消失模鑄造具有工藝操作簡單、材料消耗成本低、表面光潔、尺寸精度高、環境污染少等優點,在我國90年代末期獲得了大力推廣和應用,特別是在鑄鐵件方面取得了很好的成功的經驗,如在箱體、殼體灰鐵件上的應用等,但消失模用在鑄鋼件上成功的經驗并不多,尤其是在低碳鋼方面,主要原因是消失模鑄鋼件容易產生增碳的化學成份偏差缺陷。如何能夠通過優化控制生產系統中的各關鍵工序,來做到生產出合格的成本較低的鑄鋼件呢?
1、防止增碳。消失模鑄鋼件容易產生增碳缺陷,目前在我國還沒有很好的方法完全解決該種缺陷,這也是眾多鑄造廠家不敢上消失?;蛏狭讼Ia線卻不能批量生產的一個原因。鑄鋼件增碳缺陷產生的原因主要是泡沫材料含有碳,澆注時泡沫燃燒分解出游離碳,碳侵入鋼水所致。經過試驗,發現其增碳有一定的規律性,即鑄件表面增碳,而心部幾乎不增碳;內澆口附近不增碳,而離內澆口越遠,增碳越嚴重。采取如下相應措施,可使鑄件成分基本在工藝要求范圍內。
(1)選擇含碳量少的泡沫材料,這是關鍵,目前消失模鑄造用材料主要有EPS,STMMA,EPSMMA三種,其含碳量依次減少。其中EPS的特點是含碳量大,但其發氣量小,澆注時不易返噴,且其價格便宜,在鑄鐵件和要求不高的鑄鋼件上應用較多。EPSMMA的特點是含碳量少,但發氣量大,易造成返噴現象,且材料價格貴,一般在低合金鋼上使用較多。STMMA則是兼顧兩者的優點,具有發氣少、含碳低的優點,是用消失模生產鑄鋼件的首選材料。
(2)利用離內澆口越遠,增碳越嚴重的特點,在離內澆口最遠端或在鑄件的最高點設置冒口,使先進入鑄件的增碳污染嚴重的鋼水進人冒口內,同時冒口還起到集渣、集氣的作用。鑄鋼件使用該工藝,可使鑄件整體含碳量控制在工藝要求范圍內。
(3)消失模模樣的密度非常重要,只要表面光潔,密度低,可帶來增碳低和發氣量少的好處。
2、防止返噴.返噴是消失模鑄造中常發生的現象,返噴嚴重時可能會危及澆注工的人身安全,必須予以重視,為減輕噴現象,可采取如下措施。
(1)泡沫模型密度要小,在保證泡沫表面質量,保證模型強度的前提下,泡沫應做得越輕越好,以減少澆注時的發氣量。
(2)泡沫模型上涂料前一定要烘干,鑄鋼件每批泡沫模型目前應抽檢其烘干過程的重量變化,做出烘烤重量變化曲線圖,只有在重量不再發生變化情況下方可上涂料。
(3)澆注系統,特別是直澆道和橫澆道不應上涂料,這樣可以使澆注時產生的氣體能快速充分地抽走,而且不上涂料,節省了涂料的消耗。
(4)在澆口杯處上面蓋一個檔板,可把返噴上來的鋼水擋住,使其不能飛濺出來,危及現場操作工人。
3、涂料在消失模中的主要作用
(1)避免鋼水和砂子直接接觸,保證鑄件表面質量;
(2)提高泡沫的強度,使其在搬運過程中不變形;
(3)使澆注時產生的氣體通過涂層排出抽走。
4、涂料的涂刷和涂料烘干
(l)涂料的涂刷最好不要一次完成,一次完成涂刷由于很厚,涂料易開裂,應上兩至三層,涂層整體厚度應控制在1mm左右??刂仆繉雍穸鹊脑瓌t是,在鑄件不粘砂的前提下,涂層應盡量薄,以便于氣體能盡快通過涂層排出。
(2)每層涂料上完后必須要烘干,方可進行下一輪涂刷或造型,如果涂層沒干透,澆注時鋼水遇到水分會產生大量氣體,造成返噴,另外涂層沒干透,涂料透氣性差,氣體無法及時排出,鑄鋼件易使鑄件產生氣孔、渣孔。
5、防止塌箱。當一箱中串聯鑄件較多時,由于各模型同時氣化,造成真空度不夠,易造成塌箱,防止塌箱應注意:
(1)保持砂箱內的足夠的穩定的真空度。
(2)控制好澆注溫度,同時澆注速度盡量與模型的氣化速度一致,防止澆注過慢導致冷隔澆不進,造成塌箱。
消失模鑄造澆注操作最忌諱的是斷續澆注,這樣容易造成鑄件產生冷隔缺陷,即先澆入的金屬液溫度降低,導致與后澆注的金屬液之間產生冷隔。鑄鋼件另外,消失模鑄造澆注系統多采用封閉式澆注系統,以保持澆注的平穩性。對此,澆口杯的形式與澆注操作是否平穩關系密切。澆注時應保持澆口杯內液面保持穩定,使澆注動壓頭平穩。
負壓是黑色合金消失模鑄造的必要措施。負壓的作用是增加砂型強度和剛度的重要保證措施,同時也是將模型氣化產物排除的主要措施。負壓的大小及保持時間與鑄件材質和模型簇結構以及涂料有關。對于透氣性較好、涂層厚度小于1mm的涂料,對鑄鐵件負壓大小一般在0.04~0.06MPa,對于鑄鋼件取其上限。對于鑄鋁件負壓大小一般控制在0.02~0.03MPa。負壓保持時間依模型簇結構而定,每箱中模型簇數量較大的情況,可適當延長負壓保持時間。一般是在鑄件表層凝固結殼達到一定厚度即可卻去負壓。對于涂層較厚及涂料透氣性較差的情況,可適當增大負壓及保持時間。
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