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铸造机械/压铸设备 |
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光亮碳缺陷及其防止方法 |
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作者：中国铸造协会 李传栻 |
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自从尿烷树脂（即由聚苄醚酚醛树脂和聚异氰酸酯组成，用胺作硬化剂的树脂体系）冷芯盒工艺和自硬砂工艺问世以来，就有报道说，铸件上有时会出现一种特殊的、严重褶皱样的表面缺陷。经研究确认后，称之为光亮碳缺陷。用酚醛组分较高的呋喃树脂，以自硬砂工艺制造铸铁件时，偶而也会出现这种缺陷。
采用消失模铸造工艺时，由于聚苯乙烯的亮碳指数很高，铸铁件（尤其是球墨铸铁件）上，光亮碳缺陷更为常见。制造要求承压的铸铁件，往往因光亮碳缺陷而致铸件渗漏。
1．光亮碳缺陷的形态
这种缺陷一般都出现在铸件的表面上，其外表特征是有光泽的褶皱，有点类似大象的皮肤褶皱，不过不那样粗大，而且有光泽。光亮碳缺陷常见于铸件的外表面，也可能产生在芯子形成的表面上，在一定的条件下还可能深入铸件表面以下，甚至会穿透薄壁而导致铸件渗漏。
铸件表面上光亮碳缺陷的形态见图1 
图1 铸件表面上的光亮碳缺陷
光亮碳缺陷本身的形态（放大1.5倍）见图2。
图2 光亮碳缺陷（×1.5）
光亮碳缺陷的扫描电镜照片见图3。
图3 光亮碳缺陷的扫描电镜照片
2．光亮碳缺陷的形成
铁水进入铸型后，树脂粘结剂或聚苯乙烯模受热分解，产生富含碳氢化合物的气体。随之，气体中的碳以热解石墨的形态析出，附着在型腔表面上呈薄膜样或片状。这种薄膜能逐渐增长到相当厚。如果这种膜未被氧化掉，也未溶入铁水，铸件凝固后就成为光亮碳缺陷。
这种缺陷容易沿进入型腔的第一股铁水的两边产生，也易于产生在内浇口附近，常见于液流的侧面和上面。如果所用的浇注系统使型腔中产生紊流，就可能将薄膜冲入铸件内形成皮下夹层。如果薄膜被夹在两股液流之间，就可能穿透铸件，使铸件渗漏。
图4是说明铁水流前沿形成光亮碳膜的示意图。图5是铸件上光亮碳缺陷的实际情况。
图4 光亮碳缺陷形成示意图
3．防止光亮碳缺陷的措施
如果铸件上发现光亮碳缺陷，在不便于改用亮碳指数较低的树脂的情况下，可在工艺方面采取一些防止这类缺陷的措施。
对光亮碳缺陷产生的原因有了了解后，工艺人员根据推理就会提出一些防止措施。以下几项措施都是易于理解、而且已由实验证明是有效的。
a．提高浇注温度能强化充型过程中型内的氧化性气氛，能有效地使热解产生的碳氢化合物氧化，从而减少或消除光亮碳缺陷。实验证明，浇注温度提高到1480℃后，可完全消除这种缺陷。
b．提高浇注速率、缩短浇注时间，能减少充型过程中树脂的热解量，从而能有效地减少光亮碳膜的析出。
c．增加铸型的排气孔，使树脂热解产物排出，也能有效地减轻光亮碳缺陷。
d．在面砂中加入铁红粉(Fe2O3)2%，就可完全消除光亮碳缺陷。但是树脂砂中加入2%的铁红粉后，铸型强度会明显下降。据国外的研究报道，用硫酸铝代替铁红粉，加入量只需1%，即有相同的效果，此种情况下，对树脂砂的强度影响的很小。(end)
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(2/20/2005) |
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