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精密湞江鑄造廠家講解一下精密鑄造過(guò)程中容易出現(xiàn)哪些缺陷問題?

文章出處:新聞中心 責(zé)任編輯:東莞市劍鋒機(jī)械配件有限公司 發(fā)表時(shí)間:2025-06-03
  ?精密鑄造(如熔模鑄造、陶瓷型鑄造等)因工藝復(fù)雜、精度要求高,容易出現(xiàn)多種缺陷問題。那么,精密鑄造廠家小編告訴大家以下是常見缺陷、成因及解決措施的詳細(xì)分析:
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一、氣孔與針孔
表現(xiàn):鑄件表面或內(nèi)部存在圓形孔洞,直徑從微小到數(shù)毫米不等,可能單個(gè)或密集分布。
成因:
金屬液吸氣:
熔煉時(shí)溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng),鋁合金吸收氫氣(尤其在潮濕環(huán)境中)。
精煉不徹底,未有效去除熔液中的氣體(如未使用六氯乙烷、氬氣噴吹等除氣工藝)。
型殼排氣不良:
型殼透氣性不足(如面層涂料過(guò)厚、焙燒不充分導(dǎo)致型殼致密)。
蠟?zāi)TO(shè)計(jì)未預(yù)留排氣通道,或澆冒口系統(tǒng)不合理,氣體無(wú)法排出。
澆鑄過(guò)程卷入氣體:
澆鑄速度過(guò)快,金屬液沖擊型殼產(chǎn)生紊流,卷入空氣。
解決措施:
熔煉控制:嚴(yán)格控制熔煉溫度(如鋁合金不超過(guò) 750℃),使用干燥爐料,熔煉后期充分除氣(如加入精煉劑)。
型殼優(yōu)化:
合理設(shè)計(jì)蠟?zāi)E艢獠郏_保型殼透氣性(如采用多層撒砂工藝,控制面層厚度)。
型殼焙燒溫度需足夠(如陶瓷型殼焙燒至 900~1100℃),徹底排除殘留有機(jī)物揮發(fā)產(chǎn)生的氣體。
澆鑄工藝:降低澆鑄速度,采用底注式澆口或傾斜澆鑄,減少金屬液沖擊和卷氣。
二、縮孔與縮松
表現(xiàn):
縮孔:鑄件厚壁處或最后凝固部位出現(xiàn)集中性孔洞,表面粗糙不規(guī)則。
縮松:鑄件內(nèi)部呈海綿狀分散微孔,多位于薄壁過(guò)渡區(qū)或熱節(jié)部位。
成因:
補(bǔ)縮不足:
澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理,無(wú)法實(shí)現(xiàn) “順序凝固”(如冒口尺寸過(guò)小、位置不當(dāng))。
金屬液凝固時(shí)體積收縮(鋁合金凝固收縮率約 6%~8%),未得到持續(xù)補(bǔ)縮。
冷卻速度不均:
型殼局部散熱慢(如厚壁處型殼耐火材料導(dǎo)熱性差),導(dǎo)致凝固順序混亂。
解決措施:
澆冒口優(yōu)化:
采用 “順序凝固” 原則,在鑄件厚壁處設(shè)置足夠尺寸的冒口(高度為鑄件厚度的 2~3 倍),或使用冷鐵加速薄壁區(qū)冷卻。
對(duì)于復(fù)雜件,可設(shè)計(jì)多個(gè)冒口或采用補(bǔ)貼(加厚鑄件局部)引導(dǎo)補(bǔ)縮。
型殼材料調(diào)整:在厚壁部位使用高導(dǎo)熱性耐火材料(如鉻鐵礦砂),或局部設(shè)置外冷鐵,平衡凝固速度。
工藝參數(shù):適當(dāng)提高澆鑄溫度(如鋁合金提高 20~30℃),延長(zhǎng)液態(tài)補(bǔ)縮時(shí)間,但需避免過(guò)高溫導(dǎo)致吸氣加劇。
三、裂紋(熱裂、冷裂)
1. 熱裂
表現(xiàn):裂紋產(chǎn)生于凝固末期,表面呈氧化色(暗褐色或黑色),常出現(xiàn)在壁厚突變處、拐角或薄筋部位。
成因:
鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)力:設(shè)計(jì)存在尖角、壁厚不均勻,凝固時(shí)收縮受阻產(chǎn)生應(yīng)力集中。
型殼強(qiáng)度過(guò)高:型殼高溫下剛性大(如陶瓷型殼),阻礙鑄件自由收縮。
合金韌性不足:選用易熱裂合金(如鋁銅系 ZL201 在高溫下塑性差)。
解決措施:
結(jié)構(gòu)改進(jìn):所有拐角處設(shè)計(jì)圓角(R≥2mm),避免壁厚突變,采用漸變過(guò)渡或加強(qiáng)筋分散應(yīng)力。
型殼改性:在型殼面層涂料中添加少量石墨或有機(jī)粘結(jié)劑,降低高溫強(qiáng)度,提高退讓性。
合金選擇:優(yōu)先使用抗熱裂性好的鋁硅系合金(如 ZL101A、ZL104)。
2. 冷裂
表現(xiàn):鑄件冷卻至室溫后產(chǎn)生裂紋,表面清潔無(wú)氧化色,常沿晶界或應(yīng)力集中區(qū)擴(kuò)展。
成因:
殘留應(yīng)力過(guò)大:鑄件冷卻時(shí)各部位收縮不一致(如薄厚壁交界處),或脫模時(shí)頂針受力不均。
型殼冷卻速度過(guò)快:對(duì)于高脆性合金(如高硅鋁合金),快速冷卻導(dǎo)致應(yīng)力積累。
解決措施:
工藝調(diào)整:
延長(zhǎng)型殼在爐內(nèi)的冷卻時(shí)間(如隨爐冷卻至 300℃以下再出爐),減緩冷卻速度。
優(yōu)化脫模結(jié)構(gòu),確保頂針分布均勻,避免局部受力過(guò)大。
去應(yīng)力處理:對(duì)易開裂零件進(jìn)行低溫退火(如 150~200℃保溫 2~4 小時(shí)),消除殘留應(yīng)力。
四、表面缺陷
1. 表面粗糙 / 粘砂
表現(xiàn):鑄件表面凹凸不平,附著型殼耐火材料顆粒(粘砂)或呈現(xiàn)橘皮狀。
成因:
型殼面層涂料顆粒粗大:如使用粒度不足的硅砂(如 40/70 目砂導(dǎo)致表面粗糙)。
型殼焙燒不充分:粘結(jié)劑未完全分解,型殼表面強(qiáng)度低,金屬液沖刷導(dǎo)致粘砂。
澆鑄溫度過(guò)高:高溫金屬液侵蝕型殼表面,造成機(jī)械粘砂。
解決措施:
涂料控制:面層涂料采用細(xì)粒度砂(如 100/140 目鋯砂或剛玉砂),確保涂層致密。
焙燒工藝:提高焙燒溫度和時(shí)間(如熔模鑄造焙燒至 1100℃,保溫 2 小時(shí)),使粘結(jié)劑完全燒結(jié)。
溫度控制:適當(dāng)降低澆鑄溫度,減少金屬液對(duì)型殼的沖刷和侵蝕。
2. 表面皺皮 / 波紋
表現(xiàn):鑄件表面呈現(xiàn)不規(guī)則褶皺或波紋狀凸起,常見于鋁合金薄壁件。
成因:
金屬液充型不平穩(wěn):澆鑄速度過(guò)慢,前沿金屬液局部提前凝固,后續(xù)液流疊加形成皺皮。
型殼溫度過(guò)低:薄壁處金屬液快速冷卻,充型時(shí)產(chǎn)生 “冷隔” 趨勢(shì)。
解決措施:
提高型殼溫度:澆鑄前將型殼預(yù)熱至 500~700℃(根據(jù)合金調(diào)整),改善金屬液流動(dòng)性。
優(yōu)化澆口位置:采用多內(nèi)澆口或切線澆口,確保充型均勻、快速。
五、尺寸偏差
表現(xiàn):鑄件尺寸超出公差范圍,如尺寸偏大、偏小或形狀變形(如彎曲、扭曲)。
成因:
蠟?zāi)W冃危?br>蠟料溫度過(guò)高或壓型精度不足,導(dǎo)致蠟?zāi)J湛s率不穩(wěn)定(如蠟?zāi)>€收縮率波動(dòng) ±0.3%)。
型殼膨脹 / 收縮:
耐火材料與粘結(jié)劑熱膨脹系數(shù)不匹配,焙燒后型殼尺寸變化(如硅溶膠型殼高溫下可能膨脹 0.1%~0.3%)。
鑄件收縮不一致:
復(fù)雜結(jié)構(gòu)件各部位冷卻速度不同,實(shí)際收縮率偏離設(shè)計(jì)值(如鋁合金熔模鑄造線收縮率通常按 1.2%~1.5% 設(shè)計(jì),但實(shí)測(cè)可能達(dá) 1.8%)。
解決措施:
蠟?zāi)?刂疲?br>精確控制蠟料壓制溫度(如石蠟 - 硬脂酸模料壓制溫度 45~50℃),使用高精度壓型(公差 ±0.02mm)。
蠟?zāi)V谱骱箪o置 24 小時(shí),釋放內(nèi)應(yīng)力再進(jìn)行組樹。
型殼補(bǔ)償:
通過(guò)多次試模修正模具尺寸,或在 CAD 設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留收縮補(bǔ)償(如對(duì)鋁合金件放大 1.3%~1.6%)。
冷卻控制:采用定向凝固工藝(如使用水冷銅底座),減少?gòu)?fù)雜件各部位收縮差異。
六、夾雜缺陷
表現(xiàn):鑄件內(nèi)部或表面存在非金屬夾雜物(如氧化皮、砂粒、耐火材料碎屑)。
成因:
熔煉除渣不凈:鋁液表面氧化膜未徹底扒除,澆鑄時(shí)隨液流卷入。
型殼脫落:面層涂料層間結(jié)合力差,焙燒后局部剝落進(jìn)入型腔。
澆包或澆口杯清潔不足:殘留爐渣或雜質(zhì)隨金屬液進(jìn)入型殼。
解決措施:
熔煉工藝:熔煉后期靜置 10~15 分鐘,使用漏包過(guò)濾(如 30 目不銹鋼濾網(wǎng)),避免澆包抬包時(shí)翻卷熔渣。
型殼質(zhì)量:確保每層涂料充分干燥(如硅溶膠型殼每層干燥時(shí)間≥8 小時(shí)),避免層間空鼓或剝落。
澆鑄操作:采用底注式澆口,使金屬液平穩(wěn)充型,減少?zèng)_擊引起的型殼脫落。
七、預(yù)防措施總結(jié)
工藝仿真:利用 CAE 軟件(如 ProCAST)模擬充型、凝固過(guò)程,預(yù)測(cè)缺陷風(fēng)險(xiǎn)并優(yōu)化澆冒口設(shè)計(jì)。
過(guò)程控制:
嚴(yán)格管控熔煉參數(shù)(溫度、時(shí)間、除氣 / 除渣);
型殼制作各環(huán)節(jié)(涂掛、干燥、焙燒)標(biāo)準(zhǔn)化,定期檢測(cè)型殼強(qiáng)度和透氣性。
質(zhì)量檢測(cè):
鑄件成型后進(jìn)行 X 射線探傷(檢測(cè)內(nèi)部氣孔、縮松)、熒光滲透檢測(cè)(表面裂紋);
三坐標(biāo)測(cè)量關(guān)鍵尺寸,建立首件檢驗(yàn)和批量抽檢制度。

精密湞江鑄造廠家講解一下精密鑄造過(guò)程中容易出現(xiàn)哪些缺陷問題?

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