消失模球墨鑄鐵件表面皺皮（積碳）缺陷的防止

邵濤　夏奇兵　楊春黎

摘 要：針對我司采用消失模生產(chǎn)的汽車模具類球磨鑄鐵表面皺皮缺陷嚴重進行原因分析原因，并通過試驗驗證泡沫密度及澆注溫度等因素變動對缺陷改善情況。

關(guān)鍵詞：消失模;皺皮;試驗

由于汽車模具具有單一、不重復(fù)的特性，因此多數(shù)采用消失模進行鑄造，我公司現(xiàn)生產(chǎn)的汽車模具中第一序的拉延模等多采用QT600-3或更高牌號的材質(zhì)，生產(chǎn)過程中鑄件側(cè)面及頂面常常會出現(xiàn)不同程度的皺皮，未拋丸前明顯存在炭黑。皺皮的出現(xiàn)嚴重影響鑄件質(zhì)量，對頂面進行加工發(fā)現(xiàn)炭黑深度在3～5mm，嚴重的甚至更深達到10mm。特別是在鑄件四個吊耳周邊特別嚴重，部分要求嚴格的客戶甚至要求報廢模具，給公司造成極大困擾，也嚴重影響公司在客戶心目中的形象，因此解決該問題公司迫在眉睫。

1 產(chǎn)生原因

（1）塑料模型材料的影響：澆注過程中鐵水進入砂型內(nèi)，高溫使EPS塑料劇烈分解，在EPS與鐵液之間存在液態(tài)、氣態(tài)兩相，由于EPS塑料模型碳含量高達92%[1]，碳含量越高，產(chǎn)生的液相就越多，就越容易形成炭黑包裹在鐵液中。

（2）澆注溫度的影響：由于EPS模型分解需要吸收熱量，提高澆注溫度有利于加快EPS模型分解，使PES模型和鐵水間的液相變少，從而減少炭黑的產(chǎn)生。

（3）澆注速度的影響：提高澆注速度，減少熱量損失，有利于減少炭黑的產(chǎn)生。但由于提高澆注溫度會增加鐵液的液相收縮，同時提高澆注溫度還會使型砂燒結(jié)、鑄件粘砂等問題，澆注溫度不能無限制的增加。

（4）冒口集、排渣系統(tǒng)的影響：在鑄件頂部安放冒口，集、排渣系統(tǒng)進行收集EPS分解產(chǎn)生的炭黑。

（5）其他因素影響：涂料透氣性[2]、真空度等由于未進行試驗，這里不做贅述。

2 試驗方案

（1）方案一、驗證澆注速度對炭黑、皺皮缺陷的影響。

通過改變直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道大小，改變澆注速度[3]，其他條件不變，驗證澆注速度對炭黑、皺皮缺陷的影響。設(shè)定澆注速度分別為50kg/s和100kg/s。

試驗結(jié)果

都次重復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)，澆注速度為100kg/s鑄件外觀質(zhì)量優(yōu)于澆注速度為50kg/s，但表面外觀質(zhì)量僅僅是好轉(zhuǎn)，并不能消除表面炭黑、皺皮缺陷。說明快澆有利于降低炭黑、皺皮缺陷。

（2）方案二、驗證澆注溫度的影響。

選取結(jié)構(gòu)相似，重量相當?shù)蔫T件，僅僅用不同澆注溫度進行澆注，鑄件清理完成后驗證鑄件表面炭黑、皺皮缺陷的情況。分別取澆注溫度為1400℃、1416℃、1426℃澆注進行驗證結(jié)果。

試驗結(jié)果：如下圖所示，圖1澆注溫度1400℃，鑄件頂面明顯出現(xiàn)冷隔等澆不足的現(xiàn)象，表面炭黑、皺皮嚴重;圖2澆注溫度為1416℃鑄件表面質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，側(cè)面及頂面任然存在大面積的炭黑、皺皮，不存在冷隔等現(xiàn)象;圖3澆注溫度為1426℃，側(cè)面及頂面任然存在炭黑、皺皮，深度明顯減小。

（3）方案三、驗證不同密度EPS模型的影響。

分別取不同密度EPS塑料泡沫制作模型，同時采用高溫、快速澆注的方式進行澆注，對比試驗結(jié)果。對EPS進行取樣，建模計算其密度分別樣品1為18kg/m3，樣品2為16.4kg/m3。

試驗結(jié)果：使用低密度EPS泡沫模型的鑄件側(cè)面及頂面炭黑、皺皮缺陷明顯減少。用低密度EPS泡沫模型的鑄件僅僅在靠近蓋箱面的側(cè)面導(dǎo)板處有少量的炭黑、皺皮缺陷。加工后基本消除炭黑缺陷，滿足客戶要求;普通的EPS模型的鑄件則在整個側(cè)面均有夾渣情況，只有接近底箱面的位置稍微好一點。

（4）方案4、驗證集、排渣系統(tǒng)的影響。

采用高溫快、快速澆注的方式，同時，在模型頂面容易產(chǎn)生炭黑、皺皮的位置安裝排渣通道，再用EPS泡沫連接各個排渣通道。

試驗結(jié)果：結(jié)合之前方案增加集、排渣系統(tǒng)后，成功解決了鑄件表面炭黑、皺皮曲線，但由于安放集、排渣系統(tǒng)破壞了鑄件白模表面涂料層的完整性，增加鑄件夾涂料的風(fēng)險，從鑄件清理后的效果也看出蓋箱面夾涂料情況增加，集渣系統(tǒng)增加后期清理難度。

3 結(jié)論

EPS塑料模型的密度、澆注溫度、澆注速度、集排渣系統(tǒng)都不同程度的影響消失模球墨鑄鐵件表面炭黑、皺皮缺陷的產(chǎn)生。

（1）低密度EPS泡沫制作模型更有利于減少炭黑、皺皮缺陷;

（2）提高澆注溫度有利于減少炭黑、皺皮缺陷;

（3）加快澆注速度有利于減少炭黑、皺皮缺陷;

（4）在鑄件頂面安放集、排渣系統(tǒng)有利于減少炭黑、皺皮缺陷。

綜上所述，采用低密度EPS模型同時采用高溫快速澆注，鑄件表面碳渣、皺皮缺陷基本可以消除，只存在少量的炭黑，加工后完全可以去除。由于集排渣系統(tǒng)后期清理難度較大，增加夾涂料風(fēng)險，因此不建議采用。

參考文件

[1]張武城.消失模鑄造技術(shù).機械工業(yè)出版社

[2]新余，楊淑濤，游譽林等.消失模鑄造球磨鑄鐵缺陷分析及解決途徑.機械工人

[3]陳輝.消失模鑄造球墨鑄鐵件缺陷分析及措施.鑄造設(shè)備與工藝.2014年第1期0D476C74-90C9-425C-A496-D37297D5B781