消失模铸造是目前国际上的铸造工艺之一,被誉为是铸造的一次革命,压裂砂的种类,是21世纪“绿色集约化铸造的主要途径”,在铸造生产中占有越来越重要的地位。消失模铸造确实有它很广泛的适应性,但是,并不是什么铸件都适宜用消失模铸造,有的铸件就是勉强可以做,但是工艺出品率低或废品率高。它也有工艺性上的限制,如泡沫塑料模样容易受力变形;与传统的铸造方法相比,它还有个泡沫塑料模热解气化的问题。对消失模铸造缺陷也有待于完全认识和消除等,消失模铸造中常见的铸造缺陷有皱皮、碳黑、变形、粘砂、塌箱、气孔、夹渣、冷隔以及铸钢件表面渗碳等,我们就夹渣缺陷谈点体会和认识。
工业上首先根据石墨的结晶程度将其分为两类:一类为晶质石墨,呈鳞片状或块状,晶体大于0.001mm(1μm),一般可用肉眼或显微镜辨识其晶形;另一类为隐晶质石墨,晶体细小,显微镜下难以辨识其晶形,又称不定形石墨或土状石墨。
石墨粉是中性耐火填料,对金属激冷能力高,不被金属或金属氧化物所润湿,不与金属液发生化学反应,耐火度高,哪里的石油压裂砂好,如天然鳞片石墨熔点高达3000℃以上,一般工业用石墨熔点约2100℃。石墨的耐火性能,石油压裂砂的价格,而且不为液态金属所润湿,这两大特点是其他任何材料所不能比拟的。此外,石墨热导率高、热容量大、热膨胀系数非常低,石墨粉的密度较低,容易在水中悬浮,再加上来源丰富、价格低廉,故石墨粉是砂型铸铁件生产中的耐火填料,砂型和金属型铸铜、铸铝件生产中也常用它。石墨粉一般不适用于铸钢,这主要是由于石墨会使铸钢渗碳的缘故。
消失模的充型过程中,强大的热辐射作用,使金属前沿与泡沫间形成不规则的间隙层,以底注为例,金属充型前沿呈“凹”字型,对应的泡沫端呈锯齿型或指型。合金前沿漂浮着未能清除的固体渣质及未充分气化的液相泡沫,由于间隙内是正压,涂层外呈负压,气压差迫使固态渣质及液相泡沫随气体的逃溢方向流动,气体以小分子状态存在容易被负压排出型外,而固体杂质被挡在了涂层内壁,亦即铸件的表面形成表面渣坑,这是消失模铸造较传统铸造内部渣孔减少而外面渣孔突出的主要原因;液相泡沫同样也被排挤在金属一涂层界面,部分被涂层吸附,部分二次气化,二次气化的气体大部分溢出型外,少量侵入金属形成表层气孔。铸件的冒口一般设计在顶端,而且是暗冒口,无法通过补浇的方式得到高温金属,聚集的金属全是被汽化吸热降温后的金属,补缩效果不佳,吐鲁番地区石油压裂砂,缩孔机率增大。气孔、渣孔、缩孔、炭缺陷在消失模很多的工艺控制方面有雷同之处,且不互相矛盾,所以在此以消失模铸造气孔的防治为主线,一同阐述防治措施。
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