熔模铸造型壳裂纹变形等缺陷.docx

1、熔模铸造型壳裂纹变形等缺陷 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铜合金铸件铸造技术课程教案裂纹、变形、鼓胀等缺陷制作人：杨兵兵陕西工业职业技术学院熔模型壳裂纹、变形、鼓胀等缺陷一、型壳裂纹型壳裂纹有两种情况，一是浇口杯产生裂纹，如图1所示；二是型壳表面产生裂纹，如图2所示。图1 浇口杯裂纹图2 型壳表面裂纹浇口杯裂纹特征：型壳的浇口杯有裂纹，严重时浇口杯开裂。型壳表面裂纹：在型壳的表面上有弯曲的、深浅不等的裂纹。1产生原因（1）涂料中水玻璃的模数、密度过高或过低；涂料中的粉液比过低；或硬化剂的浓度、温度和硬化时间不当，硬化不充分；或型壳在硬化前的自然风干时间不够，不利于硬化剂的继续渗透硬化

2、，影响了硅凝胶的连续性和致密性；或型壳的层数不够等原因，导致型壳的强度低，出现了裂纹。（2）涂料层涂挂的不均匀，或撒砂层厚薄不均；尤其是浸涂料后没有撒上砂的部位，硅凝胶在收缩时受力不均匀，导致型壳产生裂纹。（3）脱蜡液的温度低，脱蜡时间太长。由于蜡料的热膨胀系数大于型壳的热膨胀系数，脱蜡缓慢将导致型壳在脱蜡的过程中受到各种应力的作用；如果超过此时型壳的强度极限，就会产生裂纹，甚至开裂。（4）焙烧时，型壳入炉温度高，升温过快，或高温出炉急冷；或型壳多次焙烧，产生微裂纹，甚至裂纹，降低了强度；或型壳的高温强度低，使型壳在焙烧时产生裂纹。（5）清理浇口杯时，机械损伤浇口杯。2防止措施（1）采用下列措

3、施，型壳的高温强度就高。水玻璃的模数M=3.03.4，密度=1.301.33 g/cm3配制的加固层涂料。采用合理的涂料配制工艺，并执行涂料的“配比-温度-粘度”曲线。采用合理的硬化工艺，控制硬化剂的“浓度-温度-硬化时间”；或选用氯化铝代替氯化铵硬化型壳。合理的制壳工艺，如涂料粘度与撒砂粒度的合理配合，硬化工艺参数要确保型壳充分硬化。采取措施增加型壳强度，如常用的增加型壳层数，或采用复合型壳等；必要时大件型壳可用铁丝加固等。（2）蜡模浸入检验合格的涂料中，上下移动和不断地转动，提起后滴去多余的涂料，使涂料均匀地覆盖在模组的表面上；不能出现涂料的局部堆积或缺少涂料（漏涂）；并及时、均匀撒砂。（

4、3）适当提高脱蜡液的温度，控制在9598；缩短脱蜡时间，以1520min，不超过30min为宜；水玻璃型壳脱蜡的要点：高温快速。必要时，改进脱蜡方法。（4）选用合理的焙烧工艺，氯化铵硬化的型壳焙烧温度T=850900，时间0.52h；并严格执行；必要时，采用阶段升温，或冷却；型壳焙烧不能超过两次。焙烧良好的型壳呈白色、粉白色或粉红色；焙烧不良的型壳呈深色或深灰色，表示型壳残留较多的碳分。（5）清理浇口杯时应仔细，避免机械损伤；必要时，改进浇口杯的结构。二、型壳变形特征：型腔的尺寸不符合图样要求，如图3所示。图3 型腔变形的型壳1.产生原因（1）型壳高温强度低，其抗高温变形能力也低。型壳变形大部

5、分是在脱蜡、焙烧或浇注过程中产生的。浇注时，靠近浇口的高温有可能使型壳发生变形。（2）涂料的粘度大，涂层过厚，涂料堆积；或硬化液浓度低，温度低，硬化时间短，硬化不足等原因，导致型壳的强度低。（3）脱蜡液的温度低，脱蜡时间太长。由于蜡料的热膨胀系数大于型壳的热膨胀系数，脱蜡缓慢将导致型壳在脱蜡的过程中受到各种应力的作用，是型壳在脱蜡过程中变形。（4）中小件型壳的焙烧温度过高、焙烧时间过长；或冷却过快；或焙烧时摆放不当，使得支撑受力不平衡等原因，引起局部变形。（5）焙烧炉不能满足工艺要求。（6）焙烧与浇注配合不当，型壳在焙烧后的热态时，强度较高；温度下降时，强度随之下降。如型壳在冷态下浇注，型壳急

6、剧升温热膨胀系数大，导致型壳变形。2.防止措施（1）下列因素的合理匹配与控制，就可以适当的提高型壳的高温变形能力：水玻璃的模数M=3.03.4，密度=1.301.33 g/cm3配制的加固层涂料。选用硬化剂；氯化铝硬化的型壳比氯化铵硬化的型壳。铝硅系粉、砂，代替硅石粉、砂。制壳工艺。如涂料粘度与撒砂粒度的合理配合，硬化工艺参数要确保型壳充分硬化。 焙烧和浇注的合理配合，防止型壳在冷态下浇注。采用复合型壳，如水玻璃与硅溶胶型壳，水玻璃与硅酸乙酯型壳等。（2）掌握、运用、控制涂料的“配比-粘度-温度”关系曲线；注意涂挂操作，使涂层均匀地覆盖；控制硬化液的浓度、温度和硬化时间，使型壳充分硬化。（3）

7、型壳停放1224h再脱蜡；选择合理的脱蜡工艺，脱蜡液的温度控制在9598，脱蜡时间为1520min，不超过30min；以及型壳在脱蜡过程中的摆放等。（4）选择合理的焙烧工艺，氯化铵硬化的型壳焙烧温度T=850900，时间0.52h；注意型壳在焙烧过程中的摆放，避免型壳彼此挤压；控制焙烧出炉的冷却速度等。焙烧良好的型壳呈白色、粉白色或粉红色。（5）加强焙烧炉的定期检测和日常维护保养，使其满足焙烧工艺要求。三、型壳鼓胀特征：型壳整体鼓胀，或局部涂层鼓胀。型芯鼓胀，如图4所示；型壳内表面鼓胀，如图5所示。图4 型芯向型腔鼓胀图5 型壳内表面层向型腔鼓胀产生原因（1）型壳分层的各种原因：水玻璃模数高，

8、或涂料的粘度大；操作不当，或撒砂时间控制不当，使涂料或型砂局部堆积；以及硬化不良等原因。面层硬化前的自然风干时间太长，与第二层涂料润湿和结合不好。涂料撒砂后，表面有浮砂；或面层砂的粒度过细，砂中粉尘过多或砂粒受潮含水分过多；导致第二层涂料与面层砂结合不牢。面层硬化后晾干的时间短，型壳局部表面残留过多的硬化液等原因。（2）型壳抗高温变形能力低的原因：型壳高温强度低，其抗高温变形能力也低。型壳鼓胀大部分是在脱蜡、焙烧或浇注过程中产生的。涂料的粘度大，涂层过厚，涂料堆积，或硬化液浓度低，温度低，硬化时间短，硬化不足等原因，导致型壳的强度低，抗高温变形能力也低。（3）脱蜡液的温度低，脱蜡时间太长。（4

9、）中小件型壳的焙烧温度过高、焙烧时间过长；或冷却过快；或焙烧时摆放不当（堆压、挤压）等原因。（5）焙烧与浇注配合不当，如型壳在冷态下浇注，型壳急剧升温热膨胀系数大，导致型壳鼓胀。2.防止措施（1）防止型壳分层的各种措施：控制制壳场地的温度保持在2226为宜；适当的降低涂料粘度，增加其流动性；必要时，在涂料中适当的添加表面活性剂，改善涂料的涂挂性、覆盖性；注意操作方法，即型壳浸入涂料中，要上下移动和不断地转动，提起后滴去多余的涂料，使涂料均匀地涂挂和覆盖在型壳的表面上，立即撒砂，不能出现涂料或型砂的局部堆积，并充分硬化。型壳硬化前应自然风干一定的时间，一般选用1540min，以型壳“不湿不白”为

10、宜；硬化后要进行晾干，使型壳继续进行渗透硬化，硬化的更加充分。检验型砂的粒度和粉尘（粉尘含量0.3%），控制型砂在使用中的湿度应0.3%；并及时清除型壳上多余的浮砂；面层撒砂的粒度不要过细，以40/70目为宜。（2）防止型壳变形的各种措施：选择合适的水玻璃模数和密度，选用涂料合理的“粉液比、粘度和温度”；铝硅系粉、砂，代替硅石粉、砂；选用合适的硬化剂及选用合理的硬化工艺参数，控制硬化液的浓度、温度和硬化时间，使型壳充分硬化。注意涂挂操作，使涂层间均匀地覆盖。型壳停放1224h再脱蜡；脱蜡液的温度控制在9598，脱蜡时间为1520min，不超过30min。氯化铵硬化的型壳焙烧温度T=850900

11、，时间0.52h；控制焙烧出炉的冷却速度等。总之，选用合理的涂料工艺、制壳工艺、焙烧与浇注工艺，或采用符合型壳等，提高型壳抗高温变形能力。四、型壳表面脱层缺陷1.产生原因：表面层和加固层涂料之间结合不好；（1）涂料粘度过大；（2）涂料堆积过厚；（3）表面层砂过细；（4）粉尘多、浮砂多；（5）干燥、硬化工艺不规范。2.防止方法（1）严格控制涂料粘度；（2）沾浆后多旋转模组，使浆料流平，避免涂料堆积；（3）选择合适的撒砂粒度； （4）降低粉尘含量 ； （5）优化干燥、硬化工艺。五、型壳强度不够1.产生原因（1）原材料不合技术要求； （2）涂料工艺及操作不规范； （3）干燥、硬化工艺不规范：和型壳的

12、干燥硬化工艺有关，即干燥地点的温度、湿度、空气流通情况及干燥时间、硬化剂浓度和时间等； （4）脱蜡工艺不规范； （5）焙烧工艺不规范。2.防止方法（1）精选符合技术要求的原材料； （2）严格涂料工艺及操作规范；（3）合理制定干燥、硬化工艺：和型壳的干燥硬化工艺有关，即干燥地点的温度、湿度、空气流通情况及干燥时间、硬化剂浓度和时间等；（4）规范脱蜡工艺；（5）规范焙烧工艺。六、型壳煮烂1.产生原因（1）型壳由于干燥不完全，未能使硅溶胶完全转变成凝胶，仅仅形成冻胶，而冻胶与凝胶之间遇水又能发生转变，这样在脱蜡的过程中发生型壳煮烂现象。 （2）脱蜡方法、脱蜡工艺不合理，或者操作不规范导致型壳在脱蜡过程中煮烂。2.防止方法1.严格控制干燥环境参数，充分干燥后再进行下一层操作。2.选择合理的脱蜡方法和制定合理的脱蜡工艺，严格操作规范。如中温模料选用采用蒸汽脱蜡釜脱蜡。