振动浇注致密铸造法及其应用文档.docVIP

消失模振动浇注致密铸造法及其应用 刘玉满 一、铸件结晶与冷却速度 1、铸件冷却速度缓慢是消失模铸造突出的特点 消失模铸造最突出的特点之一，是以干砂填充的铸型在负压条件下铸件冷却和散热的速度缓慢，因此铸件结晶的晶粒远比砂型铸造的铸件晶粒粗大，组织致密度也较低，同种同等材质铸件在抗拉强度、延伸率等方面的性能指标也较低于砂型铸造生产的铸件，尤其是高锰钢等合金耐磨抗磨铸件的使用寿命显著降低，这一突出问题给国内外消失模铸造生产的发展带来了极大的困扰。 以上这些问题的产生是由金属结晶的规律所决定的，如不改变其结晶的条件、过程和状态，要解决以上这些问题是不可能的。从金属学的基本学理上说，改变金属结晶的方法主要有两种：一是改变金属结晶的过冷度，二是施以“场”的影响。 2、改变铸件冷却速度的常见方法 改变过冷度通常就是加快金属液凝固过程的冷却速度。对于消失模铸造来说，比较现实的做法是采用激冷型干砂填充造型。所谓激冷型干砂主要是指高热导系数的钢砂、焦炭砂和石墨砂三种。铬铁矿砂作用不甚明显。其它各类干砂更微不足以产生足够的过冷度，况且还有一层隔热条件较好的涂料壳层将其与钢铁液隔开。再者，铬铁矿砂价位高（5000～5500元/吨）且资源缺乏。钢砂不仅价位高于铬铁矿砂，熔点比铬铁矿砂低得多，密度也过大（7.4g/cm3），砂箱底部压力过大，白模及常规涂料难以承受。 石墨砂或焦炭砂，我国尚无专业化生产供应。这类砂的激冷效果与钢砂相当，比重亦较轻。但硬度过低，复用性太差。 3、加快冷却速度不是细化铸件晶粒的最佳手段 值得注意的是：冷却速度的增大并不是细化金属结晶的最合适手段。冷却速度过大则铸造应力也大增，其它铸造缺陷亦随即而生。薄壁或中等壁厚的合金耐磨铸件采用激冷砂效果尚可，而厚壁件则只能激冷表层，对内层或心部的铸件结晶过程作用甚微或几乎无作用。况且，作为现代铸件质量的观念，细化晶粒的目的不仅仅是为了提高组织致密性，而应该是全面强化和优化铸件的机械性能和物理性能。 对于消失模铸造来说，最简单易行且最具“得天独厚”优势的就是振动浇注。 所谓振动浇注是在振动的条件下浇注，即边振边浇，而决不是浇注完毕再作振动，那叫“马后炮”。 振动浇注对于消失模铸造来说具有别的工艺手段无法相比的良好效果和效益，而消失模振动浇注的成败则取决于消失模涂料的性能。在我们经过二年的实践中，桂林五号强化型涂料就是不错的选择，能适用于大中小件铸件的生产，并有很好的生产效果。 振动有别于震动。这是一个必须分清的基本概念。 在铸造生产领域中，一般认为，震动是指振幅大（≤100mm），频率小（1.0～1.5赫兹）的运动。比如震击式造型机的震动便属于这类运动，其振幅通常为10～40mm。 振动是指振幅较小（0.01～5.00mm），频率大（1.5～10000赫兹甚至更高）的运动。比如机械振动的频率常在10000赫兹以下，而超声波振动金属液的频率则在10000赫兹以上。 铸造金属结晶的特点 1、?????????? 主要特点 在生产实际中，铸造金属结晶的组织是多种多样的。但在常规的生产中，可以说凡是铸造金属的组织都具有以下三个特点： ①??? 晶粒比较粗大 ②??? 晶粒不均匀 ③??? 存在各种各样的铸造缺陷（缩孔、气孔、裂纹、夹杂、偏析等） 2、?????????? 晶粒层的形态 为了说明以上的特点，以方柱形碳钢锭类铸件为例作分析。其剖面构造有明显不同的三层形态的结晶。 ①??? 细晶粒层（表层） 铸件表层具有较大的冷却速度，生核显著增加，晶粒细化。 ②??? 柱状晶粒层 其轴向垂直于铸型壁面，因其结晶时热量的流向垂直于型壁而向外传导，晶粒定向成长，因而形成柱状晶粒层。 ③??? 中心等轴晶粒层 所谓等轴晶粒即近于球形的多边形晶粒。在铸件最后结晶的中心处形成，因其在结晶时的过冷度较小，故其晶粒尺寸比表层晶粒大得多。 ? 1、表层细晶粒层 2、柱状晶粒层 3、中心等轴晶粒区 碳钢锭结晶组织构造示意图 ? 3、?????????? 主要缺陷 ①??? 缩孔及疏松 缩孔是因液体向固体转变时发生体积收缩所致，常发生在铸件最后凝固部位的顶部，其周围还有许多分散的小孔洞，称为疏松。 ②??? 区域偏析 在缩孔的周围，除了疏松外，还聚集着较多的各种杂质，如炭、硫、磷等，其熔点较低，最后发生凝固，杂质也易集中于这一最后凝固的地区，这叫区域偏析。 ③??? 气孔及裂纹 气孔的出现主要是液体向固体转变时，其中所溶解的某些气体的溶解度降低或液体中某些化学反应生成气体而在结晶前未及完全溢出所致。裂纹的产生则是由于铸件冷却时收缩及与模面的摩擦而形成。 ? 消失模振动浇注的可靠性及其高性能涂料 消失模振动浇注的可靠性是每一个铸造企业最关注的焦点问题。 关于可靠性，最突出的问题就是涂料会不会被振垮，一是铁水未充满