淺析鑄鋼件消失模鑄造常見缺陷與防治措施

摘? 要：在生產消失模鑄鋼件時，經常會出現不同的缺陷，如個別部位增碳、表皮增碳和體積增碳等，且同一鑄件不同部位的增碳量不一樣?；诖?，本文對鑄鋼件的增碳原理和原因進行歸納，總結了解決方案，以供實際生產使用。

關鍵詞：鑄鋼件;消失模鑄造;缺陷分析及預防

中圖分類號：TG249.5? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）07-0000-00

0引言

鋼水的化學成份和凈化程度以及鑄造工藝的優化程度決定了鑄件質量的好壞。為了確保鑄件質量，必須嚴格控制制造的全過程，從鑄造原料、工藝路線、型芯制造、合箱、澆注、落砂、鑄件清理到最終熱處理都要特別注意，否則會出現不同的缺陷。由于鑄件的許多表面不能加工，所以對表面質量、形狀和尺寸都有非常嚴格的要求。鑄鋼件常見缺陷包括縮孔、縮松、空氣孔、冷熱裂紋、白點、偏析和缺陷斷裂等。基于此，本文總結了消失模工藝路線生產鑄鋼件特有的增碳缺陷，總結了消除增碳缺陷的若干經驗[1]。

1碳缺陷的過程分析

消失模鑄造的白模原料是苯乙烯（EPS）。EPS的基本元素是C和H，白模在鋼液高溫下會迅速分解為H2和元素C，如圖1所示。白模分解后發出H2首先與型腔中的O2結合生成H2O，以氣體形式逸出;在短時間內供應O2不夠時，元素C以黑煙的形式留在模具中，增加了鑄件中的碳。因此，消失模鑄鋼幾乎不發生氫增加現象，但是難以避免碳增加現象，并且頻繁地在鑄件的低溫區域或在凝固結束區不規則地且不均勻地發生碳增加，其中位于鑄件表面的滲碳缺陷最有可能發生。

2滲碳缺陷及處理措施

鑄件的碳含量不均勻，對于鑄件的結構和加工性能都有很大影響，嚴重的碳增加會導致鑄件報廢。

目前，根據碳增加機理，采取以下措施來控制增碳。

2.1選擇高質量的泡沫塑料

泡沫質量直接影響氣化速率和裂化產物的形態。高質量的泡沫在維持低密度的同時還能確保強度，二者兼備。鋼鑄件白模選材時首先選擇生珠，即不參合回收粉碎料或過期顆粒料的新料發泡，這是解決鑄鋼件增碳問題的最有效途徑。

2.2選擇合理的鑄造工藝

為了防止白模氣化和燃燒速度過快，模型裝箱采取“能站不要躺”的原則，確保白模不會太快燃燒發氣。澆道安置盡可能從底部注入，合理選擇內澆口位置，注流并平滑地填充型腔，以避免湍流和翻騰，使氣泡從底部到頂部以均勻的速度蒸發，同時在合理的位置設置出氣通道和集渣冒口，以此減少碳的增加。

2.3合理的澆注速度

白模模型以氣化和燃燒兩種形式消失。在沒有氧的條件下，白模遇到高溫的鋼水時，氣化的大分子會迅速分解為小分子被負壓抽出;在有氧條件下，氣泡完全燃燒后被負壓抽出，當氧氣不足時，氣泡不能完全燃燒，形成游離碳進入鋼水。所以，應將白模盡可能在無氧條件下氣化，具體辦法是在澆注時將鋼水充滿澆道以起到密封作用，防止空氣帶入。澆注速度應該合適，而不是速度越快效果越好，鋼水進入型腔接觸泡沫模型，然后白模蒸發，如果鋼水的充型速率高于白模的氣化速率，則鋼水會因為白模沒有時間氣化，導致白模卷入鋼水發生局部增碳并且產生氣泡。

2.4鋼液凈化

必須注意鋼水的精煉，這是消失模鑄造的重要技術之一。在前面的步驟中應考慮鋼液的凈化，這些步驟包括鋼液冶煉、過熱、去氧一直到澆鑄成形。

3涂料帶來的影響

涂料用于浸漬包裹白模外表，烘干后形成模殼。當鋼液充入模殼替換白模具后形成鑄件。對涂料供應商來說，鑄件表面粗糙度高、透氣性差和易粘砂等缺陷是涂料質量反饋的常見問題。其中涂料的透氣性能是消失模鑄件增碳的主要因素。

改善涂層的透氣性能夠盡可能多地排出氣體，可以減少涂料的增碳影響。此外在滿足強度標準要求的條件下，涂層越薄、透氣性越好。

4鑄鋼件夾砂的缺陷

在消失模造型的裝箱操作過程種，由于直橫澆道對接處、內橫澆道對接處、直澆道與澆口杯對接處、以及頂部冒口出氣口周圍的散砂固定處理不當，會出現散砂鉆入對接縫隙，或者澆注操作途中有周圍散砂流入模殼型腔，造成鑄件夾砂等問題。這要求消失模裝箱操作要特別注意細節，發現模殼裂縫或者破皮要立即涂抹嚴實;對接各段澆道要特別關注視覺死角處不能有裂縫遺漏;在砂箱頂部做覆膜密封處理時，澆口杯和冒口出氣孔必須用可快速硬化的砂做可靠穩固，保證后工序不發生移位和砂粒潰散。

5裝箱改良措施

裝箱時需要仔細檢查模殼圖層是否有剝離、開裂或裂紋，特別是直澆道和橫澆道接頭、橫澆道和內澆道接頭、內澆口和鑄型結點的地方，如果出現松動、裂紋、連接不良等，則模具接頭可能會進入砂子。這就要求具有高的粘結強度、較厚的涂層，并且澆口系統必須具有足夠的剛性，必要時可以使用支撐或加強套管。如果裝箱粘合后發現裂紋，則可以適當增厚涂層，但是在增加涂層強度并進行修補以防止砂子流淌時，有必要增加干燥措施。

白模模型放置在砂箱的底砂上時應保持穩定，并應放置在合適的地方再撒砂振動，以防止涂層的沖擊破裂，加砂操作應盡可能順暢，在倒入砂子之前，可以使用軟管添加砂子，等穩定振動后再撒砂。最初，對于較小的振動，僅需要一個或兩個振動器，在完全干燥的砂型附著之后，對于較大的振動，需要添加兩個振動器。在整個裝箱、振動和造型工作中，防止涂料的涂層掉落，以防止預膨脹裂紋和裂縫，對上穹部位必須特別注意砂子填充振實，避免出現間隙。

6負壓控制環節的改善措施

消失模鑄造澆注過程通常在負壓狀態下完成，負壓主要用于干砂的型腔保持和加速排氣。型腔負壓的程度對鑄件的質量有很大影響，過大的負壓會增加鑄件的粘砂缺陷，在局部出現多余的鐵瘤難以清除?，F場經驗總結，鑄鋼件控制負壓在-0.6MP上下比較合理，負壓值低于-0.25MPa時會有型腔塌陷危險，一般控制在-0.4MPa以上可保證安全澆注[2]。

7其他因素的影響

如果在熔煉過程中鋼水碳含量處于上限，則澆出鑄件的碳含量將高于上限。解決此問題的方法是中頻熔煉出爐前嚴格控制碳成份在中下限范圍，不可超出上限。

8結語

當前消失模鑄鋼正處于鑄造行業的蓬勃發展期，因此其有很大的發展空間。采用有效的生產控制措施來嚴格控制熔煉過程，并且在鑄造過程中減少和消除積碳，以上措施可以與實際生產條件相結合，同時考慮傳統問題，嚴格控制每個步驟以防止出現鑄造缺陷，從而生產出質量完美的鑄鋼件產品[3]。

參考文獻

[1]高成勛.淺析鑄鋼件消失模鑄造常見缺陷與防治[C].2020重慶市鑄造年會論文集，2020.

[2]葉國華，葉金華.淺談消失模鑄造鑄鋼件常見缺陷及防治措施[J].科技與企業，2012（12）：322.

[3]高成勛，劉偉明.淺談消失模鑄造鑄鋼件常見缺陷及防治措施[J].中國鑄造裝備與技術，2011（3）：20-22.

收稿日期：2020-06-20

作者簡介：趙文峰（1988—），男，江蘇徐州人，本科，工程師，研究方向：鑄造。

Analysis of Common Defects and Preventive Measures in Lost Foam Casting of steel Castings

ZHAO Wenfeng

（Ningxia Su Ning New Energy Equipment Co.， Ltd.，Shizuishan? Ningxia? 753000）

Absrtact： Different defects often occur in the production of vanishing die cast steel parts， such as individual site carbonization， epidermis carbonization and volume carbonization. The carbonation of the same casting is different in different parts. In this paper， the principle and reason of carbonizing steel castings are summarized， and the solution is summarized for practical production.

Keywords： steel castings; lost foam casting; defect analysis and prevention