箱體鑄件工藝要點(diǎn)

許福蘭

（山西榆次液壓件廠技校，山西 榆次 030601）

箱體類鑄件一般采用樹脂自硬砂工藝造型生產(chǎn)，由于鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，砂芯尺寸大小不一，箱體鑄件生產(chǎn)中較容易出現(xiàn)氣孔、砂眼、裂紋及粘砂（燒結(jié)）等鑄造缺陷，廢品率較高，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)及配套任務(wù)的完成。

1 氣孔缺陷分析及控制措施

箱體鑄件氣孔常出現(xiàn)在鑄件的上表面和內(nèi)腔砂芯處，孔徑約5mm～20mm，表面光滑。呋喃樹脂是有機(jī)黏結(jié)劑，當(dāng)高溫鐵水注入型腔后，在高溫作用下，金屬與砂型、涂料等界面發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量的氣體，使型腔內(nèi)的氣壓增大，當(dāng)氣體壓力大于鐵液對砂型的壓力時容易產(chǎn)生侵入性氣孔。另一方面砂芯、砂型工作表面烘干不充分，殘留發(fā)氣物含量過高、型腔排氣不通暢也是產(chǎn)生氣孔的重要原因。

通常控制砂塊的發(fā)氣量可減少鑄件氣孔缺陷，發(fā)氣量往往隨樹脂和固化劑的加入量增加而增大，在再生砂的含泥量（≤0.2%）、含塵量（≤0.5%）及灼減量（≤0.4）穩(wěn)定條件下，鑄鐵件生產(chǎn)線樹脂的加入量一般控制在0.9%～1.0%左右，從而砂塊的發(fā)氣量一般可穩(wěn)定在10ml/g～l4ml/g；保證型芯烘烤充分，合箱前用柴油噴燈將型腔表面高溫補(bǔ)烘，補(bǔ)烘時間40s～60s，可減少砂型發(fā)氣量；增設(shè)鑄件出氣冒口；合箱時保證排氣通道暢通；澆注過程中，及時點(diǎn)火引氣。這些過程控制操作規(guī)范化，對減少鑄件氣孔缺陷也是行之有效的，減少砂芯的發(fā)氣量可減少鑄件氣孔缺陷，對厚實(shí)的芯，在短時間（2 h～3 h）內(nèi)無法充分干燥，可用壓力“吹氣法”來減少砂芯的水分和反應(yīng)不充分的三乙胺殘余氣體。“吹氣法”具體操作如下：芯在涂料點(diǎn)燃后，隨即用0.5mPa～0.6 MPa壓縮空氣從砂芯排氣孔處吹入高壓氣體，而此時砂芯內(nèi)部溫度高達(dá)150℃～160℃，砂芯內(nèi)殘留的有機(jī)物及水分在高溫及壓力差的作用下，被強(qiáng)制性從其他排氣孔排出，其排出氣體呈白色油煙、刺激性氣味且可燃，這樣將有利于減少砂芯內(nèi)部的三乙胺殘余氣體量，從而降低砂芯的發(fā)氣量。

2 砂眼缺陷分析及控制措施

砂眼及偏芯缺陷主要是由于操作不當(dāng)引起。

箱體模具，其尺寸精度也較高，如在下芯（組芯）之前沒有將砂芯表面的浮砂及堆積在芯頭（座）的涂料刮掉，就會造成砂芯下不到位的現(xiàn)象，在后續(xù)的配箱過程中容易發(fā)生相碰擦砂現(xiàn)象，碰掉的砂粒落入型腔，則產(chǎn)生砂眼缺陷，而不到位的砂芯則產(chǎn)生偏芯、斷芯等缺陷。

針對砂眼缺陷采取的控制措施有：編制操作指導(dǎo)書等工藝文件，并配套制作相應(yīng)的組芯、下芯樣板，對工人進(jìn)行操作技能培訓(xùn)，保證工藝操作規(guī)范。

3 粘砂缺陷分析及控制措施

箱體的泥芯是冷芯盒芯，砂芯形狀復(fù)雜，其大部分均被鐵水包圍，由于樹脂砂鑄型導(dǎo)熱性差，鐵液冷卻凝固速度慢，而冷芯盒砂芯的高溫強(qiáng)度低，經(jīng)分析認(rèn)為：涂料對砂芯的表面滲透層太淺及涂料自身的耐火度不夠，導(dǎo)致涂料抗金屬滲透性較差，是造成燒結(jié)粘砂的原因。

對鑄件粘砂的控制措施有：泥芯由冷芯盒制芯改為熱芯盒制芯，可提高泥芯的強(qiáng)度，同時降低其發(fā)氣量；泥芯由醇基涂料改為施涂雙層高溫性能水基涂料，減少對砂芯表面層的損壞，起到了良好的防燒結(jié)效果；澆注時選擇較低的澆注溫度，澆注溫度控制在l 350℃～l 380℃較為合適，溫度過高會加大芯燒結(jié)傾向；溫度過低會造成鑄型排氣不良，增加氣孔傾向。

4 箱體鑄件裂紋分析及防止措施

箱體鑄件是一種常見的機(jī)械零件毛坯，較大的箱體鑄件，尤其箱體薄壁鑄件容易產(chǎn)生裂紋缺陷。

裂紋產(chǎn)生原因主要是由鑄造應(yīng)力引起，其中影響最大的是熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力。收縮應(yīng)力也稱機(jī)械應(yīng)力，是指鑄件在冷卻和凝固過程中，受到鑄型的阻礙，不能自由收縮，產(chǎn)生了應(yīng)力。熱應(yīng)力是指由于鑄件壁厚不一致，較薄處先冷卻凝固，壁厚處和熱節(jié)區(qū)后冷卻凝固，結(jié)果后冷卻凝固的部位產(chǎn)生的收縮，受到先凝固部位的阻礙，產(chǎn)生了熱應(yīng)力。當(dāng)鑄型阻礙收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，超過鑄件此時的強(qiáng)度極限時便產(chǎn)生了冷裂紋。當(dāng)后凝固區(qū)域在受到先凝固區(qū)域阻礙產(chǎn)生拉升，而拉升產(chǎn)生的空隙又得不到理想鐵液的及時補(bǔ)充時，就會產(chǎn)生小區(qū)域的割裂，這些割裂的尖端會產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成裂紋源。在隨后的冷卻收縮的作用下，會產(chǎn)生熱裂紋。

防止裂紋的措施：增加型芯和砂箱的退讓性，減小鑄件的收縮阻礙，是防止冷裂的有效措施；合理布置橫澆道和內(nèi)澆道，減少澆注系統(tǒng)對鑄件產(chǎn)生的收縮阻礙；采用開放式澆注系統(tǒng)，縮短澆注充型時間，盡量使鑄件溫度分布趨于合理；為使鐵水在上箱充型時流動性較好，將原來底注式澆注系統(tǒng)改為頂注式，避免大平面出現(xiàn)冷隔缺陷；控制好鑄鐵化學(xué)成分，減少鐵液的過冷傾向，并保證適當(dāng)?shù)臐沧囟龋?330℃～1380℃）；澆注前除渣干凈，澆注時不斷流；澆注后及時卸掉鎖箱螺栓，以減小收縮應(yīng)力；合理控制開箱時間；開箱和切除澆冒口時，不允許猛打亂敲，以免震裂箱體；保證恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分、合適的鑄型材料、合理的鑄造工藝以及嚴(yán)格的操作規(guī)程，都是避免出現(xiàn)裂紋，提高鑄件質(zhì)量的有效辦法。

5 結(jié)束語

針對具體的箱體鑄件進(jìn)行工藝性分析，分析產(chǎn)生氣孔、砂眼、粘砂、裂紋缺陷的原因，分別采取相應(yīng)的控制措施，即可提高鑄件質(zhì)量，降低鑄件綜合廢品率。

［1］周大恂.箱體鑄件裂紋分析及防止措施［J］.西南工學(xué)院學(xué)報，1997（02）：77-78.