劉永其，鄭國威，曹立為

（金華萬里揚(yáng)機(jī)械制造有限公司，浙江 金華 321000）

我公司自2008年開始采用消失模鑄造工藝生產(chǎn)各類變速箱殼蓋類鑄件，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，下面淺談公司在近幾年來在解決鑄件夾砂缺陷所采取的工藝措施和注意事項(xiàng)，以便和大家共同探討。

1 澆口杯質(zhì)量的影響

公司自采用消失模鑄造工藝起，一直使用浙江一帶耐火材料廠的澆口杯，其耐火度一直保持在1550℃以上。其中2010年12月—2011年1月期間，采購的澆口杯質(zhì)量不穩(wěn)定，耐火度和強(qiáng)度明顯不夠，表現(xiàn)在澆注的過程中，大部分澆口杯開裂，有的澆口杯甚至在澆注開始時(shí)就開裂，鐵水溢出來，如圖1所示，結(jié)果造成這兩個(gè)月鑄件夾砂報(bào)廢率直線上升，由平時(shí)的1%上升到3.5%。

圖1 澆注開裂的澆口杯

在整個(gè)夾砂缺陷原因分析、尋找、驗(yàn)證過程中，我們也曾做過這樣的試驗(yàn)，將澆注過程中澆口杯開裂所對應(yīng)的鑄件進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證，機(jī)加工后得出的數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

表1 澆口杯澆注開裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)

為此在2011年2月份公司要求澆口杯供應(yīng)廠家更換了耐火度和強(qiáng)度好的澆口杯，更換后澆注過程無開裂現(xiàn)象，當(dāng)月廢品報(bào)表顯示夾砂率降為1%（圖 2）。

圖2 澆口杯更換前后夾砂率變化曲線

由試驗(yàn)和更換澆口杯前后幾個(gè)月的廢品報(bào)表可知，澆口杯在澆注過程中開裂使鑄件夾砂缺陷比例增大，原因?yàn)樯白油ㄟ^開裂的縫隙被流動的鐵水帶入了鑄型，從而造成夾砂。

2 澆注系統(tǒng)涂層強(qiáng)度和耐火度的影響

公司在解決夾砂的過程中，逐漸認(rèn)識到，解決夾砂的關(guān)鍵在于提高澆注系統(tǒng)涂層強(qiáng)度和耐火度。澆注系統(tǒng)涂層強(qiáng)度和耐火度主要靠通過選擇耐火度高的骨料，配料時(shí)增加無機(jī)黏結(jié)劑含量和刷涂時(shí)增加涂層厚度來實(shí)現(xiàn)。實(shí)際生產(chǎn)中，往往骨料的耐火度和無機(jī)黏結(jié)劑的含量都是基本上確定后就不再怎么變動的，所以主要通過增加涂層厚度來提高涂層強(qiáng)度和耐火度。以普通的540主箱為例，（如圖3a），涂料以鋁礬土（Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%）為骨料的自制涂料，澆注系統(tǒng)涂層厚度控制在1.5mm左右。對于重量較大的鑄件，如9150主箱（單重在87 kg左右）（如圖3b）澆注系統(tǒng)涂層厚度控制在2mm以上。

圖3 主箱圖

2010年4月—5月，我公司生產(chǎn)的9150主箱因夾砂報(bào)廢的鑄件達(dá)15%，經(jīng)過認(rèn)真分析和驗(yàn)證，最后確定出主要原因?yàn)闈沧⑾到y(tǒng)涂層太薄，為此，將該類產(chǎn)品在刷涂3遍涂料的基礎(chǔ)上，再將澆注系統(tǒng)補(bǔ)刷1遍，共計(jì)4遍涂料，涂層厚度在2mm以上。以這樣的方式生產(chǎn)后，夾砂缺陷降到1.4%。

串聯(lián)類副箱一直是公司鑄件夾砂報(bào)廢的大戶，在吸取解決9150主箱夾砂的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在2011年4月我們將串聯(lián)副箱澆注系統(tǒng)刷涂4遍，如圖4，涂層厚度在2.5mm以上。經(jīng)過這一改進(jìn)，串聯(lián)副箱的夾砂問題得到突破性的解決，夾砂率由原來的6%降到2.3%。分析：對9150主箱和串聯(lián)副箱澆注系統(tǒng)涂層進(jìn)行加厚后，提高了涂層的耐火度和強(qiáng)度，更能抵抗鐵水對涂層的沖刷，防止砂子進(jìn)入鑄型內(nèi)。

圖4 串聯(lián)副箱澆注系統(tǒng)圖（內(nèi)澆道設(shè)在模片底部）

3 內(nèi)澆道開設(shè)位置的影響

內(nèi)澆道開設(shè)的位置對解決夾砂也有重要影響。以串聯(lián)副箱為例，2010年11月前內(nèi)澆道都是放置在鑄件中部如圖5，鑄件夾砂報(bào)廢率比較大，夾砂率達(dá)8%。2010年11月我們將內(nèi)澆道開設(shè)的位置放在鑄件下部（如圖4），經(jīng)過批量生產(chǎn)驗(yàn)證后，夾砂報(bào)廢率下降明顯，降為5.9%。

圖5 內(nèi)澆道設(shè)在模片中部

分析：內(nèi)澆道設(shè)在模片中部，鐵水充型時(shí)速度較快，鐵水對內(nèi)澆道的沖刷和壓力較大，在涂層強(qiáng)度不夠時(shí)，涂層極易被破壞，從而砂子進(jìn)入鑄型中，內(nèi)澆道設(shè)在底部時(shí)，鐵水充型較平穩(wěn)，對內(nèi)澆道的沖刷和壓力較小，故后者夾砂少。

階梯式澆注系統(tǒng)比只有一個(gè)內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)容易夾砂，以9150主箱為例，采取階梯式澆注系統(tǒng)，有三個(gè)內(nèi)澆道，某段時(shí)期內(nèi)，我們將其上部內(nèi)澆道在埋箱時(shí)割掉如圖6b），澆注后鑄件夾砂下降明顯，但由于這樣鑄件易冷隔，故不采取割掉，還是采取將澆注系統(tǒng)涂層加厚來解決夾砂。

圖6 內(nèi)澆道種類

4 其他注意事項(xiàng)

除了上述三方面重要因素外，在日常生產(chǎn)操作中還應(yīng)該注意許多細(xì)節(jié)。

1）粘模時(shí)內(nèi)澆道和白模結(jié)合處涂膠量不要過量，過量的膠水會使涂掛性能一般的涂料不易涂掛，導(dǎo)致該部位涂層厚度偏薄，澆注時(shí)鐵水沖破涂層將砂子帶入鐵水中，造成鑄件夾砂。因此，在涂熱膠時(shí)應(yīng)將溢出的多余膠用刀片刮除。

2）埋箱后覆蓋澆口杯的薄膜上砂子要抹干凈，往往平時(shí)由于操作工操作馬虎或者責(zé)任心不夠，致使覆蓋澆口杯的薄膜上有砂子，最后由于這一疏忽導(dǎo)致鑄件夾砂。

3）刷涂好涂料的模片在整個(gè)搬運(yùn)過程中難免會有磕碰致使模片某些部位涂層破壞，模片露白，這時(shí)一定要將露白的部位用較厚稠涂料補(bǔ)刷好，并重新烘干，尤其是處于加工部位的露白，如不補(bǔ)刷好，澆注后鑄件就夾有一層砂子在上面而造成鑄件報(bào)廢，曾因這個(gè)原因，產(chǎn)生了部分廢品。

5 總結(jié)

在解決各類灰鑄鐵箱體類鑄件夾砂缺陷時(shí)，采用質(zhì)量好的澆口杯，通過選擇耐火度高的骨料，配料時(shí)增加無機(jī)黏結(jié)劑含量和刷涂時(shí)增加涂層厚度，合理設(shè)置澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道開設(shè)位置盡量在鑄件下方，日常生產(chǎn)操作中注意細(xì)節(jié)，就可以較好地解決鑄件夾砂。需注意不同結(jié)構(gòu)、大小的產(chǎn)品，往往不是只通過單方面改進(jìn)就能解決夾砂的，通常是同時(shí)對影響夾砂的各個(gè)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化才可以有效的解決夾砂。

［1］黃乃瑜，葉升平.消失模鑄造原理及質(zhì)量控制［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版，2004.

［2］章舟，王春景.消失模鑄造生產(chǎn)實(shí)用手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.