砂型鑄造及其常見缺陷.ppt

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重鑄基礎(chǔ)知識,什么是重力鑄造？ 用鐵、銅或其它金屬型材料作鑄型，在重力作用下，將熔融的金屬注入鑄型而獲得鑄件的工藝方法稱之為重力鑄造。,雅鼎衛(wèi)浴品管部—重鑄車間 2011-9-17,重鑄基本工序,重鑄基本可分為制芯，澆鑄，整理三大塊 每一道工序都必須嚴(yán)格的按照工藝參數(shù)執(zhí)行 如工藝參數(shù)不良，需在班組長督查下做相應(yīng)更改，并作好詳細(xì)記錄,制芯,澆鑄,整理,,,制芯篇——造型材料1,造型材料,,,1、硅砂 2、石灰石砂 3、特種砂,1、粘土 2、水泥 3、水玻璃 4、有機水溶性粘結(jié)劑 5、油類粘結(jié)劑 6、合成樹脂粘結(jié)劑 7、其它鑄造用粘結(jié)劑,,原砂,粘連劑,輔助材料,1、抗粘砂材料 2、潰散附加物 3、固化劑 4、溶劑和稀釋劑 5、模樣劑和分型劑 6、添加劑,,制芯篇——造型材料2,硅砂：主要成分為SiO2，為多結(jié)晶形態(tài)（部分無定形體），粒度0.053—3.35.純凈為白 色，因含氧化鐵而為淡黃色，淺紅色,,雜質(zhì),黑白云母 鉀鈉長石 泥粉(1%) Fe2O3,堵塞沙粒間隙，降低型芯透氣性 含量過高易使鑄件粘砂,,特性,,1,粒度大，透氣性好 2,表面光潔，則與粘結(jié)劑結(jié)合力高 3,圓砂流動性好，緊密度好，但高溫易膨脹,,,注意事項,,1，原砂應(yīng)充分干燥，因為砂中的水分加熱后 會破壞樹脂膜，影響粘結(jié)強度 2，砂溫不宜過低（15-30度），過低降低樹脂粘度，不宜混勻 3，砂溫不宜過高，加速反應(yīng)，存放性差,制芯篇——造型材料3,樹脂,,呋喃I(xiàn) 型：尿素，甲醛，糠醇（含氮高，一般為無色，或淡黃色） 呋喃I(xiàn)I型：苯酚，甲醛，糠醇（含氮低，淡藍(lán)色） ZHR—I型：尿醛，酚醛，糠醇（中氮樹脂，深綠色）,*砂芯的發(fā)氣量主要是因為樹脂中尿素受熱分解，產(chǎn)生NH3與H2,固化劑：常溫呈堿性，中和樹脂酸性，減緩樹脂反應(yīng)們延長混好砂的存放時間,添加劑：增加粘合強度,涂料：填補凹坑,制芯篇——制芯工藝1,砂+固化劑,樹脂,添加劑,1-2分鐘,2-3分鐘,1分鐘,掛件砂：50kg砂+180ml固化劑+800ml樹脂+30ml添加劑 龍頭砂：50kg砂+170ml固化劑+700ml樹脂+30ml添加劑,一，砂芯配比,二，混砂工藝,要求混沙機轉(zhuǎn)速120~150轉(zhuǎn)/分，太低的轉(zhuǎn)速不易攪拌均勻，太高的轉(zhuǎn)速沙芯易發(fā)熱，樹脂易板結(jié)，流動性不好。混砂時，原砂溫度不應(yīng)超過35度 混好的樹脂砂在存放過程中流動性將逐漸下降，所以混好的砂應(yīng)在一小時內(nèi)用完，混砂時，要根據(jù)車間生產(chǎn)需要，不宜多混。特別夏季氣溫高，使樹脂在固化劑作用下聚合反應(yīng)加速，并引起型砂表面水分揮發(fā)結(jié)皮，流動性下降?；旌玫纳皯?yīng)用濕麻袋遮蓋。,制芯篇——制芯工藝2,一 制芯參數(shù) 一般左模210，右模200，固化時間45秒，抽芯時間比固化時間短3-5秒。 二注意事項 1、將混好的砂放入制芯機料斗內(nèi)，啟動振下砂按鈕，使砂充滿吹砂桶，才能開始工作，否則吹砂時要噴砂。 2、模具應(yīng)調(diào)整到無錯模，間隙不能大于0.05mm。 3、下砂不能過多，需標(biāo)準(zhǔn)，否則射砂斗的密封圈要破損。 4、 固化時間不宜過短。（應(yīng)在模具內(nèi)硬化70-80%、但烤砂芯時間短在外面慢慢硬化）也不是固化時間長，強度就上升，時間太長反而強度會下降 5、剛制成的砂芯并未完全硬化，修刮毛邊和合模線時要小心，并修刮干凈，裝箱后要保證砂芯安放的穩(wěn)定，可適當(dāng)墊一層木屑，防砂芯損壞，并認(rèn)真填寫產(chǎn)品標(biāo)識卡。 6、混好的樹脂砂在存放過程中流動性將逐漸下降，所以混好的砂應(yīng)在一小時內(nèi)用完，混砂時，要根據(jù)車間生產(chǎn)需要，不宜多混。特別夏季氣溫高，使樹脂在固化劑作用下聚合反應(yīng)加速，并引起型砂表面水分揮發(fā)結(jié)皮，流動性下降?；旌玫纳皯?yīng)用濕麻袋遮蓋。 7、中途休息和下班時，應(yīng)做完料斗中的砂，模具應(yīng)合好，以免砂凝固及熱損失。 8、經(jīng)常檢查抽芯是否到位，是否有偏心，模具分型面和抽芯是否粘砂，并及時清理。 9、下班時加熱板溫度設(shè)為0，并放掉儲氣罐內(nèi)廢水，清掃機臺及周圍環(huán)境衛(wèi)生，關(guān)閉水電。 10、砂芯要做到無吹不滿，無夾生，無錯模，無脹模，無焦疏，無變形等要求。 11、砂芯完成后需放入砂芯干燥房，干燥房濕度不能超過60%。,*所有合成樹脂為酸性物質(zhì)，請帶好勞保用品進行操作,制芯篇——砂芯不良及原因分析,制芯篇—砂芯不良圖示,,,澆鑄篇——初識hpb-591,銅,,,,,簡單黃銅：為Cu—Zn二元合金，以“H”表示，H 后面的數(shù)字表示合金的平均含銅量。如H80表示含銅量為80％，其余為鋅 復(fù)雜黃銅：在Cu-Zn會金中加入少量鉛、錫、鋁、錳等，組成多元合金。第三組元為鉛的稱鉛黃銅，為鋁的稱鋁黃銅。 hpb-591為含銅59%，主加元素為鉛（1%左右）的復(fù)雜黃銅。,白銅：銅為基、鎳為主要合金元素的銅合金。以B表示。如：BlO為10％Ni、余為銅；B30為30%Ni、余Cu的銅鎳合金。,青銅：除黃銅、白銅之外的銅合金。 按主加元素(如Sn、Al，Be等)命名為錫青銅、鋁青銅、鈹青銅，并以Q＋主添元素化學(xué)符號及百分含量表示，如QSn6.5-0.1為6.5％Sn、0.1％P、余為銅的錫磷青銅。QA15為5％A1、余為銅的鋁青銅。QBe2為2%Be、余下為銅的鈹青銅。,黃銅：,澆鑄篇——初識hpb-591,59銅物理特性：,黃銅 它是由銅和鋅組成的合金。 當(dāng)含鋅量小于 39% 時，鋅能溶于銅內(nèi)形成單相 a ，稱單相黃銅 ，塑性好，適 于冷熱加壓加工。 如62銅，一般為板材，銅管，銅棒 當(dāng)含鋅量大于 39% 時，有 a 單相還有以銅鋅為基的 b 固溶體，稱雙相黃銅， b 使塑性小而抗拉強度上升，只適于熱壓力加工。如59銅錠。 若繼續(xù)增加鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，則抗拉強度下降，無使用價值 ，所以嚴(yán)格控制鋅含量在39%以下。,59銅錠,62銅棒,澆鑄篇——銅水熔煉,59銅標(biāo)準(zhǔn)成分：,各種成分在鑄造過程中的作用： 銅：主要成分，不宜過高，影響澆注的流動性。低于59%易裂紋。 鋅：低于35%的容易造成流動性差，超過37.5%則易形成氧化物過多的現(xiàn)象。 鋁：增加銅水流動性在銅水表面形成Al2O3,防止鋅的揮發(fā)。高于7%拋光不良，低于5%易裂紋。 鉛：改善產(chǎn)品切削性能，對鑄件的內(nèi)部縮松孔有填補作用。如果過低容易有縮松、毛細(xì)孔漏水現(xiàn)象增加，切削性能也不好。過高（3%以上）鑄造不良。 鐵：鑄件雜質(zhì)主要的成分，但低于0.03%不能做細(xì)化處理。 硼：5-8ppm為佳，銅水成分不宜超過12ppm，否則容易造成硬基點。 鎂：可以去除銅水的氧化物，鑄件白斑的產(chǎn)生。 砷：在DR銅中替代鉛的作用，可以改善鑄件的切削性能。起抗脫鋅的能力。 鉍：在無鉛銅中，補充、改善鉛含量降低后產(chǎn)品的切削性能。,精煉的目的： 通過鋅的沸騰除去銅水中析出的氣體 利用精煉劑（一般為鹽類）與銅水中的雜質(zhì)形成高熔點（高于銅水熔煉溫度）化合物，上浮至液面，扒渣扒出。,澆鑄篇——鑄造常見缺陷,1、澆不滿（欠鑄） 2、氣孔（真空，皮下氣孔，憋氣） 3、沙眼、掉砂 4、渣孔（粘砂，翹渣等） 5、縮料 6、裂紋 7、冷隔 8、變形 9、斷芯,鑄造篇——澆不滿原因,原因分析： 1、銅水溫度過低 2、澆鑄工藝不當(dāng) 4、銅材成份不良，導(dǎo)致流動性差 5、模具溫度偏低、鑄件壁厚太薄，銅液過早凝固,鑄造篇——澆不滿改善,1、提高澆鑄溫度（控制在1000℃—1010℃之間）； 2、增加進澆口橫截面； 3、平穩(wěn)流注，嚴(yán)禁中途中斷 4、改善銅材晶體結(jié)構(gòu)組織（高溫熔煉，作精煉細(xì)化處理） 5、適當(dāng)調(diào)整銅材成份結(jié)構(gòu)（注意控制Cu 58.5％-61.0％、Zn 37％-39％、Al 0.6％-0.7％等含量） 6、提高或控制模具溫度 6、清理模具，避免因氧化物堵塞澆道 7、改善澆鑄工藝，如增大流量，縮小預(yù)澆時間等,解決辦法：,鑄造篇——氣孔圖示,1022024-022,,8032001-012,8007001-012,8021001-022,,,,鑄造篇——氣孔,產(chǎn)生原因： 1，銅水流入行腔后，行腔內(nèi)空氣排出不暢 2澆鑄過程中卷入的氣體未排出 3.高溫作用下，燃燒的氣體（樹脂、固化劑、添加劑以及水分）排出不暢 4.銅水自身含有的氣體要析出,解決方法： 1、必須要有合理的排氣系統(tǒng)，對于死角處，發(fā)氣量的處增加排氣孔等工藝措施 2規(guī)范合理的工藝參數(shù)，并做到平穩(wěn)澆鑄，避免氣體的卷入 3、控制砂芯沾結(jié)成份的配比，減少燃燒時發(fā)氣量，并做到充分烘干 4、精煉銅水，靜止一段時間讓氣體析出,,,,,鑄造篇——砂眼，掉砂,產(chǎn)生原因： 1.吹砂不凈，模具內(nèi)殘留沙粒 2.模具未裝好，合模緩沖過快導(dǎo)致合模后沙粒掉落在型腔 3.砂芯不緊實，受銅水沖擊后從表面剝落，并隨銅水凝固 4砂芯脹模，或砂芯定位松,合模后砂芯晃動 5.石墨水內(nèi)被污染，含砂或其他雜質(zhì)，蘸水后附著在模具表面(如8032006-112表面砂眼）,解決方法： 1、按住砂芯定位部分，由上至下吹出散落在型腔的沙粒，注意死角處。 2合模時要求平穩(wěn)緩慢，無錯模現(xiàn)象 3，制芯時控制型芯強度，改善澆鑄工藝，避免銅水直接沖擊型芯 4、修刮砂芯，修繕模具定位，加大砂芯定位避免砂芯頭重腳輕 5，石墨水日常需維護，嚴(yán)禁沙粒入內(nèi)，取樣目測，如不良，及時更換石墨水,,,,,,鑄造篇——渣孔形成原因,渣孔 （被金屬液卷入的液渣或在澆鑄過程中急劇氧化在重力模型腔內(nèi)的液渣所造成的凹坑，一般聚結(jié)與鑄件表面，主要分布在澆道附近） 1、在澆鑄過程中，金屬液的浮渣隨從液體一起卷入重力模型腔 2、在澆鑄過程中，金屬液在高溫作用下與空氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的氧化物被金屬液體封裹,鑄造篇——渣孔圖示,改善方法： 減緩流量，降低澆鑄速度，經(jīng)常扒渣，避免舀銅水時帶入爐渣，經(jīng)常清理澆鑄勺，特別是勺口部位，改善澆道的濾渣能力,11028055-022,8052018-022,鑄造篇——縮料,縮料 鑄造過程中因收縮而引起的內(nèi)外表面所形成的孔洞、凹坑、等缺陷 縮松 金屬在凝固過程中發(fā)生體積收縮，熔體不能及時補充，出現(xiàn)細(xì)小而分散的縮孔，形成花斑，裂紋等缺陷 一般情況下，物體由高溫降制室溫，由液體凝固成固體后體積會變小外、觀形狀發(fā)生變化容易形成孔洞、凹坑等現(xiàn)象 在鑄造過程中因鑄件的壁厚不均或散熱方式、凝固條件不同而導(dǎo)致鑄件的凝固順序不會同步進行，后凝固的迫使給先凝固的部分提供補縮，當(dāng)澆鑄終斷后，最后凝固的部分無補充來源由自身引起的收縮 在特殊情況下，凝固條件受到其它外界因素或客觀條件的干涉而改變了凝固順序所形成的收縮（如氣體、模具的局部溫差等等 合金成分不良，導(dǎo)致流動性差，不能及時補縮 鑄件含有厚實部位，收縮過程中得不到及時補縮,鑄造篇——縮料圖示,8053060-012,8029029-562,1022010-562,出水嘴處縮料，一般滲漏，嚴(yán)重會直接穿掉,此處縮料，加工螺紋后穿掉,砂芯沒刮好，補縮不良導(dǎo)致的縮料,內(nèi)部縮孔，無法避免，生產(chǎn)控制，使縮孔位于被加工位置,鑄造篇——縮料改善,1、物體因物理反應(yīng)所產(chǎn)生的自然收縮現(xiàn)象不可避免，只有通過放大預(yù)留尺寸從設(shè)計的角度上去解決 2、通過模具設(shè)計或鑄造工藝去改變鑄件的凝固順序（在縮料位置加冷鐵、抽芯等加速其凝固或?qū)⒈诤褫^厚的位置向下盡可能先凝固） 3、設(shè)置專門的補縮系統(tǒng)對縮料部位進行補縮（利用澆道、補料樁、冒口進行補縮） 4、在鑄造過程中，從工藝改善上去延緩、均勻鑄件的收縮（譬如砂芯涂料等） 5、放大收縮位置的加工余量 6、適當(dāng)降低澆鑄溫度，延長澆鑄時間,鑄造篇——裂紋,在鑄造過程中，金屬液由高溫冷卻至低溫（常溫或室溫）、由液體凝固后變成固體，體積與外形會收縮，內(nèi)部組織也發(fā)生了變化，收縮時受到阻力或其它外界作用力，這種情況下就會產(chǎn)生裂紋,①熱裂：金屬在凝固過程中產(chǎn)生的裂紋 縫隙寬,形狀曲折,縫內(nèi)呈氧化色 提高砂型和芯砂的退讓性,嚴(yán)格控制延長銅水凝固溫度范圍的元素含量。 ②冷裂：金屬凝固后產(chǎn)生的裂紋 裂紋細(xì)小,呈連續(xù)直線狀,輕微氧化色 減小內(nèi)應(yīng)力和降低合金脆性的因素，控制磷,硅的含量。,鑄造篇—裂紋產(chǎn)生的原因,1、鑄件收縮時，受到金屬模具及自身結(jié)構(gòu)上的阻礙或限制（如凸臺與凸臺之間，抽芯與抽芯之間或它們與模具之間以及自身結(jié)構(gòu)的局限性），因為金屬無退讓性，會形成縮裂、拉裂等等 2、在鑄造過程中，鑄件凝固時體積變小則意味著往里面收縮，會產(chǎn)生向內(nèi)腔（砂芯）的作用力，而砂芯在高溫作用下，體積會膨脹，同時向鑄件產(chǎn)生向外的作用力，在兩種力的作用下，如果金屬液處在漿狀體的那一瞬間就會產(chǎn)生裂紋（即金屬液對砂芯的作用力小于砂芯對金屬液的作用力） 3、金屬液自身晶體結(jié)構(gòu)分布不均勻、合金組成成分不符合工藝需求，導(dǎo)致凝固時組織不致密受力不均勻而產(chǎn)生裂紋（結(jié)構(gòu)顆粒不均，大小不一、分布無規(guī)律） 4、 鑄造溫度不適當(dāng)，澆鑄速度快，鑄件冷卻不均勻,鑄造篇—裂紋圖示,裂紋改善：要求鑄件壁厚勻稱，過度平滑，內(nèi)腔圓角夠大，減少收 縮阻力，適當(dāng)降低澆鑄溫度，縮短開模時間（避免鑄件收縮時受模具行腔阻力而開裂）,鑄造篇—冷隔,冷隔、接痕的產(chǎn)生 鑄件表面出現(xiàn)褶皺或?qū)盈B狀的缺陷，或內(nèi)部出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象統(tǒng)稱冷隔 冷隔表面不平整，中間有氧化膜，并伴隨氣孔等缺陷，按出現(xiàn)的位置不同，分為表面冷隔，皮下冷隔，中心冷隔。 1、在充型過程中，由于金屬液所流注的路程、時間不同，在流注時會散失熱量，如果匯溶時溫差大，或溫度過低，彼此之間互不相融或融接不致密就會產(chǎn)生線條狀的接痕與冷隔 2、在流注過程中，因金屬液或模具溫度過低，流注時金屬液熱量散失太快，就會在匯溶時產(chǎn)生冷隔、接痕或澆不滿等現(xiàn)象 3、在流注時，金屬液流注分散不集中，一部分金屬液提前凝固被后凝固的金屬液所包容，致使鑄件形成兩部分以上的組合體，提前凝固的那一部分與鑄件整體就形成小片狀或顆粒性的冷隔 4、因流注時在局部高溫部分的周圍產(chǎn)生的氧化物隔斷了金屬液之間的融接而形成片狀的冷隔 5.預(yù)澆時間過長，液面達(dá)到傾斜最高點后停滯，與新流入的銅水愈合不良,一般情況下提高銅水流動性，提高澆鑄溫度，提高模具溫度，減小預(yù)澆時間，加大銅水流量，增加壁厚，改善排氣等，都能一定程度的避免冷隔的產(chǎn)生,,8026021-022,1043025-012,8002011-012,鑄造篇—冷隔圖示,鑄造篇—變形,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不對稱，或壁厚相差大，兩邊收縮時變形 產(chǎn)品脫模時被拉扯變形 開模時間太短，產(chǎn)品取出后放置過程中變形 模具本身變形,變形鑄件一般為長條狀，薄面狀，適當(dāng)延長開模時間，平穩(wěn)放置，或增設(shè)加強筋均能有效改善變形，對于模具本生變形，只能修模，或者冷卻后整形加以改善,1022024-022,鑄造篇—斷芯,砂芯強度不夠 銅水流量大，沖斷砂芯 合模不良，砂芯斷裂,增加樹脂加入量，保證砂芯強度 砂芯存放時間不宜過長，正常5天內(nèi)，陰雨天3天內(nèi) 流量平穩(wěn)，澆鑄角度適當(dāng)，避免直接沖擊砂芯 合模緩沖平穩(wěn)，避免砂芯震斷 無錯模，避免砂芯合模時被擠壓斷裂 加鐵絲，增加砂芯強度,,,原因分析,解決方法,完結(jié)篇,花了幾天時間，終于做完了。算是給網(wǎng)絡(luò)的一點貢獻(xiàn)吧。 紕漏之處，希望大家指正。,2011-9-19,