1、熔模精密铸件的工艺流程通常为:压型制造一蜡模压制一蜡模组装一浸涂料-撒砂一硬化及干燥一脱蜡一焙烧一浇注一落砂及清理。由于其工艺环节较多,过程较复杂,因而最终铸件的品质受诸多因素的影响很大,不易进行控制。结合不锈钢熔模铸造生产过程中出现的若干缺陷类型,探讨、分析不锈钢熔模铸造过程中品质控制的关键环节。
在生产中,有时发现成批铸件表面出现麻坑,呈规则的半球形小坑,凹坑直径为0.3~0.8mm,深0.3一0.5mm,麻坑在铸件局部呈密集状分布。该缺陷虽不影响铸件使用性能,但无法修整,严重影响了铸件的表面品质,导致铸件成批报废。对该缺陷进行该表面麻坑缺陷产生的主要原因是 面层型壳 材料不合格。在铸造生产中多采用错砂作为型壳 面层耐火材料,其导热性好,蓄热能力大,耐火度高,热震稳定性好。纯ZrSiO4的耐火度在2000℃以上,但随着杂质含量增加,耐火度相应下降。当错砂中含有氧 化物杂质时,其分 解温度会下降,如含有Ca,Mg氧 化物时,分 解温度会降至1300℃左右,当含有K,Na氧 化物时,其分 解温度会降至900℃左右。
该黑点缺陷产生的原因可能是 由于钢液中存在有非 金属夹杂物(主要是 金属元素的氧 化物、硫化物和硅酸盐)而导致的。非 金属夹杂物的来源既有外来的,如金属炉料带入的泥沙杂质,从炉衬耐火材料上剥落下来的碎粒以及在浇注过程中型壳 被钢液冲刷下来的碎砂等;也有熔体内部产生的,如钢液中的元素被氧 化生成的氧 化物。
在生产中有时也发现部分铸件表面有突出的金属颗粒,该缺陷有时无法修整,影响了铸件的表面品质。
该缺陷产生的主要原因可能是 面层涂料存在问题或者涂挂操作不当而导致的。面层涂料如果含气量大,或者面层涂料对蜡模的浸润性差,又或者涂挂前两层时没有及时清除气泡,在焙烧或合金浇注阶段导致型壳 产生鼓泡,最终会被金属液填充,从而产生多肉缺陷。
2铸件的品质控制
从精密铸钢件的缺陷种 类及可能形成原因来看,形成铸件缺陷的影响因素很多,各环节的工艺控制好坏都将影响到最终的铸件品质。结合上述生产实践中所遇到的铸造缺陷,主要从以下3个方面对铸件品质进行严格控制。
2.1原材料控制
面层材料由于直接与合金熔体接触,对铸件的表面品质有重要的影响。应选用错砂中性耐火材料作为面层材料,且错砂的ZrSiOa的含量要高,并控制K,Na,Ca,Mg等氧 化物杂质的含量。为保证铸件品质的稳定,应固定选择1~2家错砂供应商,并定期对所供错砂委托相应研究机构检测,具体要求应按照航空工业部标准HB5349-1986,坚持按标准验收。
合金原料及辅料的供给需保持相对稳定的渠道;严格控制炉料,入炉前需要对炉料进行必要的清理,不能有锈污,严格按照操作规程进行,避免将外来夹杂引入合金熔体内部。
2.2涂挂、脱蜡控制
(1)严格涂料浆品质控制和管理定期监测涂料浆中粘结剂提取液的胶凝时间,坚决废弃已经老化变质的涂料,特别是 面层涂料。
(2)确保型壳 导热性、透气性良好保证型壳 导热J陛良好,确保蜡模表层在蜡模整体膨胀前熔化;同时保证型壳 面层透气性良好,减轻蜡模整体受热膨胀对型壳 产生的张力,防止型壳 开裂。
(3)提高型壳 干燥率型壳 越干燥,型壳 强度越高,承受脱蜡时蜡模膨胀的能力越强,型壳 越不容易开裂。同时适宜的型壳 干燥率也确保型壳 中残留水分少,在脱蜡时不会受蒸气高温作用而出现异常沸腾现象,从而避免型壳 局部破损开裂。
2.3焙烧、熔炼及浇注控制
(1)充分焙烧型壳 。
(2)合金熔炼时脱氧、除渣处理应充分,同时保证对熔体表面氧 化物等夹渣应及时处理干净。必要时在浇注完毕的型壳 周围人为地造成还原性气氛,如向刚浇注完毕的型壳 撒木屑。同时也要避免加入过量的脱氧剂,以防反而增加钢水中非 金属夹杂物的含量。如不锈钢的脱氧剂多用锰铁和硅铁,其在钢水中反应生成Mn0和SiOz,SiOz熔点较高,在钢水中悬浮很难排除,易与金属反应生成硅酸盐系列的非 金属夹杂,是 表面黑点缺陷的主要来源之一。
(3)控制适宜的浇注温度。为了保证钢液充满型腔,获得良好的铸件表面品质,必须采用足够高的浇注温度。但是 浇注温度过高,容易加剧表面合金元素的氧 化,从而产生表面麻点等其他缺陷。因此,在保证获得轮廓清晰的铸件条件下,应采用较低的浇注温度。
3结语
1)大型不锈钢铸件实际生产过程中常见缺陷有麻坑、黑点、凹陷、缩陷、疤痕、岛状突起、毛刺、氧 化物夹砂、多肉等。
2)熔模铸造过程中品质控制,有3个重要的关键环节:原材料控制、涂挂与脱蜡控制、熔炼与浇注控制等。对这些工艺环节进行有效地控制,将有利于减少缺陷,提高铸件成品率。
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