精密铸造当前适用的领域日益广泛。除一般产业机械零配件以外,已扩展至汽车工业、电子电气、通讯机械、办公自动化和医疗器械等行业。以上领域对零配件有很高的质量需求,在一般的产业机械零配件制造活动中,精密铸造作为毛坯工业中的代表性制造技术特别受人关注。
与毛培加工的其他加工办法:机械加工、粉末冶金、压铸、锻造、压射成型粉末冶金、符合加压铸造等工艺相比,精密铸造有诸多优势:
1. 零件形状的极度复杂程度高
2. 能适用于各种合金材质,汽车工业零配件的品质对产品外观精度、铸造件内部缺陷和力学性能要求较多,其品质和精度可比飞机机械制造工艺。而 电子电气和通讯机械则在电气、电波和磁特性方面有要求,同时这些领域的制品还要求小而轻巧,接上铸件形状复杂,铸件厚壁差距打,使得以上行业的铸造难度越来越大。特别是这些领域的铝合金铸件需求量大,整体功能要求及大型化、薄壁化,导致铸件重量更轻。可以这样说各个领域对精密铸件品质都有高的要求,都严格要求防止铸造缺陷,因此在提高良品率的同事提升铸造件生产效率显得尤为重要。
精密铸造件的主要缺陷有:表面粗糙。夹砂、夹渣、型壳开裂,浇注不足、针孔、气孔、气泡豆、粘结剂渗透、冷隔、漏钢、缩孔、黑斑、尺寸超差、变形、重量超差等等。以上这些缺陷几乎都与型壳有关,可以说型壳制造技术是决定精密铸造件品质的关键。以下宏幸将分别探讨这些缺陷的成因,以有助于防止这些缺陷的产生。
精密铸造件主要铸造缺陷及其工艺要素
铸造缺陷 | 铸造相关工艺要求 | ||||||||
压铸制造 | 蜡模成型 | 模组装配 | 制壳 | 脱蜡 | 焙烧 | 熔炼 | 浇注 | 后加工 | |
表面粗糙 ■□ | 分型面 表面粗糙度,型腔面研墨 | 压蜡条件,内浇道方案,蜡模表面粗糙度蜡料选择 | 型壳干燥,粘结剂选定,面层涂料,面层撒砂,洗净液前处理 | 脱蜡方案,型内残蜡 | 型内残蜡,炉内气氛,焙烧温度和时间,炉内温分布,二次焙烧 | 成分配比 | 浇注温度和时间,浇注气氛,浇筑时型壳间隔,冷却速度 | 抛丸喷砂材料及时间,氢氧化钠处理,搬运 | |
夹砂 夹杂 □ | 合型精度 | 出现飞边,蜡料中灰分 | 焊接不良 浇注系统 | 型壳干燥,涂料胶凝化,面层撒砂,面层涂料有杂物,型壳破损 | 蜡中有杂物,脱蜡时型壳开裂 | 炉内有杂物,焙烧后水洗 | 熔炼温度,表层脱离,炉渣除净剂,炉衬材料 | 浇注方式,浇包形式和材料,浇注温度,底铸 | |
型壳开裂 ■□ | 蜡料膨胀,内浇道截面积,内浇道位置,蜡的粘性和熔点 | 蜡脱性,组装方案平衡 | 型壳干燥,型壳系统,涂料胶凝化,面层透气性,粘结剂选定 | 脱蜡条件,脱蜡顺序,脱蜡速度 | 型壳温度,浇注温度,冷却速度 | ||||
浇注不足 □ | 压形型透气 | 内浇道截面积,内浇道位置 | 组装方案,内浇道位置 | 透气性,面层涂料粘度,面层撒砂粒度,型壳系统,型壳保温 | 焙烧温度,焙烧时间,炉内温度分布 | 除气脱氧剂,成分配比 | 浇注温度,浇注速度,型壳温度,层流浇注,浇包脱氧,型壳保温,真空减压浇注 | ||
针孔□ | 组装方案,内浇道形状 | 透气性,型内水分 | 型内残蜡 | 焙烧温度,焙烧时间 | 熔炼温度,料锭前处理,除气脱氧剂选定,除气脱氧顺序,回炉料分析与配比 | 浇注温度,浇注速度,浇包脱氧,型壳倾斜浇注,浇注落差 | |||
气孔□ | 内浇道截面积,内浇道方案 | 底注方案,浇注系统,内浇道形状 | 透气性,型内水分 | 型内残蜡 | 焙烧温度,焙烧时间 | 成分配比(Mn/Si比例) | 浇注温度,浇注速度,浇包脱氧,型壳倾斜浇注,层流浇注 | ||
缩孔(松) □ | 内浇道大小,内浇道位置 | 组装方案 补缩效果 | 型壳保温,型壳厚度 | 熔炼温度,除气脱氧条件,成分配比 | 浇注温度,浇注速度,型壳温度,浇包脱氧,冷却速度,补给金属液 | ||||
气泡豆 | 蜡的表面活性 | 组装方向,蜡模模间隔 | 洗净效果,前处理,面层涂料涂覆,真空减压涂料罐,面层涂料粘度,面层涂料中气泡。 | ||||||
粘结剂穿透■ | 面层干燥,制壳室空调 | ||||||||
膨胀 ■ | 组装方案(蜡模间隔) | 型壳干燥,搭桥缺陷,面层涂料粘度,面层撒砂,型壳层数,型壳耐火度,面层气泡 | 焙烧温度 | 浇注温度,型壳温度,冷却速度 | |||||
漏钢 ■ | 组装方案(蜡模间隔) | 型壳干燥,搭桥缺陷,型壳层数,型壳厚度不均匀 | 焙烧破损 | 浇注温度,型壳温度,冷却速度 | |||||
尺寸超差 ■□ | 压型尺寸精度,分型面伤痕 | 蜡的选定,压蜡条件,夹具管理,压型夹紧力 | 组装方案 | 制壳材料 | 焙烧条件 | 浇注温度,型壳温度,补缩 | |||
变形 ■□ | 压型精度 | 蜡的选定,压蜡条件,压蜡机型板保管,夹具管理,内浇道方案 | 组装方案 | 型壳强度,型壳层数,型壳耐火度,型壳材料 | 焙烧条件 | 浇注温度,型壳温度,冷却速度 | 高压水喷射 | ||
重量超差 ■□ | 压制尺寸精度,分型面伤痕 | 压蜡机功能,压蜡条件,蜡模重量管理,压型夹紧压力 | 焙烧条件 | 注温度,型壳温度,补缩 | |||||
点蚀 黑斑 □ | 组装方案 | 型壳材料选定,透气性,加入还原剂及其配比 | 焙烧温度 | 成分配比 | 浇注凝固气氛,型壳温度,浇注温度,冷却速度 |
注:■为凸缺陷或正侧缺陷 □为凹缺陷或负侧缺陷。