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铸造机械/压铸设备 |
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细长件熔模铸造热裂及变形缺陷问题的解决 |
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作者：郑州工业大学 吴振卿 |
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摘 要 介绍了细长件熔模铸造热裂及变形问题的产生及解决方法，并对缺陷的原因及解决方法进行了分析。
关键词：熔模铸造 热裂 变形
1 问题的产生
图1所示为细长铸件及所采用的熔模铸造工艺。图中1为细长形铸件，其长度为360 mm，横截面为10 mm/8 mm×10 mm的梯形，材质为30CrMnSi,沿浇口棒圆周布置；3为浇口棒，直径为60 mm；5为内浇道，共两个，上下布置，距铸件上下端各60 mm。为保证结壳时砂子能顺利进入浇口棒和蜡条之间，铸件和浇口棒之间的距离设计为10 mm；采用此种熔模铸造工艺，结壳、浇注、清砂后发现：铸件沿图中4所示的轨迹变形，同时在内浇道中间部位相对应的位置(图中所标2、6的部位)，80%以上的铸件产生热裂缺陷。
1.铸件 2、6.热裂部位 3.浇口棒 4.变形形状 5.内浇道
图1 最初工艺方案
2 问题的解决
针对上述的变形及热裂缺陷，按下述方案对浇注系统进行了改造：将内浇道的数量改变为一个，同时将其位置放在铸件中间，如图2a所示。铸件浇注、清砂后发现，铸件的变形大大减轻，但铸件在内浇道中间部位相对应的位置，仍产生非常严重的热裂缺陷，为此对铸件的化学成分进行了检查，其S和P及其他元素的含量均在规定的范围之内，由此确定化学成分不是热裂产生的主要原因。在改变内浇道的大小后，仍不能解决热裂问题，因此，内浇道大小也不是产生热裂的根本原因。为此重新对浇注系统进行了改进。如图2b所示，仍采用一个内浇道，但将浇道由中间位置移到铸件最上部。浇注后发现，铸件热裂消除，同时铸件也基本没有变形，但由于内浇道布置在铸件一端，同时蜡条又非常长，因此在结壳、脱蜡、焙烧、浇注等操作过程中，常发生蜡条断裂及型壳破损，影响了铸件的成品率。为此按照图2c所示的浇注方案，对浇注系统进行了进一步的改进，内浇道仍使用一个且仍放在铸件最上部，但将蜡条自上而下倾斜放置，使蜡条下部与浇口棒之间保持5 mm左右的距离，这样在蜡条涂挂第一层和第二层后，即可使型壳下部和浇口棒连接在一起，有效保证了型壳连接的可靠性，使型壳在以后的结壳、脱蜡、焙烧和浇注的过程中损坏的可能性大大降低，既提高了铸件的成品率，同时也简化了操作工艺。
图2 改进工艺方案
3 热裂产生的原因分析
在最初的工艺方案中，之所以在内浇道部位产生热裂缺陷，是由于铸件尺寸较小，在两个内浇道之间的铸件快速冷却产生相当大的收缩拉力，内浇道部位由于长时间处于高温状态，冷却速度非常慢，在收缩应力的作用下，即在该部位产生了热裂缺陷。而在图2a方案中产生热裂则是由以下原因造成的，浇注后内浇道上下的铸件均要收缩，而模壳内表面并不十分平整，因此铸件收缩时，模壳对其要产生十分大的阻力，使内部浇道部位的铸件受到上下两个方向的拉应力作用，同时内浇道部位长时间处于高温状态，强度非常低，承受不了铸件的收缩拉应力，因此在此部位产生了热裂缺陷。改为图2b和图2c方案后，尽管铸件的收缩阻力所产生的拉应力有所增加，但对内浇道部位来说，其应力是在一个方向，这使得浇道部位铸件的应力大大降低，因此消除了热裂缺陷。
作者简介：吴振卿，男，1962年出生，副教授，郑州工业大学材料系，郑州市文化路97号（450002）
作者单位：吴振卿 郑州工业大学(end)
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(2/23/2005) |
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