作者：瓦房店軸承鑄造有限責任公司於蕩洲
摘要：通過對濕型鑄造小件產品缺陷產生的原因分析，從型砂的選擇及配製，造型工藝，澆注工藝等方面提出控制缺陷產生的工藝方法。關鍵詞：濕型鑄造缺陷原因工藝措施
一．前言：
我們瓦軸鑄造有限責任公司主要生產工具機類鑄件，其中小件車間採用濕型粘土砂造型，生產濕型灰鑄鐵小件，主要有工具機溜板箱、變速箱、皮帶輪等各種工具機類小件產品。濕型鑄造的優點是不用烘乾裝置和燃料，生產周期短，材料成本低，便於組織流水作業，落砂容易，灰塵小，勞動條件好，砂箱壽命長。其缺點是型砂強度較低，含有水分，鑄件容易產生砂眼、氣孔、粘砂、夾砂等缺陷。
因此，溼型砂必須控制嚴格，保持較穩定的效能。
二．廢品統計情況
我們小件車間生產的產品產量佔總產量的12-15%，雖然生產的都是小型鑄件，最大的不超過90kg，但是廢品多了，也會積少成多，給企業帶來很大的損失。因此小件產品的質量控制也是不容忽視的，2023年小件車間共生產6000噸，廢品率為5.24%，其中砂眼佔56.
7%，氣孔佔7.8%，粘砂佔13.5%，其它佔22 %。
三．產品報廢的原因及分析
由以上濕型小件車間灰鑄鐵小件廢品統計情況可以看出，砂眼、粘砂、氣孔類缺陷是產品報廢的主要原因。根據統計，加工後因氣眼類缺陷報廢的濕型灰鐵小件，其中最常見的是氣孔，鐵豆氣孔，縮孔，氣縮孔等鑄造類缺陷，此外，粘砂，夾層，表面質量差也是影響產品質量的乙個重要原因。分析產生廢品的原因及防止措施，主要有以下幾點：
1．夾砂：因砂型表層受熱膨脹而造成的鑄件缺陷以夾砂形態最為典型，在濕型鑄造生產條件下鑄件產生夾砂極為常見，但乾型鑄件就很少產生這種缺陷。它常見於鑄件上表面，並且
上表面越大越容易產生夾砂。產生這種缺陷主要由以下三個方面：1）型砂的導熱率差，甚或有砂粒晶型轉變而增大膨脹率，使砂型型壁各層間造成大的溫度梯度，從而使各層膨脹不均而產生壓應力。
2）提**砂層後背的高濕度弱砂帶的阻力，可以通過提高高濕度弱砂帶的熱溼拉強度以使型壁表面的幹砂層難以鼓出，翹起。將鈣膨脹土用碳酸鈉進行活化處理，變成鈉膨潤土，可以增加高濕度弱砂帶的熱溼拉強度，要使用優質粘土，還應增加型砂中粘土含量，以保證有高熱溼拉強度。可以在濕型型砂中新增澱粉來增加型砂的熱溼拉強度。
在手工造型時，造型完畢，常在上箱型腔頂面插入釘子，並使釘子頭與型腔表面齊平，釘子的作用是澆注時，將型壁表層的幹砂層牢牢地釘住在後背的砂層中，使乾砂層不能突出，翹起，防止夾砂產生。3）砂型緊實均勻，有利於減少夾砂缺陷。另外在造型操作中砂型紮出通氣孔對防止夾砂缺陷是有效的。
防止夾砂有以下三方面對策：
（1）減少砂型（芯）的巨集觀膨脹量。
（2）增加幹砂層與砂型本體之間的水份凝聚區的熱溼拉強度（3）增加幹砂層的熱變形量，使熱變形量值超過它的受熱膨脹值。
2．砂眼生成原因主要來自於造型材料，型砂和芯砂灰分高，強度低或水分及發氣物質過多，則澆注時由於砂型或砂芯的強度不足或甚至金屬液發生沸騰而使型砂掉落。造型時緊實不勻，修型不當，以及在下芯，合箱時因不注意而發生碰撞都會造成砂粒的掉落，從而造成砂眼。防止砂眼除了要注意造型和合箱操作以及儘量減少金屬液對砂型的過分沖刷外，主要應合理控制型砂水份，提高型砂的韌性和強度。
3．氣孔：金屬液在凝固過程中，陷入金屬中的氣泡在鑄件中形成的孔洞，稱之為氣孔，氣孔屬於孔壁光滑的孔洞類鑄件缺陷。與縮松，縮孔，砂眼，夾渣是不一樣的，其形成原因也非常複雜。
或是因為砂型中的水分含量過高，或是型腔的排氣不好，砂芯之間通氣不暢，或爐料沒有烘乾等都易造成氣孔缺陷。跟據氣孔形成的機理分為侵入氣孔，裹攜氣孔，析出氣孔，內生式反應氣孔，外生式反應氣孔，侵入氣孔是從澆注到鑄件表面凝固成固體殼的期間內，外部氣體源（砂型，砂芯等）發生的氣體侵入型腔內的金屬液中，形成氣泡而產生的氣孔。防止侵入氣孔生成的對策：
（1）降低砂粒間毛細管中氣體壓力主要是增大砂型型壁或砂芯的通氣能力，減少和控制砂型或砂芯等氣體源真實發氣量以降低砂粒間毛細管中的氣體壓力，避免外部氣體侵入金屬液中，首先要控制型砂溼透氣性和濕型表面硬度，人工增強砂型型壁和砂芯-砂型排氣系統的
通氣能力，除了依靠型砂和芯砂的透氣性來保證通氣能力外，生產中主要採取人工增強通氣能力的措施來防止和消除侵入氣孔。減少和控制砂型或砂芯等氣體源澆注時的真實發氣量。防止砂型或砂芯中發氣物質的區域性集中。
另外濕型灰鑄鐵件其上箱的型腔頂面到澆口之間的高度，即直澆道的有效高度不應小於65mm。
（2）使侵入型腔內金屬液的氣體所形成的氣泡，再從金屬液
（3）裹攜氣孔是由於澆注時，澆注系統中的金屬液流裹攜著氣泡，氣泡液流進入型腔，或液流衝擊型腔內金屬液面，將氣泡帶入金屬液中，當氣泡不能從型腔金屬液中排除，就會使鑄件產生氣孔。可以通過控制金屬液的含氣量，脫氣處理，採用金屬型，使澆注後的金屬液在壓力下凝固等措施來消除氣孔的產生。
由於是溼型砂鑄造，型和芯都沒有烘乾，所以極易形成氣孔缺陷，這是濕型鑄造最大的缺點。所以型砂含水量不要過高，發氣物質的加入量不要過多，砂型硬度不要過高，上型的緊實度可比下型略低，適當提高型砂的透氣性，型砂中加入少量可減少金屬液體氧化的保護劑。
4．縮孔，縮松和縮陷減小了鑄件有效承載面積，承載時在缺陷處應力集中，如果鑄件工作時是承載零件則極易斷裂失效，特別是不易檢驗出來的內縮孔，縮松更是危險的隱患，故它們都是導致鑄件報廢的缺陷。縮松會使高壓容器鑄件（氣缸，油缸等）液壓或水壓試驗時發生滲漏，鑄件機械加工後暴露出來的內縮孔，縮松破壞了加工表面質量。為了防止這些缺陷通常採用的措施是正確設計補縮作用良好的冒口，設定外冷鐵，加冷卻筋，增加鑄型的剛性等。
5．表面粗糙和粘砂，隨著鑄造技術的發展，對鑄件的外觀質量要求越來越高，表面粗糙和粘砂大大地增加了鑄件清理的工作量。表面粘糙是型砂鑄造特有的缺陷，在濕型時常發生在上表面，在乾型中，則發生那些塗料太少或沒有塗料的地方。原砂的礦物質組成及化學成分沒能達到工藝要求。
砂子的石英含量過低會使其耐火度，復用性降低，導致鑄件的表面質量差。粘砂現象與砂子的氧化物含量過高有關，因為鹼金屬氧化物（na2o，k2o）存在於長石和雲母中，與石英形成低熔點的化合物，造成化學粘砂。氧化鐵與其它氧化物形成低熔點的化合物，使耐火度降低，出現粘砂。
為防止粘砂主要可以採取也下措施1）用較細的原砂，提高型砂的流動性及砂型的緊實度，以減小砂型表面的孔隙。2）適量加入抗粘砂附加物，使砂粒表面及砂粒間形成碳膜或燒結殼，以減少金屬液體表面的氧化及對砂型表面的潤濕和滲透。3）在砂型表面噴.
塗耐火度較高，不易被金屬液潤濕且不易與金屬液體表面氧化物產生化學反應的塗料，以減少金屬液體對砂型表面的熔蝕和滲透。
6．裂紋，鑄件產生裂紋缺陷的原因很複雜，有鑄件材質的問題，也有鑄造工藝及造型材料
的問題。鑄件裂紋的防止除了改進澆注工藝和鑄件結構外，其他能夠減少砂型（芯）受熱膨脹量，提高型（芯）砂退讓性的措施有：在型砂中加入木屑或有機粘結劑，採用粒度較分散的原砂等都有利於防止鑄件產生裂紋。
7．原砂的選用不當，沒按生產工藝分類。這也是產生氣孔和粘砂的乙個原因。濕型小件的溼型砂對砂子的顆粒大小，均勻程度，形狀和表面狀況要求相對地要高些，既要有較高的強度，又要有一定的耐火度和良好的透氣性。
8．型砂的配製可能不符合要求，沒有制定合理的加料順序，裝載量，混砂時間和必要的調勻時間，此外，型砂的配方也沒有標準，影響其透氣性和流動性。
10．造型工藝存在問題，型砂的緊實度不均勻，透氣性差。容易形成侵入性氣孔。
11．澆注工藝控制不當，澆注速度和澆注溫度不適中。從缺陷的現象看，縮孔與澆注的速度過快，澆注溫度過高有關；鐵豆氣孔是由於操作不當及其它原因引起鐵水飛濺所致；析出性氣孔，主要是澆注溫度過高及爐料帶入氣體所致。
四．防止濕型鑄造灰鐵小件產生鑄造缺陷的工藝措施
1．型砂的選擇及配製
為了獲得優質的鑄件和良好的經濟效益，要求型（芯）砂應具備以下一些效能：1）良好的成形性，包括良好的流動性，可塑性，韌性和不粘模性。2）足夠的強度。
3）一定的透氣性，較小的吸濕性，較低的發氣量。4）較高的耐火度，較好的熱化學穩定性，較小的膨脹率和收縮率。5）較好的退讓性，潰散性和耐用性。
由於濕型鑄鐵件容易產生砂眼，氣孔，粘砂，夾砂，等缺陷，在選擇溼型砂及配製過程中，就要遵循一條原則，既要有一定的表面強度和抗夾砂能力，又要有相當的透氣性，為此，溼型砂最好採用較細的55/100，70/140，100/200的半多角形，圓形的天然石英砂，並且粒度均勻分布在相鄰四個篩號上，每篩餘留量都超過10%，但最高不能超過35%，同時，型砂中配置適當的煤粉，以提高抗夾砂能力，降低型砂的熱壓應力，提高熱濕拉強度。我廠主要採用70/140的多角形石英砂。
（1）原砂要求：
粒度：55/100，70/140，100/200形狀：□——〇〇——□
種類：4s 1sc 2sc 1n；4s最佳（2）粘土選擇鈉膨潤土
（3）煤粉：採用95%以上能通過100號篩的30%以上揮發物的煤粉。（4）溼型砂的配方：按濕型小件單一砂配製。
加料順序：回用砂，新砂，粘土，煤粉，水分碾壓時間：2min-3min調勻時間：2h-3h
2．工藝措施
（1）採用zb148振動造型機，保證砂型緊實度均勻，確保透氣性良好。（2）設定出氣冒口，多扎出氣孔，防止侵入性氣孔的發生。（3）提高金屬液的靜壓頭；熱節圓大的採用放置冒口。
（4）合理設計澆注系統，確定內澆口的橫截面積；
σf內= g/(0.31*μ*t*hp1/2)
式中：g——毛坯重量；
μ——流量係數，取值：0.5-0.55(1280℃取0.5,每增高50℃,加0.05)；t——澆注時間；hp——平均壓力頭。
3．澆注工藝
對於濕型灰鐵小件的生產，要控制澆注溫度和澆注時間，金屬液要進行鎮靜處理，澆注時要平穩連續。
（1）採用高溫出爐，低溫澆注，溫度控制在1340℃-1380℃，但澆注溫度不能過低，否則，
易發生侵入氣孔，鐵豆氣孔；
（2）澆注時間：澆注時間要適中，澆注不宜過快，澆注時間要進行計算。t=s*g1/2
式中g——型腔內金屬液的總重量（包括澆冒口系統）kg；s——係數，一般取2.2。
4．熔煉時要考慮爐料的處理、防鏽、除汙、烘乾。
五．結束語
濕型鑄造灰鑄鐵小件產生的主要缺陷是氣眼、砂眼、粘砂類缺陷，只要在型砂的配比，造型工藝，澆注工藝和熔煉方面採取措施，就能控制缺陷，減少廢品的產生。在以上方面採取措施後，我廠小件車間生產灰鑄鐵小件取得了良好的效果，說明此工藝性是可行的。
濕型鑄造小件產品缺陷產生的原因與防止措施
2.砂眼的防止 為了防止砂眼的形成，最主要的是操作要穩妥，緊實度要均勻，修型操作要仔細，散落的砂塊要清除乾淨。下芯 合箱要穩當，防止摩擦 磕碰掉砂。型砂中灰分不能過高，保證型砂有足夠的強度和韌性。同時良好的澆注系統，適當的澆注速度，也能減少金屬液對砂型的過分衝擊，減少砂眼的形成。3.夾砂的控制 夾砂...
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一 氣孔 氣泡 嗆孔 氣窩 明孔外觀檢查就能發現，皮下氣孔經機械加工後才能發現。形成原因 1 模具預熱溫度太低，液體金屬經過澆注系統時冷卻太快。2 模具排氣設計不良，氣體不能通暢排出。3 塗料不好，本身排氣性不佳，甚至本身揮發或分解出氣體。4 模具型腔表面有孔洞 凹坑，液體金屬注入後孔洞 凹坑處氣體...
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