第二章　多肉類缺陷

多肉類缺陷（Metallic projections）是鑄件表面各種多肉缺陷的總稱，包括飛翅、毛刺、抬型、脹砂、沖砂、掉砂、粘模多肉、外滲物等。

在實際的鑄造生產(chǎn)中，多肉類缺陷比較容易防治，故相關(guān)的防治案例比較少。

第一節(jié)　多肉類缺陷的形成機(jī)理及防治理論

這里只對多肉類缺陷中幾類難治的缺陷重點(diǎn)介紹。

一、沖砂缺陷

鑄件內(nèi)外壁的沖砂缺陷，是由于金屬液流沖蝕砂型或砂芯表面后，在鑄件上形成帶點(diǎn)、塊狀凸起的粗糙表面。盡管沖砂和沖蝕結(jié)疤二者的外表十分相似，甚至相同，上述定義仍能將這兩種缺陷加以區(qū)分。由于消除這兩種缺陷的方法恰好相反，因此，必須把這兩種缺陷區(qū)別清楚。例如，沖蝕結(jié)疤是型砂膨脹所引起的缺陷，是由于舂砂太硬所致，而真正的沖砂卻是由于舂砂太軟。要避免只看外表，輕率地做出決定，只有在掌握了充分證據(jù)，能夠確切地指出其缺陷的根本原因及補(bǔ)救辦法之后，才能做出決定。

下面按照鑄造工藝過程來分析產(chǎn)生這種缺陷的原因。

1. 鑄件和模樣設(shè)計

（1）鑄件設(shè)計不良，致使大量熔融金屬流過砂型表面某一部位，最終會把砂型或砂芯加熱到強(qiáng)度減弱，而發(fā)生沖砂。為此，常需加寬內(nèi)澆口，或在橫澆道上增加輔助內(nèi)澆口，以便分散金屬液，借以防止局部的砂型或砂芯表面過熱。

（2）鑄件設(shè)計中存在一些不可避免的能產(chǎn)生金屬液流噴濺的因素。之所以說“不可避免”，是因為這個問題完全要看設(shè)計人員如何解決。比如，使用一種能經(jīng)得起金屬液流沖刷的造型材料，或某些特殊涂料可避免這種缺陷，但一般會增加生產(chǎn)費(fèi)用。

2. 模樣

模樣的布局妨礙了澆口正確地設(shè)置。這通常與模樣的分模面設(shè)計有關(guān)，有的分模面的設(shè)計，無法合理地分散內(nèi)澆口，從而就不能使金屬液流均勻通過較寬的砂型表面。想要避免砂型或砂芯上局部過熱，根本的措施是把液流均勻地分散開。所以，在設(shè)計模樣時，不能在小塊砂型或砂芯上通過過多的金屬液流，否則就會過熱而降低型砂和芯砂的強(qiáng)度。

3. 砂箱及其準(zhǔn)備

（1）砂箱過小不能合理地安排澆注系統(tǒng)。如果因為只設(shè)置一個內(nèi)澆口，而使流過的金屬液多到使砂子過熱而造成沖砂缺陷，補(bǔ)救的辦法是多開幾個內(nèi)澆口。

砂箱太小，就無法采用這種補(bǔ)救辦法。甚至還會妨礙合理地設(shè)置澆注系統(tǒng)，從而迫使金屬液從強(qiáng)度很低的砂型或砂芯部位流入。

（2）箱帶距模樣太近。這會帶來兩方面的問題，一方面靠近箱帶的部位，砂型不容易舂實；另一方面因箱帶使型砂表面局部被烘干。

在第一種情況下，舂砂松軟會造成高溫強(qiáng)度低，這樣，由于砂型抵抗金屬液沖刷的能力降低而產(chǎn)生沖砂。第二種情況下，當(dāng)型砂還沒達(dá)到足夠的高溫強(qiáng)度之前，已烘干了的部位就會被機(jī)械地沖刷掉。

4. 澆冒口系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)，是產(chǎn)生鑄件內(nèi)外壁沖砂的主要原因，因為澆注系統(tǒng)控制著通過砂型（或砂芯）表面金屬液的流向?，F(xiàn)將不夠理想的澆注系統(tǒng)闡述如下。

（1）因內(nèi)澆口設(shè)計不合理，致使金屬液沖刷砂型或砂芯表面，這和在鑄件的薄壁處導(dǎo)入金屬液時所發(fā)生的情況一樣，會使金屬液流沒有分散到較寬的表面，而以高速沖擊在局部砂型上。

（2）內(nèi)澆口不能形成可緩沖金屬流的液池。如果金屬液流沖擊在型壁上，隨后又流到別處，那么，這塊型砂就會經(jīng)常暴露在新流入的高溫金屬液的沖擊之下，而沒有機(jī)會形成激冷或堅實的硬殼以使砂型免遭沖蝕。

（3）流經(jīng)砂型表面的金屬液過多，最終將把澆注初期所形成的金屬硬殼又重熔化掉。一旦發(fā)生這種情況，這時砂子的強(qiáng)度和耐沖擊的能力已經(jīng)很低，金屬液就能輕易地把砂型沖刷掉。

（4）通過砂型表面的金屬液流速過高，會阻礙保護(hù)砂型表面最初硬殼的形成。在砂型表面被加熱到強(qiáng)度很低的溫度時，需要最初形成的硬殼來保護(hù)砂型表面。

（5）通過各內(nèi)澆口的金屬液分配不均，這就失去了原來設(shè)置多個內(nèi)澆口所期望的優(yōu)點(diǎn)，因為通過某些澆口的金屬液仍然過多，或者流速仍然過快，因而形成不了有一定厚度的硬殼。

5. 型砂

如果澆注系統(tǒng)能將金屬液分配得當(dāng)，且能防止型砂溫度過高，那么對會形成高溫部位（有可能產(chǎn)生沖砂的部分）的型砂，還要求具有足夠的高溫強(qiáng)度。

在某一溫度下，型砂強(qiáng)度不夠往往是由于黏土加入量少，因而未能形成所要求的高溫強(qiáng)度，其結(jié)果是型砂干強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度均低。

黏土量不足是造成型砂高溫性能差的一項基本原因。型砂的這些性能還受到下述因素的影響：水分少，不能完全活化已添加的黏土；混砂時間短，不足以使水和黏土活化；選用的黏土品種不當(dāng)（高溫強(qiáng)度低）；附加的抗黏結(jié)物質(zhì)（纖維素等）加入量過多，因而降低了型砂的高溫強(qiáng)度。

型砂溫度高，對沖砂有直接和顯著的影響。這可能是由于砂型過早干燥，或者是熱砂直接影響?zhàn)ね辽暗男阅堋嵘皩?dǎo)致型腔的邊緣及拐角變干發(fā)酥，這些部位在澆注時就成了薄弱環(huán)節(jié)。

6. 制芯

（1）砂芯表面松軟。不論何種原因造成的砂芯表面松軟，都會發(fā)生沖蝕或沖砂，這可能是較冷的砂芯表面受到單純的機(jī)械沖刷，或者是由于砂芯高溫強(qiáng)度的劇烈下降所致。重要的是要認(rèn)識到，舂砂松軟的砂型或砂芯，高溫強(qiáng)度較差。

砂芯表面松軟可能是下述原因造成的：硬化過度或硬化不足（烘烤前自干過久）；黏結(jié)劑或水分未滿足需要；混砂不夠充分；對于樹脂硬化砂來說，還有混輾過度的問題。

其他因素還包括制芯、修芯或裝芯時的技巧等，例如：砂芯表面加固（如插釘）不夠；往下芯裝上芯磨芯頭時，用卡規(guī)測量砂芯尺寸或放置砂芯時，損壞或擦傷了砂芯表面。

（2）砂芯涂料使用不當(dāng)。在砂芯使用前，浸涂或噴刷涂料時，涂料使用不當(dāng)是造成沖砂的一個因素。有時，涂料涂刷不當(dāng)所造成的毛病比不用涂料的情況還差。典型的例子就是涂料未滲透進(jìn)去，或者黏附不牢。這通常是由于涂料黏度不當(dāng)所致。涂料的黏度還應(yīng)與涂料涂刷的方式，即淋涂、浸涂、噴涂還是刷涂等方式相對應(yīng)。因為對某一種工藝方法合適的涂料，用于其他工藝方法就未必理想。

用錯了涂料是指涂料的基本配方有誤。例如，水基涂料用于呋喃樹脂或化學(xué)硬化黏結(jié)劑的砂芯上就要出問題；對于像呋喃一類的放熱反應(yīng)的黏結(jié)劑，在完全硬化之前，千萬不能刷涂料。如果過早地刷涂料，就會終止化學(xué)反應(yīng)，而且砂芯再也不能完全硬化了；有些涂料用焰槍烘干，就有過燒的危險。用焰槍過燒的砂芯，會使表面強(qiáng)度降低。表面強(qiáng)度低的砂芯，就容易被金屬液沖刷掉。

（3）出氣眼或芯骨距砂芯表面太近。在烘芯時，出氣眼或芯骨距表面近的地方會形成低強(qiáng)度區(qū)。在與金屬液接觸時，這些部位很容易發(fā)生沖砂，甚至在未與金屬液接觸前，即因受熱沖擊而自行剝落。

（4）砂芯修補(bǔ)或砂孔填補(bǔ)不當(dāng)。這種地方常會發(fā)生沖砂，在檢查有缺陷鑄件時是難以查明這類成因的，因為這種修補(bǔ)不當(dāng)很可能是偶然的錯誤，而不一定要發(fā)生。

（5）砂芯舂砂松軟或不均勻。這種砂芯常會出現(xiàn)問題。配好的芯砂，在試驗時，其性能是可能合格的，但如果舂砂不良或芯盒上的出氣孔布置不當(dāng)?shù)那闆r下，制成的砂芯不會具有砂芯所固有的強(qiáng)度。

7. 造型

（1）砂型舂砂松軟或不均勻，是產(chǎn)生沖砂的重要根源。真正造成沖砂最常見的原因，是型砂的高溫強(qiáng)度不夠。而高溫強(qiáng)度與砂型硬度有直接關(guān)系。但是，砂型高溫強(qiáng)度明顯降低時，一般問題出在型砂上，而不應(yīng)在造型方法上追查原因。

（2）用焰槍烘干可能使砂型的邊角過燒。過燒的砂型邊角變得很酥，且易被金屬液沖掉。

對于不用焰槍烘烤的砂型，合箱澆注前風(fēng)干時間過長，也會發(fā)生上述現(xiàn)象。

（3）砂鉤、鐵棍或固砂木片的安放距型面太近，會使鄰近部位的強(qiáng)度降低。砂子會因受熱沖擊而剝落，或受機(jī)械的外力而發(fā)生沖砂。

8. 澆注

（1）對所用造型材料來說，澆注溫度過高。過高的澆注溫度，會把砂子加熱到超過其允許的使用范圍。例如，在正常澆注溫度下，有足夠的高溫性能的型砂，若金屬過熱60°C以上，就可能會出現(xiàn)缺陷。

（2）澆注速度過快。澆注過快，會導(dǎo)致沖砂。但若澆注速度在正常范圍內(nèi)變化而引起沖砂，那就是澆注系統(tǒng)、型砂或造型工藝的問題了。

9. 其他

脫模劑使用過量。過量使用脫模劑，是造成沖砂最常見的，但又是最容易忽略的一個原因。例如，溶劑如煤油（通常作為涂料脫模劑）用量過多，砂型表面飽吸了過量的脫模液，就會大大地改變型砂的干強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度。

在實際生產(chǎn)中，在將型砂填充到模樣上之前，要讓脫模劑積存在模樣的洼處。這種特殊情況，常見于拋砂機(jī)造型。操作者會在型砂覆蓋模樣之前，無意中把脫模液驅(qū)趕到各個角落，這樣，在造型完成之前不知不覺中，脫模劑已集中在局部砂型表面上。

二、脹砂缺陷

脹砂是與砂型型壁移動有關(guān)的鑄件壁厚增大的缺陷，因砂型型壁的移動，使鑄件實際尺寸大于預(yù)期的設(shè)計尺寸。脹砂缺陷都是在澆注過程中產(chǎn)生的，鑄型充滿以后就不再發(fā)生，容易產(chǎn)生脹砂缺陷的部位是鑄件的厚大平面或平面和凸臺的過渡處。脹砂缺陷主要出現(xiàn)在鑄件的上表面，由上型型表層造成。在一定的情況下，也出現(xiàn)在下表面。

在澆注過程中，金屬液進(jìn)入鑄型而又未充滿鑄型期間，先是上型型表層受金屬液輻射熱的作用，水分蒸發(fā)，成為干燥層。這時型表層的水分凝聚在由近型表層的型砂中，成為高水分的水分凝聚層。此后，金屬液繼續(xù)流入鑄型，干燥的型表層繼續(xù)受熱，溫度很快上升。型砂受熱以后，就發(fā)生體積膨脹，而且，硅砂在575℃左右時，會發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、伴隨著較大的體積膨脹。硅砂由室溫加熱到600℃，線膨脹約為14%，體積膨脹大致是4.2%。這一型表層中的硅砂，在很短的時間內(nèi)突然發(fā)生相當(dāng)大的體積膨脹。

型表層的厚度因鑄件的厚薄、大小而有所不同，可認(rèn)為其為0.3～1mm，此時，貼近型表層的型砂，由于凝聚了大量水分，強(qiáng)度大大下降，限制不了要膨脹的型表層。因舂砂錯位或移位，會使砂型的某一區(qū)域強(qiáng)度降低，澆注后可能導(dǎo)致脹砂。

三、粘模多肉缺陷

粘模多肉是指由于砂型表面的部分型砂粘留在模樣上，從而在鑄件表面上形成的多余金屬。通常，要想在廢品鑄件堆里把帶有粘模多肉缺陷的鑄件和帶有局部塌型缺陷的鑄件區(qū)分開來，是很困難的。

粘模多肉缺陷的形成，大致可分為兩種情況：一種情況是在起模時，有一塊或多塊型砂粘留在模樣上，從而形成多肉；另一種情況是，由于砂?；蛞恍∑皩羽じ皆谀由?，從而使得鑄件全部或部分表面變得粗糙不平。

造成粘模的直接原因是型砂強(qiáng)度太低，即砂粒相互間黏附力小于砂粒在模樣上的黏附力。具體成因如下。

1. 鑄件和模樣設(shè)計

（1）因設(shè)計不當(dāng)，造成拔模斜度不夠。模樣拔模斜度太小，會形成一種吸附作用，增大了摩擦力，從而導(dǎo)致型砂表面的松動。

（2）鑄件設(shè)計中包含有深而窄的凹陷部位。起模時這種凹陷部位的吊砂很容易斷裂。遇到這種情況，要用砂鉤和固砂木片對該部位型砂予以加強(qiáng)。

2. 模樣

（1）模樣表面不光或涂層粗糙。這會導(dǎo)致砂粒分散地或成團(tuán)地黏附在模樣表面。在舂砂時，由于模樣表面粗糙，型砂就會被舂進(jìn)模樣表面的凹陷處，起模時這部分型砂就會松動或脫落。

（2）模樣所采用的涂層不當(dāng)，容易與砂粒黏附。

（3）在分型面處模樣有凹坑或松動。這樣在起模時，型砂粘留在模樣上。

3. 砂箱及其準(zhǔn)備

（1）砂箱剛性太差。在擠壓造型時，因砂箱剛性太差，會造成砂箱回彈或變形，解除壓力時，砂箱如果發(fā)生回彈，就會擠裂砂型的凹陷部位，在起模時，這些破碎的型砂就會粘留在模樣上，從而形成多肉。

（2）砂箱高度不夠。因砂箱高度不夠，可能會使吊砂舂砂過緊，從而在起模時摩擦力很大，導(dǎo)致松動吊砂。

（3）在一定尺寸的砂箱里放置模樣數(shù)量太多，容易造成舂砂不均，緊實度不均，從而使型砂變脆。

（4）模樣震動過量，使吊砂在剪力作用下破裂。

4. 澆冒口系統(tǒng)

澆冒口系統(tǒng)的設(shè)計一般對產(chǎn)生粘模多肉缺陷沒什么影響。

5. 型砂

（1）型砂過熱。熱砂容易變脆，在剪力作用下容易破裂。

（2）型砂性能不合格。通常是型砂的配方不合格，比如水分太多、混砂不均勻或是添加輔料太多等。

6. 制芯

已經(jīng)在芯盒中發(fā)生粘砂的砂芯不能放置到鑄型中去。若是砂芯黏結(jié)劑和脫模劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也會導(dǎo)致出現(xiàn)粘模多肉。濕砂芯，是指造型時，由模樣使型砂成型，起模后就在砂型帶出來的砂芯。一般在上型中的，稱為吊砂；在下型中的稱為自來砂芯。有些薄壁鑄鋼件，亦有用芯盒造出濕砂芯后，不經(jīng)烘干，就下入砂型中，這是名副其實的濕砂芯。

窄而高的吊砂或自來砂芯容易產(chǎn)生粘模多肉。特別是機(jī)器造型，合型機(jī)合型，生產(chǎn)節(jié)奏快，很難發(fā)現(xiàn)濕砂芯被模樣粘走的不良情況，反而比手工造型、合型更易產(chǎn)生粘模多肉缺陷。這種缺陷產(chǎn)生于濕型鑄造的鑄件上。

7. 造型

搬運(yùn)砂型動作不能粗魯，起模時對模樣的震動不能太大，箱帶不能距離型腔表面太近。

造型脫模后和合型時，加強(qiáng)檢查，不讓有殘的砂型進(jìn)行澆注；造型時，濕砂芯尤其是在吊砂中，插入加固物，如砂鉤、固砂木片（樁片）等防止起模時被模樣粘住、拉斷。但在機(jī)器造型時，無法采用這種加固濕砂芯法；造型時，型砂應(yīng)緊實均勻，局部緊實過度處，就會使型砂粘模；型砂韌性要好，防止起模時發(fā)生脆性斷裂；模樣在造型前噴脫模劑（煤油、石松子粉——黃色苔蘚芽孢，燃后余燼少，價貴），防止脫模時型砂粘模。

機(jī)器造型當(dāng)濕砂芯從模樣中脫出時，濕砂芯下的真空現(xiàn)象是使其粘模斷裂的重要原因之一。因為此時的濕砂芯，猶如一個“砂活塞”從模樣筒形孔腔中被拔出，而在濕砂芯下端與模樣之間出現(xiàn)真空空間，有真空度（即大氣壓力與真空空間的絕對壓力之差）。濕砂芯在真空度和與模樣表面的黏附力作用下，就易局部斷裂而殘留在模樣中。這種脫模真空現(xiàn)象，在高壓造型、砂型通氣性較差情況下，更為顯著。

遏制脫模真空現(xiàn)象，防止由此而產(chǎn)生的粘模多肉，減小廢型率的措施如下。

（1）降低起模初始速度，使外界大氣有可能通過模樣同砂型或同濕砂芯之間的縫隙，去填充真空空間，以減小真空度。

（2）加大模樣起模斜度，不僅可縮短起模時砂型同模樣間的接觸時間，而且它們一旦相互分離，脫離接觸后就出現(xiàn)大的縫隙，可使外界大氣去填充真空空間，減小真空度。

（3）提高砂型通氣性，多設(shè)置明的通氣孔在砂型中，以有利于外界大氣填充砂型或濕砂芯與模樣間的真空空間，減小其真空度。

（4）采用氣墊起模法和抽氣起模法，作用高壓造型機(jī)模板上的氣墊起模裝置。應(yīng)用氣墊起模法，可避免產(chǎn)生粘模多肉缺陷；顯著降低高壓造型機(jī)的廢型率。因為造型后，查出砂芯有斷裂，亦無法修補(bǔ)，砂型報廢。

四、掉砂缺陷

壓碎、頂碎和擠碎掉砂，都會在鑄件表面形成各種凹陷。這些缺陷是由于鑄型表面內(nèi)力、外力或本身自重，造成破壞而引起的。

雖然，砂型或砂芯本身有些缺陷也會造成或引起此類缺陷，但主要原因還是各種各樣的疏忽大意，包括使用已經(jīng)磨損或變了形的工藝裝備，明顯地用錯或草率地搬動完好的工藝裝備。

下面按照鑄造工藝過程來分析可能產(chǎn)生掉砂的情況。

1. 鑄件和模樣設(shè)計

掉砂不能直接歸咎于鑄件設(shè)計。然而，有些設(shè)計要求使用精度非常高的工藝裝備，也就容易造成這類缺陷。

2. 模樣

（1）模樣及芯盒磨損，這是造成掉砂的主要原因。例如，使用已經(jīng)磨損的模樣，會使芯座變小。反之，芯盒磨損的后果使芯頭變大。兩種情況的最終結(jié)果是一樣的，都會造成掉砂。模樣和芯盒磨損應(yīng)在造成廢品之前立即修復(fù)。

（2）拔模斜度太小?？赡苁侵圃炷訒r的差錯，也可能是由于模具磨損所致。如果是制造上的差錯，則是能夠改正的。如果是設(shè)計的問題，在設(shè)計上規(guī)定要很小的拔模斜度，而所用的造型方法和工藝裝備又難以滿足要求，那么這個難題也許一定要采用砂芯才能解決。

（3）模樣安裝不正確，既能壓碎砂型，也會擠碎芯頭。把模樣按正確的位置重新安裝，就可避免上述問題。

（4）上、下模底板未對準(zhǔn)。這也是模樣安裝不正確的一種形式，需要將分開的上下模精確地對準(zhǔn)各自的模底板。之所以出現(xiàn)這種情況，可能因為安裝模樣的定位夾具磨損或人為操作錯誤所致。

（5）模板的定位銷和定位套磨損。模板的定位銷和定位套磨損，導(dǎo)銷彎曲、孔徑不符或者使用沒有定位銷的模板，這些都是對工藝裝備長期使用不加維護(hù)所造成的后果。定位銷和定位套只有經(jīng)過仔細(xì)檢驗之后，才能重新裝上使用。

（6）模樣的芯頭未做出適當(dāng)標(biāo)記。芯頭未做標(biāo)記，特別當(dāng)下芯工是新手時，會導(dǎo)致下錯型芯。所有的芯頭，都應(yīng)該有明顯的定位標(biāo)記、特殊的形狀或者制成不可倒放的芯頭。

（7）模板上未做出防跑火溝。若砂箱與模樣間的吃砂量不夠，則應(yīng)在模板上做出防火溝。最好的辦法是采用大一點(diǎn)兒的砂箱或是重新置放模樣，以適應(yīng)現(xiàn)有砂箱。在砂型上做出防跑火砂堤也可用來抵消因模底板厚度不均勻而產(chǎn)生的缺陷。

（8）芯頭過小，不足以支撐型芯。這就很難防止主芯和芯頭之間沿細(xì)頸折斷。應(yīng)當(dāng)加大芯頭，如果不可能加大，就要在濕砂型表面放一個支撐芯或舂入芯骨，使其有足夠的支撐力。

（9）上、下模板變形或尺寸不符。這是因為所使用的模底板太薄，剛性或強(qiáng)度太差所致。應(yīng)當(dāng)換用較厚的模底板，也可在模底板下增加筋條。

（10）雙面模板的剛性太差。應(yīng)當(dāng)避免使用這種剛性太差的雙面模板，如可能則應(yīng)在雙面模板框下面增加支撐點(diǎn)、減少造型機(jī)的壓實力，這樣雖然可以解決這個問題，卻有可能導(dǎo)致因砂型松軟而造成的其他缺陷（鑄件尺寸偏大等）。

（11）模底板上墊箱鑲角高出分型面過多。這會使上下箱的型砂接觸面的負(fù)荷過重。這一問題之所以產(chǎn)生，往往是為了想盡量減少分型面跑火所致。由一般低壓造型改為高壓造型時，也會發(fā)生這種情況。采用砂型緊實度高的高壓造型時，為避免分型面上的砂子被擠碎，要使用一些墊箱鑲角，這種情況下，會引起掉砂缺陷或合型后在下型中出現(xiàn)散砂。

3. 砂箱及其準(zhǔn)備

（1）砂箱上的定位銷和定位套定位不準(zhǔn)。定位銷和定位套磨損或違反操作規(guī)程，會造成定位不準(zhǔn)。定位銷和定位套要用量規(guī)檢查，一經(jīng)查出有不合格者，應(yīng)當(dāng)立即更換。

（2）壓鐵太重或壓偏。除非砂型強(qiáng)度特別高，否則就會直接壓碎砂型。

（3）砂型的支撐面積不夠。由于模樣在砂型中所占面積過大，以致支撐面積不足，使壓鐵只由少量的砂型來支撐，結(jié)果會把砂型壓碎。

（4）合箱面翹曲或不平。因磨損或錯用，造成合箱面翹曲，在夾緊砂箱或壓鐵時壓碎砂型。為解決這一問題，則要求將合箱面進(jìn)行再加工，例如用砂輪磨平，或堆焊后再經(jīng)表面磨平，或機(jī)加工。如果不能修復(fù)，則應(yīng)更換砂箱。

（5）造型機(jī)上的漏模板磨損。漏模板磨損造成推力不勻，從而導(dǎo)致砂型表面刮壞以及砂型本身變形。將變形的砂型進(jìn)行合型，是造成掉砂的一個常見的原因。

（6）套箱尺寸不符、內(nèi)部臟污或扭曲。這些對砂型均會造成過量的負(fù)荷，除非砂型強(qiáng)度特別高，否則必將造成掉砂。如果砂型強(qiáng)度足以承受這種負(fù)荷，則有可能分型面上出現(xiàn)跑火。

（7）砂箱的定位銷和銷套磨損。定位銷和銷套磨損，定位銷彎曲或錯用，都會引起上下箱錯位，使砂芯把上型表面或芯座頂壞。

（8）澆注底板不平、臟污或燒損，會使砂型底部受壓不均，頂碎下型而造成掉砂。澆注底板應(yīng)在平臺上進(jìn)行校驗，將其清理干凈、修補(bǔ)好或者根據(jù)需要加以更換。

（9）澆注底板剛性不夠，會使砂型下垂并變形到產(chǎn)生掉砂的程度，甚至使砂型破裂和跑火。

（10）上箱箱帶設(shè)置不當(dāng)。上箱箱帶設(shè)置不當(dāng)，會使上箱下沉，在合箱時造成掉砂。同樣的情況，上箱太淺（或舂砂松軟）也會引起掉砂。

4. 型砂

強(qiáng)度低的型砂比強(qiáng)度高的型砂更容易出現(xiàn)掉砂。然而，人們常常錯誤地企圖用提高型砂強(qiáng)度辦法來補(bǔ)償裝備上的缺陷。即使有了完好的工藝裝備，但型砂的某些性能不良仍會造成掉砂。

（1）芯頭過大，將使芯頭不能合適地放在芯座中，從而在合型時引起掉砂。

（2）組芯未對準(zhǔn)，將在合型時引起接觸不良。

（3）砂芯沉陷變形，可能是下列因素造成的，如：搬動濕型芯粗心大意；砂芯未舂實；芯砂的濕強(qiáng)度低（抗沉陷能力低）；芯砂中水分過多；烘干器扭曲（或缺少支撐）；中溫強(qiáng)度低，如作為溶劑加入的煤油過多，在除去水分或溶劑之前，砂芯要經(jīng)過一個低強(qiáng)度階段；芯棒、鐵絲或芯骨架等對砂芯的加固不夠。

沉陷的砂芯，下芯或合型時，會造成掉砂。某些形狀的砂芯，特別容易產(chǎn)生這種問題。例如，圓形或半圓形的砂芯，會因沉陷而變得不圓。樹脂砂型芯產(chǎn)生沉陷變形的傾向比油芯更大。為防止坍砂傾向，常用的辦法是外加少量鈉膨潤土，而不增加有機(jī)黏結(jié)劑的用量。

（4）砂芯翹曲（包括殼芯），可因其本身強(qiáng)度不夠、硬化過快或在硬化時支撐不夠而引起翹曲。應(yīng)該在下芯前就把這類有缺陷的型芯挑出來。

（5）型芯填料過厚，會導(dǎo)致尺寸過大，型芯強(qiáng)度下降。

5. 造型

造型是應(yīng)重視的主要環(huán)節(jié)，因為許多鑄造缺陷都是由于人為的疏忽所造成的。從這個意義上來講，發(fā)生這方面的問題，與其說是技術(shù)的錯誤，倒不如說是人為的責(zé)任心不強(qiáng)所致。

（1）合型不慎，包括錯誤地翻轉(zhuǎn)上型、粗心大意地搬運(yùn)上型或者是合型偏斜。

（2）緊型時受力不勻，這對砂型尤為有害，因為這樣最容易造成掉砂。一般問題常常是砂型的一側(cè)已先夾緊，而另側(cè)還未夾緊。

（3）砂型在澆注底板或平板上安放不當(dāng)，這是由于砂床厚薄不勻、砂床太厚或太薄所致。安放砂型的砂床準(zhǔn)備不當(dāng)，會造成頂塌掉砂——砂床太厚，或造成塌砂——砂床太薄。

（4）套箱安放不當(dāng)。

（5）下芯不慎，可能因為操作粗心或者砂芯沒有足夠的抓拿之處，以致不能很好地拿著安放。下芯粗心，有可能把砂型立即擠壞，或者在合上型時，安放不當(dāng)?shù)纳靶緯粩D壞。

（6）用錯或沒采用芯撐，這會在合型、緊型或加壓鐵時，使型芯移動或錯位，從而損壞型面。

（7）使用臟污套箱。

（8）單頭芯撐插入深度不當(dāng)，這跟用錯芯撐一樣有害。砂芯缺少支撐，會在合型或緊型時造成型芯位移。

（9）芯頭和砂芯結(jié)合面未經(jīng)修整。在這種情況下，檢查芯頭和結(jié)合面，并且修整芯頭或砂芯，以使其適用。

（10）在分箱處沒有安放墊箱鐵。對翹曲或未加工的砂箱必須使用墊箱鐵，以防掉砂。

（11）砂型搬運(yùn)不慎，在造型或在傳送線上運(yùn)送砂型時，很容易擠壞砂型，而在正常情況下，這些砂型本來是能夠承受這種負(fù)荷的。如果合完型后仍要搬動，那么，砂型的承載面必須比通常的要大，或者砂型強(qiáng)度比通常的要高。

（12）安放壓鐵過重。

6. 澆注

如果澆注工兼管安放套箱、壓鐵或緊型，則澆注也會出問題。

（1）套箱安放不當(dāng)。把套箱歪放在砂型上或用力強(qiáng)套進(jìn)去，都是不妥當(dāng)?shù)淖龇?。常見的情況是，在開始安放套箱時位置已經(jīng)不正，也就是發(fā)生歪斜，但還要硬把套箱強(qiáng)套在砂型上。這樣，便會造成掉砂。

（2）使用臟污套箱，是強(qiáng)套不合適的套箱的一種變相形式，套箱上的臟物會擠壞砂型。這種臟物，包括大塊的砂子或濺焊在套箱上面的金屬。

（3）安放壓鐵過重，把壓鐵重重地放在砂箱上，是因為搬運(yùn)太快所致，而這又常常是由于壓鐵上沒有抓手的地方或是所搬的壓鐵熱得燙手。

（4）把澆包或其他東西放在砂箱上。這種情況還很普遍。

7. 其他

在造型過程中的任何一個環(huán)節(jié)，如粗心大意地搬運(yùn)砂型，都會造成砂型破裂或擠壞。

五、毛刺缺陷

由于砂型（芯）受熱膨脹導(dǎo)致開裂成縫，金屬液滲入縫中所形成的刺狀金屬凸起物，稱之為毛刺。砂型（芯）的工作表面開裂的縫呈網(wǎng)狀時，所形成的網(wǎng)狀金屬毛刺稱為脈紋。毛刺缺陷如果清除十分困難，也可使鑄件報廢。

硅砂的受熱膨脹是產(chǎn)生毛刺與脈紋的根本原因。型砂組成不合理，如顆粒篩號比較集中，大部分硅砂粒同時膨脹造成砂型聚增性的宏觀膨脹也會使這類缺陷量劇增。鑄鐵的碳、硅和磷含量高，銅合金中鉛、錫含量多，金屬液的流動性好，都會加劇鑄件表面的毛刺量。

（1）形成鑄件熱節(jié)的砂型，或是小而薄的砂芯被厚大鑄件斷面所包圍，都會造成砂型（芯）熱膨脹劇烈；同樣內(nèi)澆道使砂型局部過熱，冒口太接近砂芯頭部位等情況都易使砂型（芯）開裂成縫，出現(xiàn)毛刺。為了防止毛刺，要求澆注時，芯砂或型砂有較高的熱變形量。如果砂型熱變形量過低，則可以采取以下措施改變型砂組成。

①控制細(xì)粒物含量使之低于8%～12%。

②加1%～2%木屑。

③加1%～2%谷類黏結(jié)劑或碳質(zhì)材料（煤粉等），如果過量則有害。

④原砂用非石英系特種砂，如硅線石（煤矸石）、橄欖石、鋯英石砂和石英玻璃砂。

⑤對水分和型（芯）砂混碾質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)加控制。

⑥加2%西紅粉（Fe2O3）于合成樹脂砂中。氧化鐵的用途不限于用作抗脈紋砂的添加劑，還可作為復(fù)合砂的組成物。

（2）不僅在配制型砂時要使其熱變形量高，而且在型（芯）操作時應(yīng)符合以下要求。

①不過度抿壓砂型（芯）的工作表面。

②砂型（芯）的緊實度要適中。如果型砂濕壓強(qiáng)度低，水分高，舂實砂型或砂芯時緊實度又過高時，鑄件表面脈紋缺陷劇增。

③有機(jī)黏結(jié)劑用量偏低或偏高，都導(dǎo)致毛刺、脈紋缺陷的增加。如用含1.5%的酚醛尿烷合成樹脂砂造型，鑄件表面毛刺少；但如果這種有機(jī)黏結(jié)劑偏低為1.1%或偏高為1.8%時，毛刺缺陷都增加。合成樹脂砂中加入了過量固化劑造成砂芯或殼型發(fā)脆。為防潮往殼型中多加烏洛托品，也會使殼型熱變形量低。

④烘干加熱速度快，溫度高，表面烘干加熱不均，在澆注前砂型（芯）均可能開裂。

⑤在高濕度的大氣氣氛條件下貯藏的干砂型（芯），澆注時容易開裂。合成樹脂砂砂芯的熱塑性、抗熱沖擊力差時，應(yīng)換用塑性高的合成樹脂作黏結(jié)劑。

⑥裝備不合適，如箱帶、提鉤離模樣過近。插釘加固砂型，釘距過大，扎氣孔不夠等；澆注大平板鑄件時，平面部分緊度不勻，砂箱剛度不夠；砂型涂料層過厚，硬化后的涂料層本身裂紋。合型時，緊箱力不勻，砂型開裂；澆注操作不當(dāng)，例如澆溫過高；澆注時澆包抬得太高。

防止已經(jīng)破裂的砂型（芯）漏檢。

⑦對于普通黏土砂砂芯而言，則認(rèn)為內(nèi)角毛刺同芯砂中黏土含量過高有關(guān)。這種砂芯在烘干或澆注時產(chǎn)生劇烈宏觀收縮，砂芯外角等分線處易應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋，從而使鑄件出現(xiàn)內(nèi)角毛刺。

針對這種缺陷成因，應(yīng)降低芯砂中的黏土量，調(diào)整芯砂成分和烘干規(guī)范。芯砂或用于“自來砂芯”（即用型砂舂制出形成鑄件內(nèi)腔的濕砂芯）的型砂，用作黏結(jié)劑的黏土不應(yīng)使用單一的鈉膨潤土，而應(yīng)使鈉膨潤土和鈣膨潤土各半或者肥、瘦黏土各半，也比使用單一黏土要好。萬一烘干后、合型前砂型（芯）表面上仍存在裂縫，則應(yīng)填補(bǔ)、上涂料、烘干后，進(jìn)行合型澆注。

（3）對于熔模鑄造而言，若產(chǎn)生金屬刺缺陷，防止的措施如下。

①面層涂料應(yīng)有足夠高的粉液比。對水玻璃涂料應(yīng)適當(dāng)降低密度，選用級配粉以提高涂料粉液比。

②改善涂料與易熔模潤濕性。用表面活性劑水溶液清洗熔?；蛟诿鎸油苛现屑尤霛櫇駝?，改善涂料與熔模潤濕能力。

③面層涂層應(yīng)足夠厚，撒砂粒度應(yīng)和涂料黏度、涂層厚相適應(yīng)。

④涂料應(yīng)充分?jǐn)嚢韬突匦浴?/p>

⑤面層涂料在硬化前要進(jìn)行干燥，以減小硬化時的膠凝收縮。

⑥面層涂料為改善潤濕性加入表面活性劑后應(yīng)同時加入消泡劑。應(yīng)注意選用發(fā)泡性較小的表面活性劑。

⑦涂料配制攪拌時，應(yīng)防止卷入氣體，配好的涂料應(yīng)有足夠長的時間使氣體溢出。

⑧易熔模應(yīng)充分脫脂以改善其涂掛性。

⑨掛面層涂料時，可用壓縮空氣吹去存留在模拐角、凹槽等處的氣泡。

⑩有條件時可在真空下涂面層涂料。

六、多肉類缺陷的防治措施總結(jié)

為方便使用，各種多肉類缺陷定義和特征、鑒別方法、形成原因、防止方法和補(bǔ)救措施總結(jié)如表2-1、表2-2、表2-3、表2-4、表2-5、表2-6、表2-7。

表2-1　飛翅缺陷的特征、鑒別方法、成因及防治措施

表2-2　毛刺缺陷的特征、鑒別方法、成因及防治措施

續(xù)

表2-4　脹砂缺陷的特征、鑒別方法、成因及防治措施

表2-5　抬型缺陷的特征、鑒別方法、成因及防治措施

表2-6　外滲物缺陷的特征、鑒別方法、成因及防治措施

表2-7　掉砂缺陷的特征、鑒別方法、成因及防治措施

第二節(jié)　多肉類缺陷的防治實例

案例1　硅溶膠型殼熔模鑄件毛刺缺陷的防治

生產(chǎn)條件及存在的問題　熔模精密鑄造所生產(chǎn)出的鑄件尺寸可達(dá)CT4～CT6級，表面粗糙度Ra0.8～Ra3.2μm。如果鑄件表面有毛刺，就只能作為次品，再進(jìn)行修整。從而降低了鑄件的一次成品率，增加了鑄件修整工作，影響生產(chǎn)效率。目前，很多硅溶膠型殼生產(chǎn)廠的一次成品率都很低，其主要問題之一就是鑄件毛刺缺陷多，鑄件表面產(chǎn)生不規(guī)則毛刺的原因是型殼出現(xiàn)裂紋，澆注時金屬液滲入型殼裂紋而造成的。

型殼產(chǎn)生裂紋常常有2種：a.制殼過程中，型殼由于水分蒸發(fā)，硅溶膠黏結(jié)劑濃度增加，膠體膠凝而產(chǎn)生收縮，該收縮受到蠟?zāi)５淖璧K，從而在型殼中形成應(yīng)力。當(dāng)收縮過大形成的應(yīng)力大于型殼強(qiáng)度，型殼則會開裂；b.脫蠟過程中，型殼處于蠟?zāi)５耐獠?，兩者同時被加熱，而蠟料的膨脹遠(yuǎn)大于型殼的膨脹，脫蠟速度過慢，蠟?zāi)＞蜁⑿蜌っ浟?。以上兩種型殼開裂，由于機(jī)理不同，毛刺分布的情況也不同。制殼過程由于干燥收縮造成的裂紋分布相對均勻，在相同幾何特征的部位出現(xiàn)開裂的幾率相同。而脫蠟造成開裂的情況則與澆注系統(tǒng)的安排相關(guān)，因為在脫蠟過程中，內(nèi)澆道是蠟液脫出的主要通道，遠(yuǎn)離內(nèi)澆道的部位由于蠟液脫出的時間長，更容易受力出現(xiàn)破壞，而且裂紋相對較為集中。另外，脫蠟時出現(xiàn)裂紋多與設(shè)備—脫蠟釜有關(guān)，脫蠟釜壓力上升速度過慢則會造成型殼裂紋。

缺陷形成機(jī)理分析及解決措施　制殼過程中影響型殼開裂的因素有很多：熱膨脹（溫度）的影響、干燥速度（濕度、風(fēng)力）的影響、黏結(jié)劑的影響以及其他因素的影響。

（1）熱膨脹對型殼開裂的影響。雖然熔模鑄造采用恒溫干燥制度，但在生產(chǎn)中溫度波動是不可避免的，溫度的變化會造成蠟?zāi)：托蜌さ捏w積膨脹和收縮。由于蠟?zāi)５臒崤蛎浡蔬h(yuǎn)大于型殼，當(dāng)蠟?zāi)ｓw積變化過大，必將引起蠟?zāi)Ｅc型殼剝離或蠟?zāi)Ｊ┘佑谛蜌さ睦瓚?yīng)力增加。一般硅溶膠的面層型殼干燥后，其韌性較差，而且厚度小，僅0.2mm左右，強(qiáng)度也較低，蠟?zāi)崤蛎浽斐傻膶π蜌さ睦瓚?yīng)力過大時，很容易使型殼開裂。熱膨脹引起的型殼裂紋容易出現(xiàn)在面層上，從而造成鑄件毛刺。

鑒于以上原因，對制殼間，特別是面層制殼間要嚴(yán)格控制溫度，最好控制在22～25℃的范圍內(nèi)。

（2）干燥速度的影響。熔模鑄造型殼是分層制造的，面層和背層在原材料組成上有所區(qū)別，層間略有鑲嵌，每層均由干砂粒形成基本骨架。干燥初期，砂粒外覆有含水和黏結(jié)劑的涂料漿，在周圍空氣的熱作用下，型殼表面的水分向空氣中蒸發(fā)。而內(nèi)部的水分向外表面擴(kuò)散，隨著水分不斷蒸發(fā)，膠體濃度不斷提高，膠體膠凝，涂料層發(fā)生收縮，砂粒彼此靠近。干燥末期，砂粒相互搭接，由凝膠將它們黏結(jié)在一起，形成一層型殼：由于干燥過程中，沿型殼厚度方向干燥速度不一致。在干燥速度過快時，型殼表面和內(nèi)部的干燥速度差異增大，將造成表面因水分蒸發(fā)快、收縮大，而內(nèi)部收縮、表面收縮受阻。當(dāng)收縮應(yīng)力超過型殼抗拉強(qiáng)度時就會造成從外向內(nèi)的裂紋。為避免裂紋產(chǎn)生要嚴(yán)格控制干燥速度，在恒溫制殼中，影響干燥速度的因素主要是風(fēng)力和濕度。

①風(fēng)速的影響。風(fēng)速對水的蒸發(fā)速度有很大的影響。因?qū)α鱾髻|(zhì)是型殼水分向外擴(kuò)散的主要動力，但在型殼與空氣的界面上存在著空氣邊界層，它影響著水分蒸發(fā)后的水蒸氣向外擴(kuò)散。為防止面層開裂，面層制殼間不應(yīng)吹風(fēng)。

②濕度的影響：實際生產(chǎn)中，面層制殼和背層制殼的問題是不同的，面層很薄，很容易干燥，生產(chǎn)中往往是面層干燥過快造成裂紋的問題。而背層往往是干燥過慢，影響制殼生產(chǎn)效率的問題。因而背層需利用風(fēng)速來加快型殼干燥，生產(chǎn)工廠應(yīng)將面層制殼和背層制殼間隔開，背層采用吹旋轉(zhuǎn)風(fēng)。

（3）黏結(jié)劑的影響。一般硅溶膠作為熔模鑄造的黏結(jié)劑，它具有很高的高溫強(qiáng)度，制殼工序簡單，為一種綠色黏結(jié)劑。但它也存在濕（室溫）強(qiáng)度低，殘留強(qiáng)度偏高等問題。為防止面層型殼開裂，就需要面層用硅溶膠濕強(qiáng)度較好。為此，面層采用快干增強(qiáng)硅溶膠是解決開裂的一種好方法?？旄稍鰪?qiáng)硅溶膠內(nèi)部添加高分子化合物等，比一般硅溶膠能在更短時間內(nèi)建立起較高的濕強(qiáng)度，防止型殼開裂。而高分子化合物在高溫下被燒除，殘留強(qiáng)度得以降低，型殼透氣性相對也較好。國外一些資料也明確指出，制作面層的硅溶膠應(yīng)具有較好的濕強(qiáng)度，以防止面層型殼開裂。

（4）其他因素影響。型殼越厚，由于內(nèi)、外干燥速度不一致造成的開裂傾向?qū)⒃絿?yán)重。而影響型殼厚度的因素也將影響型殼開裂傾向。如面層涂料的黏度過高，則容易造成涂料層過厚；涂料流動性差，在拐角處等造成涂料堆積。另外，涂料黏度過大，撒砂不易嵌入涂層。整體涂層變厚，型殼無法形成鑲嵌的理想結(jié)構(gòu)，從而型殼收縮傾向增大，型殼開裂傾向也增加。

案例2　熔模鑄造長窄槽鼓脹缺陷的消除

生產(chǎn)條件及存在的問題　在熔模鑄造生產(chǎn)中遇到帶有長窄槽的零件經(jīng)常發(fā)生鼓脹缺陷，造成零件報廢。

缺陷產(chǎn)生機(jī)理分析　根據(jù)經(jīng)驗分析，認(rèn)為問題出在型殼上，于是對型殼進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)幾乎所有窄槽處型殼都有縫隙，即沒有掛上砂。在第3層掛砂的時候，窄槽的兩側(cè)邊緣處先粘上砂，導(dǎo)致堵塞，窄槽的內(nèi)部因沒有進(jìn)砂而產(chǎn)生縫隙，在澆注過程中，該處型殼因強(qiáng)度不夠，承受不了鋼水的壓力而被壓潰，導(dǎo)致零件鼓脹。

解決措施　因零件帶有窄槽，所以前3層都采用120目的鋯砂，實踐證實兩層達(dá)不到將窄槽做實的效果，但第三層又會堵塞。以前曾采用的方法是在做完第二層后，用修蠟刀擴(kuò)大窄槽的寬度，目的是讓第三層的砂能進(jìn)入，但效果不明顯。

采取另外的方法來處理，即在剛完成第三次掛砂時，用修蠟刀蘸取漿料，對窄槽進(jìn)行灌漿，目的是用漿料將堵在槽口的砂一起帶入槽內(nèi)，灌實窄槽并干燥硬化，灌完漿料后可以不用重新掛砂。并對試驗的型殼解剖，發(fā)現(xiàn)窄槽基本被灌實（為避免將窄槽灌穿，從窄槽的一側(cè)灌漿，所以型殼另一側(cè)還存在未被灌實的小孔，但已不足以形成鼓脹），試驗及批量生產(chǎn)的效果很好。

具體的措施是：a.在完成第二層的操作后要保證窄槽的寬度在0.6mm左右，以灌漿用的修蠟刀能插入為準(zhǔn)，若過窄，可以用修蠟刀對其擴(kuò)槽；b.灌漿時修蠟刀的插入深度以不刺穿窄槽為準(zhǔn)，刀像鋸齒一樣拖動，以便窄槽內(nèi)的氣泡溢出，如若刺穿，可以取少許鋯砂撒在該槽處后重新灌漿操作；c.批量操作難免會有個別未被發(fā)現(xiàn)的灌穿現(xiàn)象，可以過一段時間后檢查一次，對個別灌穿的型殼進(jìn)行補(bǔ)喂，或直接用漿料中沉淀下來的部分對其堵塞。在制殼中，該零件第3層采用硅酸乙酯水解液漿料，干燥較快，干燥時間不做調(diào)整，干燥3～4h，若用硅溶膠漿料，可以根據(jù)需要適當(dāng)延長干燥時間，確保灌漿部分充分干燥。

采用灌漿方法，很大程度減少了后續(xù)打磨的工作量，另外，灌漿在解決不易粘漿、掛砂的盲孔型殼強(qiáng)度不足問題中也有很好的效果，可有效解決盲孔漏模、崩殼等問題。

案例3　射壓造型生產(chǎn)鑄鐵件脹砂缺陷的解決

生產(chǎn)條件及存在的問題　射壓造型的缺點(diǎn)之一是砂型緊實度不均勻，造成砂型內(nèi)局部鑄件脹砂。影響砂型緊實度不均勻的因素是多方面的。在氣壓（一般情況下0.5～0.55MPa）和型砂性能正常的情況下，一方面取決于主機(jī)的射頭結(jié)構(gòu)、導(dǎo)砂板的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)、射砂孔的當(dāng)量直徑與射砂筒直徑的比、射砂孔的大小數(shù)量及分布形式、排氣板排氣量的大小等因素；另一方面是工藝工裝如砂箱結(jié)構(gòu)、模板上模樣工藝布置和復(fù)雜程度、模板上排氣量及排氣塞的布置等因素。

解決措施　工藝上在考慮鑄件平面布置方案時，為了獲得不同鑄件適宜的砂型緊實度，每型件數(shù)除考慮模板利用率和澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)外，還必須就具體鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做具體分析。為獲得較均勻、較合適的砂型緊實度，必須結(jié)合射孔的位置來布置鑄件。對鑄件不容易射實的深凹處，要布置在正對射孔或射孔附近。為了改善射砂和補(bǔ)壓過程中型砂的流動性，應(yīng)使模樣均勻地布置在上下模板上，尤其是對于立面較高的帶盤類鑄件更應(yīng)如此。此外，砂箱兩端吃砂量要大一些，一般情況下不小于50mm。

解決錯型問題，對上下模板模樣組裝的最大偏差值的控制，從工裝圖設(shè)計上規(guī)定≤0.2mm，并用畫線檢查方法，每次確保達(dá)到。

解決砂廢問題采用的S形耐高溫纖維過濾網(wǎng)技術(shù)，澆注問題一般不低于1320℃，一般控制在1320～1340℃，否則直接影響通過效率，還要避免過大的鐵水液流直接沖擊過濾網(wǎng)。

案例4　熔模鑄件毛刺缺陷的防止

生產(chǎn)條件及存在的問題　以水玻璃為黏結(jié)劑，生產(chǎn)閥門類復(fù)雜小件為主的熔模鑄造生產(chǎn)廠。自1981年開始生產(chǎn)ZG2Crl3、ZG3Crl3不銹鋼鑄件。近年來，不銹鋼鑄件產(chǎn)量逐年上升，但是同時，不銹鋼鑄件廢品率也居高不下，始終是在10%～l2%之間，不銹鋼鑄件表面毛刺就是一種典型的缺陷。

防止毛刺缺陷的措施　經(jīng)過多次實驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)表面層涂料的粉液比較低時，表面層型殼孔洞較多，最容易形成毛刺缺陷。這可以用涂料的選擇潤濕機(jī)理來分析：水玻璃涂料同模組的潤濕角大而不易鋪展，但對耐火粉料卻能很好地潤濕和鋪展。當(dāng)表面層涂料的粉液比較低時，涂料的內(nèi)聚力較小，表面層涂層厚度較薄。撤砂時，砂粒很容易地將涂層穿透。從而幾個砂粒間形成了一個個小熔池。熔池內(nèi)盛滿涂料，由于砂粒間存在著縮小的縫隙，在毛細(xì)管作用下涂料被吸向砂?？p隙處，包覆砂粒，從而在涂料硬化后，緊靠模組一面的型殼表面上形成了一個個小孔洞，這些孔洞單一或密集存在，形狀雖不規(guī)則，但是基本呈圓形或扁圓形。在澆注金屬液后，金屬液進(jìn)入孔洞中形成了毛刺缺陷。

（1）耐火粉料粒度分布越分散，鑲嵌密度越大?？梢耘渲贸黾染哂休^高粉液比，又具有較好的工藝性能的涂料，以防止鑄件產(chǎn)生毛刺和鑄瘤等缺陷。

（2）我們采用硬化前風(fēng)干不小于30分鐘的辦法，這樣可以脫去部分自由水，減慢硬化時的膠凝收縮，使硅溶膠具有良好的連續(xù)性和致密性，可以大大減少蟻孔、蠕蟲孔洞缺陷，減少鑄件毛刺、鑄瘤缺陷的產(chǎn)生。

案例5　球墨鑄鐵精鑄件脹殼缺陷的預(yù)防

生產(chǎn)條件及存在的問題　切分死衛(wèi)板為球墨鑄鐵精鑄件，其材質(zhì)為QT500-7，鑄件重5kg，最大壁厚為60mm，最小壁厚為20mm，在精鑄件中屬典型的中厚件。該鑄件用于棒材生產(chǎn)線切分導(dǎo)位部位，坯料穿過死衛(wèi)板進(jìn)入切分裝置，其作用是入口導(dǎo)向，工作環(huán)境溫度為900～1000℃，要求鑄件高溫耐磨，因此，鑄件必須保證組織致密，球化優(yōu)良，表面規(guī)整。

采用傳統(tǒng)熔模精密鑄造方法，即蠟基模料、水玻璃涂料、熱水熔失法脫蠟。生產(chǎn)初期，綜合性的質(zhì)量問題非常普遍，總廢品率達(dá)到80%～90%。主要廢品形式是脹殼、進(jìn)臟和縮孔等，其中最為突出的便是脹殼，僅此一項就占總廢品率的80%。

脹殼缺陷產(chǎn)生的原因　球墨鑄鐵合金的體積凝固方式和共晶轉(zhuǎn)變過程中的石墨化膨脹是切分死衛(wèi)板鑄件在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生脹殼的主要原因。

解決措施

（1）對蠟料配料、壓型、內(nèi)澆道的焊接位置、涂料硬化和模組風(fēng)干等前期工序進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。蠟料的配比按新舊料各50%；壓型設(shè)備為氣動壓蠟，注蠟槍電熱保溫，蠟料溫度控制在42～50℃之間；內(nèi)澆道的焊接位置選擇在有利于補(bǔ)縮的鑄件最大熱節(jié)處，以實現(xiàn)順序凝固；涂料采用高強(qiáng)度型殼，面層料用硅石粉、硅砂，加固層有高鋁粉、高鋁砂，涂料粉液比為1∶1，為增加其涂掛性和提高型殼強(qiáng)度，涂料中加入0.05%表面活性劑（農(nóng)乳130）。

涂料的黏度：面層料為10～15s，加固層為18～25s（采用漏斗式黏度計100mL/6mm）；硬化劑采用氯化銨，濃度范圍22%～25%，溫度控制在30～50℃，硬化時間為5～15min；風(fēng)干方式采用暖風(fēng)窯烘干，風(fēng)干時間在15～30min。

通過這些工藝措施，確保了型殼硬化充分，風(fēng)干適度，不分層，基體緊實堅固。

（2）重點(diǎn)對脫蠟過程產(chǎn)生脹殼這一環(huán)節(jié)進(jìn)行工藝完善。為減輕因脫蠟而產(chǎn)生的脹殼，我們采用了如下改進(jìn)工藝：脫蠟之前去除蠟棒；采用聯(lián)合熔失法，即先用水蒸氣將澆注系統(tǒng)的蠟料熔失或抽出蠟棒，然后在熱水中熔失熔模，這樣做的目的就是實現(xiàn)蠟料的同時熔化，以確保蠟料溢出通道的暢通。我們遵循上述原理，脫蠟時由蠟棒朝上全部入水改為先將蠟棒朝下局部入水，由于鋁制蠟棒導(dǎo)熱性能好，可迅速與模組分離，取出蠟棒后再將型殼入水，使型殼內(nèi)的蠟料均勻熔失并及時溢出。

（3）嚴(yán)格控制鐵液的澆注溫度、澆注速度和澆注液面高度，做到“中溫穩(wěn)流低壓頭”，以有效地減小澆注過程中鐵液對型殼的破壞力。

案例6　用自硬樹脂砂消除沖砂、脹砂缺陷

生產(chǎn)條件及存在的問題　錫青銅葉輪鑄件是某公司的出口產(chǎn)品，合金牌號為ZCuSnlOZn2，共有5個規(guī)格，最小規(guī)格是5號葉輪，直徑為φ100mm，質(zhì)量為0.6kg，零件見圖2-1。5號葉輪的葉片有24個，葉片在圓周上的分布并非均布。鑄件經(jīng)機(jī)加工后的表面不允許存在氣孔、砂孔，葉片不允許有變形和澆不足的缺陷。

葉輪鑄件原生產(chǎn)工藝方案見圖2-2，采用手工造型，一箱一件。分型面設(shè)在葉片高度的中線上，以便于造型后起模。考慮造型與造芯的工作量，中心軸孔不鑄出。在鑄件最高處安放一個補(bǔ)縮冒口，由于鑄件高度不高，采用頂注并將冒口兼作澆口使用。造型用砂采用南京紅砂，因其粒度較細(xì)，鑄件較易獲得較低的表面粗糙度。在實際生產(chǎn)中，常出現(xiàn)沖砂、脹砂、縮孔、縮松等缺陷。

解決措施

（1）改用自硬樹脂砂。自硬樹脂砂的強(qiáng)度高，充填性好。樹脂選用珠海福聯(lián)造型材料廠生產(chǎn)的呋喃樹脂，造型用砂粒度為200/100目，樹脂的加入量為1.5%～1.8%。手工造型，待鑄型硬化到一定強(qiáng)度之后起模，起模后將鑄型平放在平板上繼續(xù)硬化。

改用自硬樹脂砂之后，基本上消除了沖砂與脹砂缺陷，因為自硬樹脂砂流動性好，在填砂與緊實時能較好地充填尖角砂部位，使該處達(dá)到較高緊實度。起模時鑄型有一定的初強(qiáng)度，不會因模型的取出而帶起或帶松邊緣部分型砂，這樣可以避免因澆注時的沖砂引起的砂眼和脹砂缺陷。

（2）用冷鐵控制鑄件的凝固。冷鐵的應(yīng)用對解決縮孔、縮松缺陷有很好的效果，冷鐵的安放位置，如圖2-3所示。在鑄件厚大部位所對應(yīng)上下型的位置均安放一塊冷鐵，兩塊冷鐵均用碳鋼加工而成，做成5種規(guī)格，與各葉輪配套使用。放在下型的冷鐵直徑比該號葉輪輪轂處直徑大10mm，厚度10mm，用于上型冷鐵外徑與下型冷鐵相同，內(nèi)徑則與該號葉輪輪轂凸臺外徑相吻合，高度與凸臺高度相等，冷鐵表面用硅藻土為骨料的水基涂料噴涂，在200℃以上溫度加熱烘干后使用。

圖2-1　5號葉輪結(jié)構(gòu)圖

安放冷鐵后可以使葉輪鑄件厚大部位的底面和圓周表面得到激冷，使該處金屬液冷卻時的過冷度變大，凝固區(qū)域變窄，金屬液流動阻力變小，有利于補(bǔ)縮。另一方面冷鐵與冒口的共同作用，使鑄件厚大處的凝固等溫面成為開口向上的拋物面，并隨著凝固的不斷進(jìn)行，等溫面不斷地向上推移，最后縮孔位置轉(zhuǎn)移到冒口處，因而基本上消除了鑄件縮孔（松）的缺陷。

另外，冷鐵的使用使?jié)沧⒑蟮慕饘俨恢苯优c砂型接觸，因而使型砂的發(fā)氣時間推遲，利于氣孔缺陷的消除。

（3）搞好合型和澆注等生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。鑄件的葉片最薄的部分（1.5～2mm厚）剛好處于型腔底部，在起模時難免會有松散的砂?；蛐∩皥F(tuán)掉落在葉片型腔的隙縫內(nèi)被卡住，而在合箱前翻轉(zhuǎn)鑄型時又不能自行掉落而留在型腔內(nèi)，結(jié)果形成砂眼。因此，必須在合箱前仔細(xì)檢查每個葉片部分的型腔，并清除卡在里面的砂?；蛏皥F(tuán)，防止砂眼的產(chǎn)生。

澆注時控制好澆注溫度和澆注速度。由于葉片成放射狀布置，而且在最遠(yuǎn)處是壁厚度最薄的地方，金屬液進(jìn)入型腔后，向四周流動，其速度會顯著減慢。如果控制不好，往往在葉片頂部出現(xiàn)澆不足的情況。因此，澆注溫度控制在高于1150℃，澆注時采用快速充填方式，加大澆注流量和適當(dāng)提高澆包出水口。同時在澆鑄時要做好擋渣措施。實踐證明，采用這種澆注工藝是可行的。

圖2-2　原鑄造工藝方案

圖2-3　改進(jìn)后的工藝方案1.鑄件；2.冒口；3. 4.冷鐵

案例7　消除硅溶膠型殼裂紋及鑄件毛刺的方法

生產(chǎn)條件及存在的問題　鑄件毛刺在后處理工序經(jīng)過打磨和拋丸消除，既費(fèi)工、費(fèi)時，又影響鑄件表面質(zhì)量及尺寸精度。若毛刺出現(xiàn)在凹槽、文字及圖案處，則很難打磨，造成鑄件報廢或降級使用。毛刺一般發(fā)生在鑄件表面，呈連續(xù)或斷續(xù)不規(guī)則的凸起，形成毛刺飛邊。鑄件上任何表面都可能出現(xiàn)毛刺，特別是在大平面或大鑄件上，更易出現(xiàn)。

對出現(xiàn)毛刺的鑄件進(jìn)行歸類后發(fā)現(xiàn)，同樣工藝條件下，碳鋼鑄件及不銹鋼小鑄件一般不出現(xiàn)表面毛刺，1Cr13、2Cr13類馬氏體不銹鋼鑄件出現(xiàn)表面毛刺的機(jī)率較小，而304、316、CI8M等奧氏體不銹鋼鑄件最容易出現(xiàn)此類缺陷。

解決措施　形成毛刺的主要原因是型殼干燥工藝不合適，脫蠟及型殼焙燒選擇不當(dāng)。當(dāng)然毛刺缺陷是一種或多種因素綜合影響的結(jié)果。而且，同樣條件下碳鋼件一般不出現(xiàn)毛刺而奧氏體不銹鋼易出現(xiàn)。

（1）干燥車間溫度、濕度對型殼裂紋的影響。對型殼干燥車間的溫度和濕度每隔6h測量一次，并將所測數(shù)據(jù)填入表格，經(jīng)兩個多月的統(tǒng)計，同時對照相應(yīng)鑄件的表面質(zhì)量。共找出溫度急劇變化點(diǎn)21次（每隔6h溫度變化超過2.5℃為急劇變化）；濕度急劇變化點(diǎn)12次（每隔6h濕度變化值超過3%為急劇變化），其中溫度急劇變化的21次中有15次鑄件表面毛刺增加，有3次表面毛刺一般，有3次表面毛刺較少，而濕度變化對鑄件表面毛刺影響不明顯。由于干燥車間條件限制，面層與背層干燥間的溫度、濕度變化基本是相同的。

經(jīng)過統(tǒng)計分析，確定干燥車間工藝參數(shù)如下。

①面層和第二層干燥間溫度應(yīng)控制在20～24℃范圍內(nèi)，理想控制點(diǎn)為22℃，濕度控制在60%～68%范圍內(nèi)，理想控制點(diǎn)為64%，不吹風(fēng)干燥或微風(fēng)干燥。

②背層干燥間溫度為21～25℃。理想溫度為23℃，濕度在50%～56%范圍內(nèi)，理想濕度為53%，吹風(fēng)干燥。

③當(dāng)干燥間溫度有急劇變化時，對型殼裂紋及鑄件毛刺有很大影響，最好控制6h溫度變化量不超過2.5℃，雖然濕度變化影響不大，但仍應(yīng)盡量控制在工藝要求范圍內(nèi)。

（2）干燥時間的影響。在以上干燥工藝控制范圍內(nèi)，針對易出現(xiàn)表面毛刺的閥體、快速接頭等鑄件隨機(jī)進(jìn)行每層4h、8h、12h干燥時間跟蹤試驗，發(fā)現(xiàn)經(jīng)4h干燥的鑄件毛刺明顯增加，而干燥8h與12h的鑄件幾乎無毛刺?？梢姼稍飼r間太短，型殼干燥不透徹也是影響型殼裂紋與鑄件表面毛刺的一個重要因素，因此干燥時間應(yīng)確定為8～10h。

（3）焙燒溫度的實際控制。按以上工藝控制，普遍效果較好，但對于某些薄壁鑄件和鑄件外直角部位及某些文字處仍有冷隔缺陷。為此，在型殼焙燒時先升溫至950℃，然后保溫，在澆注前5～7min內(nèi)再升溫到1050～1150℃，基本可以消除冷隔缺陷，而且表面狀況也好。

（4）脫蠟壓力升高速度的控制。從正交試驗看，脫蠟壓力是高一些好，但影響不明顯。經(jīng)過對0.85MPa、0.75MPa、0.65MPa壓力提升速度進(jìn)行測定，在這3種壓力下開始10s內(nèi)壓力可達(dá)到0.48～0.56MPa。壓力愈高，其提升速度愈快。在1min后提升速度明顯放慢。在生產(chǎn)中，我們將壓力提升速度控制在前10s內(nèi)達(dá)到0.48MPa以上。