黄铜重力铸造方式.docx

1、黄铜重力铸造方式黄铜的重力铸造方式1模具涂料和石墨 （1）2石墨水的涂层方式（1-2）3石墨水的改换2）4石墨水的管理（2-3）5模具制作（4）按照产品大小设计浇铸口的选定表（重要）（3-6）6硬模铸造的材料（INGOT）（6）7铜锭成份和对产品的影响（6-8）8表面状态和表面轮廓线（8-9）9铸造产品的不良类型和原因分析（9-11）不良原因和对策（11-13）副 录重力铸造的工程管理（14-15）材料采购与实际生产-（15-16）铸造进程中的注意事项（16）重点整理（16-17）模具设计时的注意事项（17-19）砂芯制作（19-22）砂芯用砂子的比较实验（）（22-24）砂芯实验报告（24）

2、砂芯生产标准及砂子查验标准24）样品制作时的注意事项（24-26）劝告事项（26-27）重力铸造的基础知识1. 模具涂料和石墨1）在铜合金的铸造进程中，每浇注一次，模具表面要涂上一次涂料。同时也要冷却模具温度。在实际工作中，一般是把模具浸泡在涂料槽（石墨水槽），以此解决上述要求。石墨的作用：石墨是耐热物质，将高温铜水与模具隔开，保护、延长模具寿命；石墨粉很细，可增加铜水流动性，使产品易于浇铸。经验说明，要生产表面细腻的良好铸造产品，其涂料凝聚力强、硬度要好。在这儿推荐利用易取且易与水混合的尘土状石墨粉(Graphite)。推荐利用青岛石墨股分有限公司生产的石墨：铸造土状石墨，粒度235目，含碳

3、量：80%为了避免在持续工作中石墨水的温度上升与石墨粉沉淀于水槽底部，通常采用电动搅拌机或吹气搅拌机。电动搅拌机可以避免石墨粉的沉淀，但其冷却效率不高。仍是利用吹气方式为宜。石墨水槽设计：石墨水槽的高度不低于浇铸工作台，避免沙芯掉入，其底部越尖，吹气冷却的效果越好。参考：1) 石墨水浓度因产品大小的不同其要求也有所不同。一般采用粒度为220250Mesh（目）的石墨粉，浓度为20%30%。2) 通过浸泡在石墨水槽冷却过的模具温度控制在100180为宜。判断标准：溅水后的模具表面水分在12秒内蒸发完毕。固定碳( C )挥发粉灰粉用途70%25%铸造灰粉越少越好，灰粉含量高时呈现白色，模具上面不易

4、掉石墨。管理范围 15% 产品较大时15%-20%。2. 石墨水的涂层方式要按期用眼睛来检查模具冷却后的涂料（石墨水）状态是不是良好。若是涂料状态良好，模具表面呈现与石墨粉一样的黑色，而且其两面都很干净。当模具上的杂质未清理干净时、或沙芯树脂含量太高、或用干沙时浇铸后在模具表面形成油膜，石墨水不能涂附，这时的模具内腔呈白色。模具溅石墨水方式：轻微晃动，避免气泡聚积而产生不良；下模、浇口部位温度最高，入水时应将此部份先入水，已取得比较均衡的模具温度；浇铸机下模浸水时间比上模长；若是模具表面状态不睬想时，及时测定石墨水浓度，以肯定是不是石墨水浓度低了或水少了。以经验来看，铸造810天，石墨浓度会下

5、降。参考石墨涂层不佳的几种情况 石墨水表面上有一层油渍，或泡沫现象。 模具表面上有油渍或不纯物。（特别是刚开完模时，必然要除去油渍）要解决此问题，需要有模具清洁机。（Sand blaster，喷砂机） 温度太高的模具浸泡在石墨槽时，会发生溅水并有响声，这时也会致使涂层的不良现象。3. 石墨水的改换一般情况下石墨水并无使历时限。但在持续铸造工作中掉进去的不纯物（如砂子，尘埃，其它杂物等）也会涂在模具表面上，并造成铸造产品表面或内部的不良现象。一旦发现此现象（可以视力发现），马上改换全数石墨水溶液。参考 改换溶液时，不仅改换溶液，还要把水槽也清洗干净。 石墨水浓度的测量方式如下。（参考图A）用上下

6、断面积相同的透明溶器来采取利用中的石墨水，并放置沉淀45小时。要维持沉淀石墨粉为1/5左右。1/5=大型产品（0.5Kg以上）1/6=小型产品 (0.5Kg以下) 湖南省石墨成份分析表(品名:W80%)(石墨厂提供)成分水分灰粉粒度挥发粉固定碳备注含量%220250目溶解时的比重是。 沉淀实验时很难(沉淀时间长)。所以按重量比： 水:250Kg-石墨:50 Kg-比率:%偏低。 沉淀实验10小时后的浓度35%。石墨实验（湖南，青岛）比较区分公司比重粒度分布沉淀试验250目25目1小时50分2小时50分10小时以后湖南%青岛%实验结果以为两公司是同一产品，判断都适用于重力铸造。 比重有%的差距可

7、能是水分含量的原因。 4. 石墨水的管理1) 第一次调整石墨水溶液的浓度时必然要调整准确，在每次交交班时要取样（石墨水），由下一班负责人检测石墨水浓度，若是石墨水浓度低就加入石墨粉，石墨水浓度高就加入水。以上内容必然要做到常常化，习惯化。石墨水的浓度不会在几小时内有大的转变，所以维持石墨水的浓度不是一件很难的事。出现问题是因操作者没有及时检测的原因造成的结果。若是检测周期太长造成石墨水浓度转变很大时，再去调整需要的时间长也很难。（必然要注意实施）2）交交班时间太长或休息日事后从头开始工作时，要用工具协助搅拌机工作。（沉淀物多时只用机械搅拌很难） 注意不要让工具撞坏搅拌机叶片。 手工用石墨水采用

8、以上方式，节省时间，效果又好。5. 模具制作1）模具材料有些地方用黄铜来做模具材料（特别是中国），但黄铜材料在铸造进程中因锌的挥发和氧化而发生浇不满的情况。也有效铸铁或其它合金来做模具材料实例，但这些材料也一样有问题，在铸造中产生的锌的氧化物和不纯物容易沾在模具表面上，而且清洗也很难。不如采用常见的软钢材（SS41）来做模具。软钢材易于制作、修改模具，而且其寿命也比其它合金材料较长，价钱也廉价。最近几年来开发出寿命长，清洗容易，能铸造出良好产品的黄铜铸造用模具材料。主要有铜合金材料铍铜。铍铜虽然其价钱偏高，但其硬度高，热传导能力好，与其它合金相较综合性能很好。总结上述内容，建议先用SS41素材

9、来制作模具，等实验铸造结束后，再采用铍铜模具来利用。参考 铍铜素材的化学成份：Be% Co% 铸铁，轻金属合金，铜合金的热传导能力比： 1：3：7国内外金属型用材质的力学性能和热物理性能材质抗拉强度伸长率硬度线膨胀系数热导率灰铸铁（铁素体）150-16010球墨铸铁（铁素体）4501516012碳素钢（正火）6001822012铬铜合金铸铁250-182铜合金45015120310紫铜模具寿命5万次；按照产量选择模具材料2）模具设计模具铸造与砂铸不同，其排气性不太好。所以在模具设计中，要注意排气方案。一般简单的产品中，无需特别的排气方式也可以铸造出产品。但在结构复杂的铸造产品中，必然要设计好排

10、气孔。在持续铸造进程中，夹住上/下片模具的固定针（Center pin）易磨损，致使铸造产品的厚薄不均等不良现象。因此，固定针需要常常改换。为了提高固定针的改换速度，可标准化固定针的大小，一般有3种左右为宜。(参考图-B)设计铸造方案是最重要的课题。这涉及到铸造产品的形象，大小，排列及浇铸口的方向。浇铸件口高度（离产品距离）最少要维持40mm以上；浇铸口的断面大小以产品重量浇铸速度来决定（参考图第四页）。在浇口的选择上，应按以下原则进行：1一般选最厚的部位；2综和考虑产品的大小；3考虑沙芯的定位方即靠得住；4浇口应尽可能避免直接冲洗沙芯；5考虑排气及补缩；6考虑模具的浇铸角度；7考虑沙芯燃烧产

11、生的气体能顺畅的排出；8尽可能避免使最易产生缩水的地方有最高的温度。铸造模具浇口与砂芯模具不同，先开偏小，然后在实际实验中慢慢修改。若是一开始把模具开大，以后就不好修改。3） 内部结构设计：1应使产品在知足利用要求的前提下，有尽可能均匀的壁厚，t=最为适合，太厚易缩水，且增加本钱；2内部夹层厚度3，太薄易漏水 ；3内部转角处应尽可能避免尖角，R3，突然转折使铜水流动不顺畅，同时尖角处易掉沙夹在产品中造成不良；4设计沙芯时，定位稳定靠得住是产品壁厚均匀的关键，定位方头宽度一般不小于18MM，深度不小于15MM，考虑模具加工的因素，定位方头圆角半径不小R5；5在重力模具上加工沙芯定位时，单边间隙应

12、放大0.15MM；6当因结构决定内部壁厚有比较厚的部位可能引发缩水时，应在设计时增大沙芯的表面积，以增强散热效果；7沙芯最薄处不该小于5MM，不然难加工，沙芯难顶出，在修沙芯、搬运及浇铸进程中易断，还因散热面积过小，致使温度升高而易在产品中产生缩水；8沙芯模脱模斜度不小于1度4）收缩率：1自由收缩：紫铜% 铍铜:% 2受阻收缩：紫铜% 铍铜:%5)加工余量:外形端面1MM内形端面1.0MM直径方向:当20MM时,取单边加工余量1.0MM当1020MM时,取单边加工余量0.75MM当MM时,取单边加工余量1.0MM所有高脚阀芯密封圈处应做成缩水沙芯(参考图)模具大小与厚度要考虑其重量与倾斜难易度

13、，以便现场工作人员操作方便。还要考虑浸泡在石墨水进程中过度冷却带来的铸造不良影响。实际经验来看，开模后的模具厚度在15MM20MM左右为宜。但在温度最高部位，如浇口等地方，应加大模具厚度，以平衡模具温度。一般手工模、小产品取小厚度；大产品、机械模取大厚度。（参考图D）浇铸口越长，压力越大，铸件上部浇不满时，要做排气和补缩。（参考图E）6. 硬模铸造的材料（INGOT）硬模铸造的材料，主要利用铜合金(Cu-Alloy)，根本上按铸造出产品的形状和大小所定。铜合金是在铸造中比其它金属凝固时间快，所以在实际工作中，碰到很多困难和受到限制性。溶汤的条件必需好，影响传热度和溶汤的流动性的Ti，P，Fe，

14、Si，Mn，等不纯物的含量不能超过标准成份的范围，只有，Al和Pb成份在铸造产品中很小的范围内起反作用。特别注意的是，Pb、Fe、Sn的成份含量高时，在产品中产生收缩现象，所以它的成份含量不能超过%。还有Pb成份限制到3%。若是Pb成份超过3%时，产品的加工性能好，但影响浇铸（铸造）性。如利用不良品材料时（Return scrap），必需管理好Cu、Pb、Fe、Sn等的成份。但一般硬模铸造行业，没有利用回收来的黄铜材料。最好利用由专业公司制造的材料（铜锭）。如：韩国大昌公司的铜锭。7. 铜锭成份和对产品的影响。元素适合含量含量限制不良原因Cu59-60%60%流动性差，溶汤未满59%铸造性好，

15、裂纹发生Al抛光时部分不良%易产生表面裂纹Pb铸造性不良,加工性好1%铸造性好,加工性差Sn%收缩现象Ni%Mn%收缩、表面有裂纹Si%收缩、表面有裂纹P0%收缩、表面有裂纹Fe%裂纹%不能做微细化处理注意 Pb，Fe，Sn等含量太高会产生产品中收缩，溶汤不满（Sink draw）现象。 一般Fe和Sn含量高（%）以上，收缩现象很高，所以铸造厚度不均一的产品铸造时Fe+Sn的含量不能超过%。另外紧缩性也降低。 Al的含量高（%）时,在浇铸进程中因产生泡沫现象影响溶汤的流动性和氧化物的产生。Al的含量低（%）时锌氧化率高，产品表面会出现裂纹现象。 Pb含量超过%时，容易发生收缩、裂纹现象，为了提

16、高加工性不能超过%。 铸造用溶汤是不含氧气（O），所以没必要做除氧处置。 铸造进程中溶汤的温度按照产品大小，形状会有所不同。比较薄的产品铸造时一般970，厚的产品铸造时950。 经验所知，电炉上温度表显示的温度和炉内溶汤的实际温度的差距是30-40，就是炉内的溶汤实际温度高于温度计显示的温度。 Al的作用,溶汤中,增加流动性或浇铸进程中阻止Zn的燃烧，Al的烧损最为严重，当流动性下降或表面有极细微裂纹时、或Zn的烧损猛烈时（冒大量白烟），应加入电解Al线（纯度%） 回炉料一般是浇口和废品，因此应按比例加入，避免引发铜水成份太大的波动。一般铜锭：废料为7：3；另外，Zn的烧损大约为1%，因此加入

17、废料时应加入1%的电解锌（纯度%） Fe：适量的铁有细化晶粒的作用 如何简单判定铜材的杂质是不是超标：一、用制做的工具（参考图M-M）装满铜水后迅速倒出，看留在工具内的铜表面有无突出颗粒、有无渣皮、有无白色氧化物、表面是不是有光泽二、用工具（参考图N-N）装满铜水，冷却后检查缩孔是不是滑腻、是不是均匀规则收缩。 8. 表面状态和表面轮廓线1）硬模铸造进程中有许多表面的缺点，就是未满溶汤（Cold shut）现象。其原因在溶汤温底低（一般在950-970）或模具预热温度不足时发生这种现象。还有溶汤在模具中的急速冷却的原因。还有就是所用材料（铜锭）中的化学成份不适当，或铸造进程中Zn氧化物和其它不

18、纯物引发的流动性下降的原因。所以铸造之前，必需测试好铜锭的化学成份。铸造工作时要维持必然的温度是很困难的，有星电炉（韩国产，同时溶解和保温）可以知足其要求。缩水，未满溶汤的不良原因一般在模具设计（如：浇注口位置和大小，排气等）。人和机械不一样，机械在人的操作下可以固定工作，但人工作时随时变更姿势和速度。要生产一个优良的产品，必需有顽强的毅力还要不断的实际练习。（工作姿势要轻快、自然）2）模具的浇铸口浇铸口高度和断面积是决定溶汤在模具里流动和铸满溶汤的时间，不能因为动作的缓慢影响浇铸的时间长。在浇铸技术上来看，浇铸时浇铸口的断面积里是不是注满溶汤，这也是重要的（参考图-F）。如这些程序没有做好，

19、会产生影响表面状态和产生泡沫，涡流现象及产生氧化物等现象。由此得知，浇铸口断面积计算的重要性。另外窝流现象，易发生在浇铸时溶汤的流动不顺或通过模具里障碍物时，还有角度比较大或溶汤之间相撞的部位比较多。注意：铸造进程中，这种涡流现象不是无条件的频繁发生，有时涡流现象在产品的表面上产生一些很复杂的皱纹现象，这种只能是产品外现上的问题，不会直接影响产品的质量。（抛光可以解决此问题）。这样的现象修改浇铸口（浇注口接触部位）很容易解决。3）产品状态好坏的标准是表面轮廓线，这根模具表面有关。所有的硬模铸造必需有相应的涂料，没有涂层的硬模铸造出的产品，肯定是产品表面不良的产品。 模具表面有油渍或Zn氧化物不

20、纯物时，很难涂石墨，涂层不良的模具表面呈现白色（可以用眼睛观察），微量的不纯物可以用刷子清理，不纯物多时用模具清理机（喷砂机）清理。9. 铸造产品的不良类型和原因分析1) 产品因石墨点的不良 模具温度高时。（有石墨水滴） 石墨槽里有砂子时。 石墨槽里有Zn氧化物时。（注意清理浇铸工具）2) 砂芯 砂芯硬度不适时。 砂芯表面有砂时。 模具上下固定针松动时。 合模时冲击力大砂芯损坏时。3) 氧化物的不良 浇铸工具不干净。 浇铸速度快。（因涡流现象产生的氧化物） 溶汤未满同空气一路铸入时。 浇铸方式错误时。 浇铸角度不对时。4) 流动性不良 模具温度低时。（100180） 溶汤温度低时。（95097

21、0） 浇铸工具温度低时。 浇铸工具加工不良，浇铸工具口和浇铸口面一样大。 浇铸工具不干净。（上面有Zn氧化物） 模具铸入口不干净时。 产品的厚度不够时。（维持3mm以上） 溶汤没有做微细化处置时。 模具表面涂层不良时。 浇铸角度小时。5) 排气不良（Air Pocket） 溶汤从模具下部到上部铸满，空气来不及排出去时产品中有孔洞。（解决排气） 模具温度低，浇铸速度太快时。（来不及排气）还有效旧模具浇铸时。 溶汤温度低，浇铸速度快时。（有模具的关系，另外铸造工的工作方式）6) 气孔不良（Gas Hole） 砂芯中固化剂多时。 砂芯中有水分时。（浇铸时水分蒸发） 浇铸进程中产生煤气时。（砂芯里固化

22、剂和不纯物多在高温中燃烧时发生）7) 砂芯质量 砂芯和模具不吻合时。（砂芯定位大时） 砂芯硬度不够。（固化剂含量低时） 砂芯中有水分时。（砂芯强底下降） 合模时冲击力过大时。 模具固定针松动时。8) 收缩及组织 表面收缩溶汤的浇铸量不适。 内部收缩厚度误差大时，出现黄色斑点和裂纹现象。（溶汤中Cu成份低，溶汤的凝固时间长时）9) 裂纹发生 溶汤的微细化处置不适时。 铝(Al)成份低时。（一般%以下时发生） 产品的厚度误差太大，凝固时间不同时。 模具的温度太高时。（适当温度100180）10) 漏水现象 模具设计时厚度不够。 组织缺点溶汤的成份不良或微细化处置不适。 流动性不良模具温度低，溶汤中

23、不纯物多。 氧化物混合。（产品中氧化物引发的砂眼）参考铸造进程中，有时产品内出现，因砂芯和砂芯之间的关系，使产品中产生内部收缩现象。这时处置方式，可以调整砂芯的厚度的误差（缩小砂芯）。也可以用，缩水部位的砂芯部位，涂层石墨水的方式（参考图G1）。这时利用的石墨水浓度的比率比正常石墨水浓度的比率高（50% ：50%）。因为石墨的浓度高，石墨的沉淀机缘多。所以用小型电动搅拌机来搅拌。（参图G2）石墨水的涂层方式：用毛刷轻轻涂在砂芯表面。因为石墨的浓度高，注意出现石墨点现象，影响其产生的产品质量。涂层石墨的砂芯部位有水分，所以必需利用之前烘干砂芯中的水分（如有水分，铸造时产品中会出现气孔现象。 模具

24、清理用的喷砂材料，一般用4-6#硅砂，但实践中发现用切水口的锯末（黄铜粉）清理，模具的利用寿命长，尘埃少，喷砂材料的使历时间也长。不良原因和对策1排气孔不良 原因：浇铸方式（浇铸角度问题）。 对策：调整溶汤量，做空气（Gas）排出口。2. 阀门部的裂纹原因：与溶汤温度有关。（但很少出现）对策：砂芯（Core）涂（Coating）石墨水与模具温度有关。3. 漏水不良对策：清理模具（Die）加大浇铸口。4. 铸件穿孔溶汤会合处出现皱纹原因：模具（Die）不干净，溶汤很难铸入时，如浇铸速度快时，浇铸时模具直立的角度有关。5. 陷没（浇铸未满）1）浇铸方案不适时。（浇铸口长度，面积小时）2）模具温度低

25、时。3）溶汤温度低时。4）浇铸工具加工不良，清洁不良时。5）模具浇铸角度大时。6）溶汤中铜（Cu）的含量高溶汤流动性和填充能力下降时。6. 加工面不良NO67一样7. 空洞，收缩原因：产品厚度不均时。对策：1）加工砂芯补缩，补充厚度。2）收缩部位涂石墨（加速冷却速度）。NO11一样8表面不良1）模具不干净。2）溶汤不干净（杂质多）。3）浇铸速度快或模具（Die）温度低时。4）利用旧模具（Die）时。9不纯物，氧化物产生的不良99%是空气（Gas）不良在空气排不出的部位出现。（一般在产品上部）10堆积或重叠浇铸和浇铸方案1）浇铸口小时。2）浇铸速度快时。3）浇铸口位置不对。11浇铸不满NO7一样

26、12砂眼1）砂芯定位大。2）砂芯成型后沾上去的砂子。副页1重力铸造的工程管理1. 溶汤管理1) 熔汤的温度是不是适合？2) 铜锭和不良品（在溶解）比例是不是适合？3) 熔汤成份有无问题？（有疑问马上化验调整）4) 作业槽（保温池）是不是清理干净？2. 石墨水管理1) 石墨水的浓度对不对？（维持15%-20%）2) 石墨水中有无不纯物？（浇铸工具上的Zn氧化物.砂芯掉砂等）3) 石墨水的搅拌是不是均匀?(长时间不工作会出现沉淀的石墨粉堵住气管的现象)4) 石墨粉质量有无问题?(是不是易溶于水.灰粉太多)(要用220-250目)3. 模具管理1) 模具是不是发生均裂，重量大的产品（如本体），在浇铸

27、口下部最容易（最先）发生均裂、对产品表面有很大影响。2) 模具是不是变型？（反复加热、冷却会产生热变型）3) 模具是不是维持试模时的状态？（长期利用会出现Zn氧化物和石墨不好清理的现象）4) 模具必要的补助工具（Jig）是不是齐全？5) 定位销（Center Pin）的磨损程度如何？4. 浇注工管理1) 模具倾斜角度是不是适合？2) 模具有无清理干净？3) 浇铸工具有无清理干净？4) 浇铸工具与模具浇铸口有无调整好？5) 浇铸速度是不是适合？（动作要柔和、自然。遵守操作标准）6) 舀熔汤时有无除去渣子在舀熔汤？5. 砂芯管理1) 砂芯是不是在按要求去做？2) 砂芯是不是有没满的部位？3) 树脂

28、和固化剂的利用是不是符合标准？4) 砂芯模具是不是原来的状态？5) 肯定机械设备有无异样？6) 砂芯有无潮湿？7) 振砂进行情况？6. 铸件管理1) 振砂结果怎么样？2) 振砂后产品外部和内部有无缺点？3) 试水结果有无漏水状况？4) 机械加工能不能按图纸正常进行？5) 有必要对怀疑的部位做研磨实验。6) 有必要按期检测重量。（重量会一点点增加）模具铸造与其它工程不同，受很多方面的制约很麻烦，是不良原因很多的工程，所以不论那一进程没做到都会带来不良结果。希望有关负责人记住这一点，作为一名管理人员只有养成确认再确认的习惯才能做出好产品。材料采购与实际生产1 铜锭（INGOT）生产部申请采购时要考

29、虑小产品（0.8Kg）和大产品(0.8Kg)的生产量,别离采购含铜量低%)和金铜量高(High-Cu60-61%)的铜锭。入库时要化验是不是符合申购的要求，按含铜量的高低别离入库，历时以产品大小选择铜锭有助于降低不良率。参考 生产进程中会出现原因不明确的不良现象时有必要化验溶汤成份判定是不是符合要求,并做溶汤成份的调整，这时只须调整铜(Cu)与铝(Al)的含量，因为铜锭(Ingot)都是A级铜其它成份不会有太大的问题。 有必要整调溶汤时可参考以下。例如：成份Cu(铜)Zn(锌)AL(铝)含量%-%调整值+目标值 电炉溶汤满时约1200Kg1) 铜Cu含量的调整1200Kg%=9Kg 投入9Kg铜可取得约%的含铜量2）铝(AL)含量的调整1200Kg%=2.4Kg 投入2.4Kg铝可取得约%含铝量做以上调整还有疑问时再做一次化验肯定其含量是不是接近要求。这时有化验把铜锭编号和化验材料一同送去，化验单上写上调整事项：产品（产品名、产品