
（1）呋喃树脂砂刚性好，热膨胀系数大，温退让性差，加上铸件冷却速度慢等因素,使得热裂倾向大，易产生裂纹。特别是铸钢件。
) X2 q4 G1 `  V: B, `（2）合金材料本身容易裂。
（3）铸件结构复杂、壁厚差大的铸件以及收缩阻力较大的部位，出现裂纹的可能性较大。
（4）树脂砂中固化剂受热分解，铸件表面渗硫，产生微裂纹，成为表面龟裂的起纹。
（5）砂芯未倒角，型砂在浇注中尖角高温，产生热量集中，容易拉裂。
（6）泥芯骨过大，妨碍收缩。
3 G. S7 ?. K4 I4 X防止措施：
6 k+ V' i% \8 m' _2 }（1）提高型（芯）退让性，如在型砂中添加2%～3%的木粉等溃散剂。
（2）造型（芯）时，背砂中埋入发泡聚苯乙烯块，尽量减薄型（芯）的吃砂量，做空心芯等。
（3）在易发生裂纹的部位用锆砂和铬铁砂代替硅砂，可明显减轻裂纹，这是因为这二种材料热膨胀系数低。
（4）改变浇注系统，使铸件达到同时凝固。在允许条件下，对铸件结构作合理修改。
4 H' u/ c8 w: R- M9 R（5）使用灼减量低的旧砂，减少固化剂的加入量，特殊情况下，以磷酸代替硫酸类固化剂。
（6）适当降低浇注温度，对减少裂纹有明显效果。
（7）在易发生裂纹处设置防裂筋。
（8）砂芯刮出或加大铸造园角，防止尖角砂结构。芯骨减少，芯骨要简单。
（9）合理使用冷铁和其他激冷措施。

: j8 v0 s9 v6 B' \2 s5.夹渣
0 v# C4 F# F' t, \% t0 t, o5 n产生原因：
（1）浇注时扒、渣档不力，渣随金属液进入型腔。
! R6 L& ?; G! w# o8 ]* Z; X. {7 X（2）浇注系统集渣能力不足、溢流措施不足。
1 F5 X* u, U* P" h1 d2 z2 H8 C4 o（3）浇注时间过长。
（4）金属液浇注不平稳，特别是对易氧化的球墨铸铁，产生二次夹渣。
（5）金属液温度低,渣不易从金属液中清除。
- j. B# n% w3 ?* Q5 N2 L. N& A% F防止措施：
（1）在设计浇注系统时，按照“快、稳、封闭、底注，保证压头，处理铁液”的原则，并在有条件的铸件顶面设置溢流冒口，将浇注中的冷、脏铁液导入溢流冒口中，并使其溢出。
% c0 z: c9 I8 k% l9 s（2）使用强度高、耐热性好、发气性低的涂料。
! W$ c. a3 ~& s7 E, \（3）大平面的平板铸件浇注时最好采用倾斜浇注，并在浇口杯对面设置适当数量的溢流冒口，可有效地防止大平面上出现夹渣缺陷。
（4）金属表面扒渣，撒集渣剂，球墨铸铁要数次搅拌、扒渣。
（5）浇注系统设过滤网或集渣包。横浇口有高一些，或在在铸件内浇口对面设置溢流冒口。
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6.硬度不足
5 B6 F4 H$ n; {0 H产生原因：
  K, E  f( C- G5 j$ K. m% f. g（1）呋喃树脂砂铸型导热性差，金属液冷却凝固速度慢，铸件在型内高温时间长。
" J& G4 }* X( C) g: Y8 P1 Z（2）化学成分波动，浇注温度太高。
（3）内浇口开在了硬度要求高的部位，延长了冷却时间。
　　需要注意的是树脂砂铸件表层（3㎜）硬度比内部低10～15HB，所以在测定硬度时，需除去表层（＞3㎜）后才能测出正确的硬度值。
防止措施：
" \1 Q& i* M' y% W7 o（1）适当降低铁液的CE值，以防止铁素体的产生。添加少量稳定珠光体元素，如：Cr、Cu。
7 n/ k" N3 T4 B2 V& b（2）提高铸件冷却速度，如采用合适的冷铁和使用碲粉涂料等。
) L8 T8 [1 |2 n* l5 b% E（3）内浇口离开硬度要求高的部位。
) x% N) H- B. Y9 O: t$ L+ t（4）适当降低浇注温度。
（5）适当提早开箱时间。

3 r+ S: j7 C+ _, d7.渗碳、渗硫与球化不良
产生原因：
( t: x0 K5 ~. i9 a9 g2 @7 N/ c7 t（1）树脂、固化剂都是有机物，低碳钢及低碳不锈钢在浇注冷却过程中会出现铸件表面层的渗碳现象，渗碳层可达2～3㎜深。
（2）在用磺酸类固化剂时，在铸钢、不锈钢或球铁表面可有1～2㎜的渗硫层，造成球化不良或性能恶化。
防止措施：
（1）解决渗碳问题的办法是在铸型涂料中添加适量的氧化铁等合适的氧化剂，或有很多种铬铁矿砂型，上双层涂料，可减少渗碳层深度。
（2）为防止渗硫，已经开发多种含强力脱硫剂的特种涂料。对于球墨铸铁，采用氧化镁或氧化钙涂料，还应适当增加一些球化剂用量。

8.铸件尺寸精度超差
产生原因：
) n8 ^# y' p1 n3 H$ y8 b0 m' |（1）模型或工装的变形。一般来说，树脂砂用模型采用木模即可，而木模若干燥不够时，常随温度变化而变形。
. }: p/ o2 z8 r6 |- P* z/ [0 V（2）粘土砂模型或工装转移到树脂砂用时，芯头间隙、分型负数等没有缩小。收缩量未作适当调整，浇注时出现漂芯、跑火等情况，都会影响铸件尺寸精度。树脂砂的收缩率应该为多少，要根据实测确定。同时要注意外型与型芯的区别，各部位阻力大小的区别，应仔细进行对照试验，好在这种铸型对于同一尺寸的重现性很好，也不难掌握其收缩规律。
（3）造型及铸型装配操作不当，模型定位松动等都会引起尺寸误差。对于要求很高的尺寸，甚至涂料层厚度都会影响精度。
; x7 ~* Z3 H0 u防止措施：
$ V( O9 W% ?: P% O  N# a（1）认真进行检查，杜绝使用变形的模型或工装。
( o# ~5 ?* y8 y8 C（2）粘土砂模型或工装转移到树脂砂用时，要对工艺参数进行调整并修正模型或工装。
* B. u; a) B' t$ L% [' j& F（3）认真进行造型操作及铸型装配，防止产生产生尺寸误差。
3 E( A+ s' W7 K4 |1 a* W  h（4）对于尺寸要求很高的铸件，要注意涂料层厚度对影响尺寸精度的影响。
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９.缩孔和缩松
产生原因：
（1）铸铁凝固时液态补缩不足，产生缩孔和缩凹。在工艺上表现为冒口太小，冒口颈太细，冒口数量不足。
7 N! }2 F# X* `9 @, [（2）冒口颈和内浇口截面积大，与铸件接触处增大了接触热节。在工艺上表现为内浇口太厚，冒口颈尺寸太大，放置位置不对。
5 v" |  d& @) h; J- d- l0 {' N（3）化学成分变化对收缩产生影响。
（4）浇注温度较高或冒口处金属液温度太低。
（5）砂型强度低，铸铁石墨化膨胀利用率低，铸件缩松。
防止措施：
  w6 E0 n' o. K* w5 J, G) E: V/ G$ ]6 p（1）增大冒口体积，增大冒口颈尺寸，增加冒口数量，在铸件厚大处放置冷铁。
（2）减薄加宽内浇口，增加内浇口数量，内浇口开在铸件薄处，减小冒口颈尺寸，在冒口颈旁边设置冷铁，这样就可以开大冒口颈，增加补缩量，又可及时封死冒口，消除接触热节增大现象。
! u/ q( T6 r8 d" s（3）充分考虑化学成分变化对铸件凝固的影响，调整铸件凝固方式。
* Y% w9 b5 b* }3 j7 Z2 z（4）适当降低浇注温度。冒口中冲入热金属液或放置发热保温冒口。
（5）砂型要捣紧，对于重大型铸件，应选择高强度树脂做黏结剂。

5 M4 x: B6 u6 A! c2 e; k8 x10.砂孔
产生原因：
' \/ P1 u9 i, T7 p" q7 t' a（1）配模时砂未清净，或吹到死角吸不出来。
1 t4 {; C3 |5 v: ~* K, [! @（2）砂型、砂芯强度不高，局部疏松，砂易剥落或配模时磕碰落砂。
5 u# O* s; M# z# L5 N（3）内浇口进的金属液有冲刷力，将砂粒冲下。
（4）放浇冒口圈时，砂粒落入型腔。
（5）直浇口没有用耐火陶瓷管，浇注时冲砂。
$ q% {0 p2 p$ u3 o+ ^防止措施：
; K$ j$ k) ?' X& D2 T（1）配模时要仔细，清除浮砂和堆积砂。
（2）造型与制芯时用棒捣固砂型，用涂料修补表面疏松处。
2 X/ F7 W# i* x/ |! r（3）内浇口开宽，数量增加，保证金属液流量大、流速小，平稳充型。
% ^9 F" p- Q: C! L, V（4）放浇冒口杯（盆）和冒口圈时，要小心，防止砂粒落入型腔。
（5）直浇口可用耐火陶瓷管。

ddfwang

谢谢楼主这样系统的讲解和分析

辉精英

总结得有条有理,顶一下.