灰鑄鐵飛輪件縮陷缺陷分析及對策

楊晶

摘 要：隨著工業的不斷發展，對鑄鐵件的質量要求越發嚴格，在鑄鐵件生產的過程中經常會出現變形、夾渣、鐵包砂等缺陷，由于鑄件結構不盡相同，缺陷發生的位置、類型、大小等也不同，鑄鐵件縮陷缺陷的預防與改進已經成為鑄造工藝的永恒課題。基于此，該文將從變形、夾渣、鐵包砂3個缺陷角度著手，對缺陷問題產生的原因進行分析，并有針對性地提出防控措施，極大地提高了該鑄件的合格率。

關鍵詞：灰鑄鐵飛輪件；縮陷缺陷；控制措施

中圖分類號：TG245 文獻標志碼：A

0 引言

在現代化工業不斷發展的背景下，鑄件的類型由簡單變為復雜，材料種類也越來越多。對于合格的鑄件來說，應該通過多道工序的打磨與人員的緊密配合才能夠獲得。在鑄件生產過程中，由于受多種因素影響，很容易出現變形、夾渣、鐵包砂等缺陷，需要對缺陷問題產生的原因進行分析，并對工藝進行不斷地優化和改進，使產品的合格率與成品率得到顯著提升。

1 灰鑄鐵飛輪件縮陷缺陷產生的原因

1.1 變形缺陷

飛輪鑄件一般壁厚較薄，內腔較大，鑄件結構不連續，在成型、干燥、組裝過程中很容易出現變形缺陷，通常變形量在3 mm～8 mm，多體現在窗口橢圓處。在生產過程中，由于變形缺陷而產生的廢品率高達35 %。導致變形缺陷的原因眾多，象成形、干燥、組裝過程中操作方式不當、控制不到位、裝箱中型砂在不同方向為泡沫模施加壓力不同等，都會導致飛輪鑄件出現變形。因此，需要在泡沫膜出模時對操作方式、擺放形式等進行嚴格要求，以此來降低變形缺陷的發生概率。

1.2 夾渣缺陷

該缺陷主要體現在飛輪鑄件的生產初期，由此產生的廢品率達到45 %，導致夾渣缺陷產生的主要原因有2種，一是澆筑時模型中存在大量固相、液相產物，當二者無法及時排出而殘留在鑄件當中時，便會出現夾渣缺陷，且固液產物的數量越多產生的缺陷便會愈發嚴重；二是澆筑時鐵液滲透到模型當中，使涂料與金屬液相融合，在鑄件中鑄件凝固產生夾渣缺陷。該缺陷的具體表現方式為黑色塊，在鑄件的表面與內部不規則地分布。

1.3 鐵包砂缺陷

在造型的過程中，中型砂由于受到體積影響一般不會停留在死角區域，從而降低了型砂的緊密度。在失去充足型砂支撐的情況下，涂層很容易在高溫度的大量鐵液沖刷之下沖破涂層，從而出現滲鐵等缺陷，被稱為鐵包砂缺陷。

2 灰鑄鐵飛輪件縮陷缺陷的控制與消除措施

2.1 變形缺陷的防控

從上文能夠看出，飛輪鑄件對泡沫膜發泡的密度與粒度質量控制十分嚴格，應采用強度較高、密度較低的發泡珠粒促使其成形。對涂料的配制方式進行改進和優化，使涂料的抗變形能力與附著能力得到顯著提升，進而提高泡沫模型的整體強度。將支撐筋加入到模型的殼體上口，借助支撐筋的力量使浸涂、涂料、型砂之間對模型產生強大的作用力，有效避免鑄件出現變形情況。通過上述措施的應用，能夠使變形缺陷得到有效地控制并消除，使因此類缺陷產生的廢品率降低3 %左右。

2.2 夾渣缺陷的防控

對于夾渣缺陷問題，可以采用較高強度、較低密度的泡沫模型、補縮系統進行合理的設計，并利用科學有效的澆注方式，適當提高澆注溫度，使涂層更加透氣，避免涂料與泡沫模型相互接觸等方式進行有效防控。但是，在負壓增加、涂層透氣性提高以后，很可能會出現滲鐵、粘砂等情況，對此可通過加強泡沫模型密度控制、優化補縮系統等方式，使夾渣缺陷得到真正地預防與消除。

2.2.1 合理選擇泡沫模型

在泡沫模型的選擇上應明確一點，模型密度與產生的固、液相產物之間成正比例關系，且模型密度與珠粒密度息息相關。選擇密度較低的模型，所產生的固、液相產物的數量也隨之降低。對于飛輪鑄件來說，其壁厚較薄，一般在6 mm左右，如若預發泡珠粒密度過小，則會對模型的表面質量產生不利影響，涂料與模型的接觸概率也將隨之提高，從而加大了出現夾渣缺陷的概率。在相關實驗中，選擇了3種預發泡珠粒，密度分別為24 g/L～26 g/L、26 g/L～28 g/L、28 g/L～30 g/L，從實驗結果中能夠看出，第2種密度也就是珠粒密度為26 g/L～28 g/L的情況時，各項技術指標相對為最佳狀態，且鑄件的廢品率與被降低到5 %。

2.2.2 優化澆注系統

在模型鑄造過程中，澆注系統是其中重要的工具之一，在初步確定系統中各部分的截面大小以后，通過優化工藝技術的方式使其變得更加合理。現階段，大部分澆注系統所使用的材料為EPS泡沫板材，在手工切割后粘接起來，此種方式在使用中存在較大的不便，主要體現在以下幾個方面：一是利用電阻絲對泡沫板材進行切割，切割面摩擦力較大，預發泡的密度較小，一般在18 g/L左右，在成型過程中珠粒的間隙較大，容易使涂料滲入其中；二是澆筑系統中心為正方體，棱角分明，在澆筑鐵液的過程中受沖刷作用影響，使高溫鐵液無法直接與底部相接觸，且鐵液降溫較大，在起初開始澆筑時很容易出現反噴情況。

通過上述分析，可以采用以下措施進行解決。首先，對澆道的形狀進行改變，打破以往垂直形式，改成中空圓柱形，并設置相應的模具，利用成形機成形。這樣做的好處在于：圓形表面積較小且光滑，能夠有效防止出現夾渣現象，同時在剛開始澆筑時，能夠使鐵液直接與底部接觸，減少鐵液溫度的損耗。在澆筑系統運行的過程中，完成泡沫模型的制作，通過調整預發泡密度的方式對表面的粗糙度進行有效掌控。為了確保鐵液溫度不變，降低鐵液對涂層產生的沖刷力，可根據消失膜鑄造理論，在澆筑時借助高溫鐵液將EPS泡沫氣化處理，以此來減少對鐵液溫度造成的損失。另外，在確保強度不變的基礎上，盡可能地減少EPS泡沫的使用量。

2.3 鐵包砂缺陷的防控

在以往經驗的基礎上對振動頻率進行調整，利用三維振實臺，將加速度控制在1 g～2 g，對于不同鑄件來說，可以對振實時間與頻率進行調整，如若振實的時間不足、頻率較低，則會影響最終的振實效果；如若振實時間較長、頻率較高，則會使型砂自身變得松散。通過大量實驗研究能夠得出，最佳振實時間為20 s，頻率在45 Hz～50 Hz，振幅為1 mm～1.5 mm，操作方式為首先將底砂加入其中，振實以后再埋砂，分兩次對泡沫模樣填砂。對于不易進砂之處，可加入人工力量作為輔助，將型砂填滿、振實，確保每個死角位置都能夠有充足的砂。另外，也可以采用樹脂砂預埋填實法，使泡沫模型中不易進砂的位置變得更加緊實。在第一次填砂時，應保持砂的高度與箱體持平，在第二次填砂時，要起到覆砂的作用，確保充足的吃砂量，采用此種方式能夠使鐵包砂缺陷問題得到有效的解決，目前在飛輪鑄件生產過程中，由于該缺陷導致的廢品率已經被控制在1 %～2 %。

3 結論

綜上所述，通過本文的研究能夠得出，在鑄造工業中對飛輪鑄件進行生產時，由于其壁厚較薄、內腔較大，一旦在操作中方式不當很可能出現夾渣、變形、鐵包砂等缺陷問題。通過許多研究證明，采用支撐筋的方式能夠有效克服變形缺陷；采用密度在26 g/L～28 g/L的預發泡，在澆筑中將直澆道轉變為圓柱形澆道，使鐵液的溫度損耗降到最低，使夾渣問題得到有效緩解；對于鐵包砂缺陷，通過調整振實參數、人工輔助埋砂等方式能夠使模樣中各個角落都得到充足的砂，從而使鐵包砂缺陷得到良好的彌補和解決，鑄件的合理率與成品率得到顯著提升。

參考文獻

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