硅溶胶型壳熔模铸件毛刺缺陷的防治

第二章　多肉类缺陷

多肉类缺陷（Metallic projections）是铸件表面各种多肉缺陷的总称，包括飞翅、毛刺、抬型、胀砂、冲砂、掉砂、粘模多肉、外渗物等。

在实际的铸造生产中，多肉类缺陷比较容易防治，故相关的防治案例比较少。

第一节　多肉类缺陷的形成机理及防治理论

这里只对多肉类缺陷中几类难治的缺陷重点介绍。

一、冲砂缺陷

铸件内外壁的冲砂缺陷，是由于金属液流冲蚀砂型或砂芯表面后，在铸件上形成带点、块状凸起的粗糙表面。尽管冲砂和冲蚀结疤二者的外表十分相似，甚至相同，上述定义仍能将这两种缺陷加以区分。由于消除这两种缺陷的方法恰好相反，因此，必须把这两种缺陷区别清楚。例如，冲蚀结疤是型砂膨胀所引起的缺陷，是由于舂砂太硬所致，而真正的冲砂却是由于舂砂太软。要避免只看外表，轻率地做出决定，只有在掌握了充分证据，能够确切地指出其缺陷的根本原因及补救办法之后，才能做出决定。

下面按照铸造工艺过程来分析产生这种缺陷的原因。

1. 铸件和模样设计

（1）铸件设计不良，致使大量熔融金属流过砂型表面某一部位，最终会把砂型或砂芯加热到强度减弱，而发生冲砂。为此，常需加宽内浇口，或在横浇道上增加辅助内浇口，以便分散金属液，借以防止局部的砂型或砂芯表面过热。

（2）铸件设计中存在一些不可避免的能产生金属液流喷溅的因素。之所以说“不可避免”，是因为这个问题完全要看设计人员如何解决。比如，使用一种能经得起金属液流冲刷的造型材料，或某些特殊涂料可避免这种缺陷，但一般会增加生产费用。

2. 模样

模样的布局妨碍了浇口正确地设置。这通常与模样的分模面设计有关，有的分模面的设计，无法合理地分散内浇口，从而就不能使金属液流均匀通过较宽的砂型表面。想要避免砂型或砂芯上局部过热，根本的措施是把液流均匀地分散开。所以，在设计模样时，不能在小块砂型或砂芯上通过过多的金属液流，否则就会过热而降低型砂和芯砂的强度。

3. 砂箱及其准备

（1）砂箱过小不能合理地安排浇注系统。如果因为只设置一个内浇口，而使流过的金属液多到使砂子过热而造成冲砂缺陷，补救的办法是多开几个内浇口。

砂箱太小，就无法采用这种补救办法。甚至还会妨碍合理地设置浇注系统，从而迫使金属液从强度很低的砂型或砂芯部位流入。

（2）箱带距模样太近。这会带来两方面的问题，一方面靠近箱带的部位，砂型不容易舂实；另一方面因箱带使型砂表面局部被烘干。

在第一种情况下，舂砂松软会造成高温强度低，这样，由于砂型抵抗金属液冲刷的能力降低而产生冲砂。第二种情况下，当型砂还没达到足够的高温强度之前，已烘干了的部位就会被机械地冲刷掉。

4. 浇冒口系统

浇注系统设置不当，是产生铸件内外壁冲砂的主要原因，因为浇注系统控制着通过砂型（或砂芯）表面金属液的流向。现将不够理想的浇注系统阐述如下。

（1）因内浇口设计不合理，致使金属液冲刷砂型或砂芯表面，这和在铸件的薄壁处导入金属液时所发生的情况一样，会使金属液流没有分散到较宽的表面，而以高速冲击在局部砂型上。

（2）内浇口不能形成可缓冲金属流的液池。如果金属液流冲击在型壁上，随后又流到别处，那么，这块型砂就会经常暴露在新流入的高温金属液的冲击之下，而没有机会形成激冷或坚实的硬壳以使砂型免遭冲蚀。

（3）流经砂型表面的金属液过多，最终将把浇注初期所形成的金属硬壳又重熔化掉。一旦发生这种情况，这时砂子的强度和耐冲击的能力已经很低，金属液就能轻易地把砂型冲刷掉。

（4）通过砂型表面的金属液流速过高，会阻碍保护砂型表面最初硬壳的形成。在砂型表面被加热到强度很低的温度时，需要最初形成的硬壳来保护砂型表面。

（5）通过各内浇口的金属液分配不均，这就失去了原来设置多个内浇口所期望的优点，因为通过某些浇口的金属液仍然过多，或者流速仍然过快，因而形成不了有一定厚度的硬壳。

5. 型砂

如果浇注系统能将金属液分配得当，且能防止型砂温度过高，那么对会形成高温部位（有可能产生冲砂的部分）的型砂，还要求具有足够的高温强度。

在某一温度下，型砂强度不够往往是由于黏土加入量少，因而未能形成所要求的高温强度，其结果是型砂干强度和高温强度均低。

黏土量不足是造成型砂高温性能差的一项基本原因。型砂的这些性能还受到下述因素的影响：水分少，不能完全活化已添加的黏土；混砂时间短，不足以使水和黏土活化；选用的黏土品种不当（高温强度低）；附加的抗黏结物质（纤维素等）加入量过多，因而降低了型砂的高温强度。

型砂温度高，对冲砂有直接和显著的影响。这可能是由于砂型过早干燥，或者是热砂直接影响黏土砂的性能。热砂导致型腔的边缘及拐角变干发酥，这些部位在浇注时就成了薄弱环节。

6. 制芯

（1）砂芯表面松软。不论何种原因造成的砂芯表面松软，都会发生冲蚀或冲砂，这可能是较冷的砂芯表面受到单纯的机械冲刷，或者是由于砂芯高温强度的剧烈下降所致。重要的是要认识到，舂砂松软的砂型或砂芯，高温强度较差。

砂芯表面松软可能是下述原因造成的：硬化过度或硬化不足（烘烤前自干过久）；黏结剂或水分未满足需要；混砂不够充分；对于树脂硬化砂来说，还有混辗过度的问题。

其他因素还包括制芯、修芯或装芯时的技巧等，例如：砂芯表面加固（如插钉）不够；往下芯装上芯磨芯头时，用卡规测量砂芯尺寸或放置砂芯时，损坏或擦伤了砂芯表面。

（2）砂芯涂料使用不当。在砂芯使用前，浸涂或喷刷涂料时，涂料使用不当是造成冲砂的一个因素。有时，涂料涂刷不当所造成的毛病比不用涂料的情况还差。典型的例子就是涂料未渗透进去，或者黏附不牢。这通常是由于涂料黏度不当所致。涂料的黏度还应与涂料涂刷的方式，即淋涂、浸涂、喷涂还是刷涂等方式相对应。因为对某一种工艺方法合适的涂料，用于其他工艺方法就未必理想。

用错了涂料是指涂料的基本配方有误。例如，水基涂料用于呋喃树脂或化学硬化黏结剂的砂芯上就要出问题；对于像呋喃一类的放热反应的黏结剂，在完全硬化之前，千万不能刷涂料。如果过早地刷涂料，就会终止化学反应，而且砂芯再也不能完全硬化了；有些涂料用焰枪烘干，就有过烧的危险。用焰枪过烧的砂芯，会使表面强度降低。表面强度低的砂芯，就容易被金属液冲刷掉。

（3）出气眼或芯骨距砂芯表面太近。在烘芯时，出气眼或芯骨距表面近的地方会形成低强度区。在与金属液接触时，这些部位很容易发生冲砂，甚至在未与金属液接触前，即因受热冲击而自行剥落。

（4）砂芯修补或砂孔填补不当。这种地方常会发生冲砂，在检查有缺陷铸件时是难以查明这类成因的，因为这种修补不当很可能是偶然的错误，而不一定要发生。

（5）砂芯舂砂松软或不均匀。这种砂芯常会出现问题。配好的芯砂，在试验时，其性能是可能合格的，但如果舂砂不良或芯盒上的出气孔布置不当的情况下，制成的砂芯不会具有砂芯所固有的强度。

7. 造型

（1）砂型舂砂松软或不均匀，是产生冲砂的重要根源。真正造成冲砂最常见的原因，是型砂的高温强度不够。而高温强度与砂型硬度有直接关系。但是，砂型高温强度明显降低时，一般问题出在型砂上，而不应在造型方法上追查原因。

（2）用焰枪烘干可能使砂型的边角过烧。过烧的砂型边角变得很酥，且易被金属液冲掉。

对于不用焰枪烘烤的砂型，合箱浇注前风干时间过长，也会发生上述现象。

（3）砂钩、铁棍或固砂木片的安放距型面太近，会使邻近部位的强度降低。砂子会因受热冲击而剥落，或受机械的外力而发生冲砂。

8. 浇注

（1）对所用造型材料来说，浇注温度过高。过高的浇注温度，会把砂子加热到超过其允许的使用范围。例如，在正常浇注温度下，有足够的高温性能的型砂，若金属过热60°C以上，就可能会出现缺陷。

（2）浇注速度过快。浇注过快，会导致冲砂。但若浇注速度在正常范围内变化而引起冲砂，那就是浇注系统、型砂或造型工艺的问题了。

9. 其他

脱模剂使用过量。过量使用脱模剂，是造成冲砂最常见的，但又是最容易忽略的一个原因。例如，溶剂如煤油（通常作为涂料脱模剂）用量过多，砂型表面饱吸了过量的脱模液，就会大大地改变型砂的干强度和高温强度。

在实际生产中，在将型砂填充到模样上之前，要让脱模剂积存在模样的洼处。这种特殊情况，常见于抛砂机造型。操作者会在型砂覆盖模样之前，无意中把脱模液驱赶到各个角落，这样，在造型完成之前不知不觉中，脱模剂已集中在局部砂型表面上。

二、胀砂缺陷

胀砂是与砂型型壁移动有关的铸件壁厚增大的缺陷，因砂型型壁的移动，使铸件实际尺寸大于预期的设计尺寸。胀砂缺陷都是在浇注过程中产生的，铸型充满以后就不再发生，容易产生胀砂缺陷的部位是铸件的厚大平面或平面和凸台的过渡处。胀砂缺陷主要出现在铸件的上表面，由上型型表层造成。在一定的情况下，也出现在下表面。

在浇注过程中，金属液进入铸型而又未充满铸型期间，先是上型型表层受金属液辐射热的作用，水分蒸发，成为干燥层。这时型表层的水分凝聚在由近型表层的型砂中，成为高水分的水分凝聚层。此后，金属液继续流入铸型，干燥的型表层继续受热，温度很快上升。型砂受热以后，就发生体积膨胀，而且，硅砂在575℃左右时，会发生同素异构转变、伴随着较大的体积膨胀。硅砂由室温加热到600℃，线膨胀约为14%，体积膨胀大致是4.2%。这一型表层中的硅砂，在很短的时间内突然发生相当大的体积膨胀。

型表层的厚度因铸件的厚薄、大小而有所不同，可认为其为0.3～1mm，此时，贴近型表层的型砂，由于凝聚了大量水分，强度大大下降，限制不了要膨胀的型表层。因舂砂错位或移位，会使砂型的某一区域强度降低，浇注后可能导致胀砂。

三、粘模多肉缺陷

粘模多肉是指由于砂型表面的部分型砂粘留在模样上，从而在铸件表面上形成的多余金属。通常，要想在废品铸件堆里把带有粘模多肉缺陷的铸件和带有局部塌型缺陷的铸件区分开来，是很困难的。

粘模多肉缺陷的形成，大致可分为两种情况：一种情况是在起模时，有一块或多块型砂粘留在模样上，从而形成多肉；另一种情况是，由于砂粒或一小片砂层黏附在模样上，从而使得铸件全部或部分表面变得粗糙不平。

造成粘模的直接原因是型砂强度太低，即砂粒相互间黏附力小于砂粒在模样上的黏附力。具体成因如下。

1. 铸件和模样设计

（1）因设计不当，造成拔模斜度不够。模样拔模斜度太小，会形成一种吸附作用，增大了摩擦力，从而导致型砂表面的松动。

（2）铸件设计中包含有深而窄的凹陷部位。起模时这种凹陷部位的吊砂很容易断裂。遇到这种情况，要用砂钩和固砂木片对该部位型砂予以加强。

2. 模样

（1）模样表面不光或涂层粗糙。这会导致砂粒分散地或成团地黏附在模样表面。在舂砂时，由于模样表面粗糙，型砂就会被舂进模样表面的凹陷处，起模时这部分型砂就会松动或脱落。

（2）模样所采用的涂层不当，容易与砂粒黏附。

（3）在分型面处模样有凹坑或松动。这样在起模时，型砂粘留在模样上。

3. 砂箱及其准备

（1）砂箱刚性太差。在挤压造型时，因砂箱刚性太差，会造成砂箱回弹或变形，解除压力时，砂箱如果发生回弹，就会挤裂砂型的凹陷部位，在起模时，这些破碎的型砂就会粘留在模样上，从而形成多肉。

（2）砂箱高度不够。因砂箱高度不够，可能会使吊砂舂砂过紧，从而在起模时摩擦力很大，导致松动吊砂。

（3）在一定尺寸的砂箱里放置模样数量太多，容易造成舂砂不均，紧实度不均，从而使型砂变脆。

（4）模样震动过量，使吊砂在剪力作用下破裂。

4. 浇冒口系统

浇冒口系统的设计一般对产生粘模多肉缺陷没什么影响。

5. 型砂

（1）型砂过热。热砂容易变脆，在剪力作用下容易破裂。

（2）型砂性能不合格。通常是型砂的配方不合格，比如水分太多、混砂不均匀或是添加辅料太多等。

6. 制芯

已经在芯盒中发生粘砂的砂芯不能放置到铸型中去。若是砂芯黏结剂和脱模剂之间发生化学反应，也会导致出现粘模多肉。湿砂芯，是指造型时，由模样使型砂成型，起模后就在砂型带出来的砂芯。一般在上型中的，称为吊砂；在下型中的称为自来砂芯。有些薄壁铸钢件，亦有用芯盒造出湿砂芯后，不经烘干，就下入砂型中，这是名副其实的湿砂芯。

窄而高的吊砂或自来砂芯容易产生粘模多肉。特别是机器造型，合型机合型，生产节奏快，很难发现湿砂芯被模样粘走的不良情况，反而比手工造型、合型更易产生粘模多肉缺陷。这种缺陷产生于湿型铸造的铸件上。

7. 造型

搬运砂型动作不能粗鲁，起模时对模样的震动不能太大，箱带不能距离型腔表面太近。

造型脱模后和合型时，加强检查，不让有残的砂型进行浇注；造型时，湿砂芯尤其是在吊砂中，插入加固物，如砂钩、固砂木片（桩片）等防止起模时被模样粘住、拉断。但在机器造型时，无法采用这种加固湿砂芯法；造型时，型砂应紧实均匀，局部紧实过度处，就会使型砂粘模；型砂韧性要好，防止起模时发生脆性断裂；模样在造型前喷脱模剂（煤油、石松子粉——黄色苔藓芽孢，燃后余烬少，价贵），防止脱模时型砂粘模。

机器造型当湿砂芯从模样中脱出时，湿砂芯下的真空现象是使其粘模断裂的重要原因之一。因为此时的湿砂芯，犹如一个“砂活塞”从模样筒形孔腔中被拔出，而在湿砂芯下端与模样之间出现真空空间，有真空度（即大气压力与真空空间的绝对压力之差）。湿砂芯在真空度和与模样表面的黏附力作用下，就易局部断裂而残留在模样中。这种脱模真空现象，在高压造型、砂型通气性较差情况下，更为显著。

遏制脱模真空现象，防止由此而产生的粘模多肉，减小废型率的措施如下。

（1）降低起模初始速度，使外界大气有可能通过模样同砂型或同湿砂芯之间的缝隙，去填充真空空间，以减小真空度。

（2）加大模样起模斜度，不仅可缩短起模时砂型同模样间的接触时间，而且它们一旦相互分离，脱离接触后就出现大的缝隙，可使外界大气去填充真空空间，减小真空度。

（3）提高砂型通气性，多设置明的通气孔在砂型中，以有利于外界大气填充砂型或湿砂芯与模样间的真空空间，减小其真空度。

（4）采用气垫起模法和抽气起模法，作用高压造型机模板上的气垫起模装置。应用气垫起模法，可避免产生粘模多肉缺陷；显著降低高压造型机的废型率。因为造型后，查出砂芯有断裂，亦无法修补，砂型报废。

四、掉砂缺陷

压碎、顶碎和挤碎掉砂，都会在铸件表面形成各种凹陷。这些缺陷是由于铸型表面内力、外力或本身自重，造成破坏而引起的。

虽然，砂型或砂芯本身有些缺陷也会造成或引起此类缺陷，但主要原因还是各种各样的疏忽大意，包括使用已经磨损或变了形的工艺装备，明显地用错或草率地搬动完好的工艺装备。

下面按照铸造工艺过程来分析可能产生掉砂的情况。

1. 铸件和模样设计

掉砂不能直接归咎于铸件设计。然而，有些设计要求使用精度非常高的工艺装备，也就容易造成这类缺陷。

2. 模样

（1）模样及芯盒磨损，这是造成掉砂的主要原因。例如，使用已经磨损的模样，会使芯座变小。反之，芯盒磨损的后果使芯头变大。两种情况的最终结果是一样的，都会造成掉砂。模样和芯盒磨损应在造成废品之前立即修复。

（2）拔模斜度太小。可能是制造模样时的差错，也可能是由于模具磨损所致。如果是制造上的差错，则是能够改正的。如果是设计的问题，在设计上规定要很小的拔模斜度，而所用的造型方法和工艺装备又难以满足要求，那么这个难题也许一定要采用砂芯才能解决。

（3）模样安装不正确，既能压碎砂型，也会挤碎芯头。把模样按正确的位置重新安装，就可避免上述问题。

（4）上、下模底板未对准。这也是模样安装不正确的一种形式，需要将分开的上下模精确地对准各自的模底板。之所以出现这种情况，可能因为安装模样的定位夹具磨损或人为操作错误所致。

（5）模板的定位销和定位套磨损。模板的定位销和定位套磨损，导销弯曲、孔径不符或者使用没有定位销的模板，这些都是对工艺装备长期使用不加维护所造成的后果。定位销和定位套只有经过仔细检验之后，才能重新装上使用。

（6）模样的芯头未做出适当标记。芯头未做标记，特别当下芯工是新手时，会导致下错型芯。所有的芯头，都应该有明显的定位标记、特殊的形状或者制成不可倒放的芯头。

（7）模板上未做出防跑火沟。若砂箱与模样间的吃砂量不够，则应在模板上做出防火沟。最好的办法是采用大一点儿的砂箱或是重新置放模样，以适应现有砂箱。在砂型上做出防跑火砂堤也可用来抵消因模底板厚度不均匀而产生的缺陷。

（8）芯头过小，不足以支撑型芯。这就很难防止主芯和芯头之间沿细颈折断。应当加大芯头，如果不可能加大，就要在湿砂型表面放一个支撑芯或舂入芯骨，使其有足够的支撑力。

（9）上、下模板变形或尺寸不符。这是因为所使用的模底板太薄，刚性或强度太差所致。应当换用较厚的模底板，也可在模底板下增加筋条。

（10）双面模板的刚性太差。应当避免使用这种刚性太差的双面模板，如可能则应在双面模板框下面增加支撑点、减少造型机的压实力，这样虽然可以解决这个问题，却有可能导致因砂型松软而造成的其他缺陷（铸件尺寸偏大等）。

（11）模底板上垫箱镶角高出分型面过多。这会使上下箱的型砂接触面的负荷过重。这一问题之所以产生，往往是为了想尽量减少分型面跑火所致。由一般低压造型改为高压造型时，也会发生这种情况。采用砂型紧实度高的高压造型时，为避免分型面上的砂子被挤碎，要使用一些垫箱镶角，这种情况下，会引起掉砂缺陷或合型后在下型中出现散砂。

3. 砂箱及其准备

（1）砂箱上的定位销和定位套定位不准。定位销和定位套磨损或违反操作规程，会造成定位不准。定位销和定位套要用量规检查，一经查出有不合格者，应当立即更换。

（2）压铁太重或压偏。除非砂型强度特别高，否则就会直接压碎砂型。

（3）砂型的支撑面积不够。由于模样在砂型中所占面积过大，以致支撑面积不足，使压铁只由少量的砂型来支撑，结果会把砂型压碎。

（4）合箱面翘曲或不平。因磨损或错用，造成合箱面翘曲，在夹紧砂箱或压铁时压碎砂型。为解决这一问题，则要求将合箱面进行再加工，例如用砂轮磨平，或堆焊后再经表面磨平，或机加工。如果不能修复，则应更换砂箱。

（5）造型机上的漏模板磨损。漏模板磨损造成推力不匀，从而导致砂型表面刮坏以及砂型本身变形。将变形的砂型进行合型，是造成掉砂的一个常见的原因。

（6）套箱尺寸不符、内部脏污或扭曲。这些对砂型均会造成过量的负荷，除非砂型强度特别高，否则必将造成掉砂。如果砂型强度足以承受这种负荷，则有可能分型面上出现跑火。

（7）砂箱的定位销和销套磨损。定位销和销套磨损，定位销弯曲或错用，都会引起上下箱错位，使砂芯把上型表面或芯座顶坏。

（8）浇注底板不平、脏污或烧损，会使砂型底部受压不均，顶碎下型而造成掉砂。浇注底板应在平台上进行校验，将其清理干净、修补好或者根据需要加以更换。

（9）浇注底板刚性不够，会使砂型下垂并变形到产生掉砂的程度，甚至使砂型破裂和跑火。

（10）上箱箱带设置不当。上箱箱带设置不当，会使上箱下沉，在合箱时造成掉砂。同样的情况，上箱太浅（或舂砂松软）也会引起掉砂。

4. 型砂

强度低的型砂比强度高的型砂更容易出现掉砂。然而，人们常常错误地企图用提高型砂强度办法来补偿装备上的缺陷。即使有了完好的工艺装备，但型砂的某些性能不良仍会造成掉砂。

（1）芯头过大，将使芯头不能合适地放在芯座中，从而在合型时引起掉砂。

（2）组芯未对准，将在合型时引起接触不良。

（3）砂芯沉陷变形，可能是下列因素造成的，如：搬动湿型芯粗心大意；砂芯未舂实；芯砂的湿强度低（抗沉陷能力低）；芯砂中水分过多；烘干器扭曲（或缺少支撑）；中温强度低，如作为溶剂加入的煤油过多，在除去水分或溶剂之前，砂芯要经过一个低强度阶段；芯棒、铁丝或芯骨架等对砂芯的加固不够。

沉陷的砂芯，下芯或合型时，会造成掉砂。某些形状的砂芯，特别容易产生这种问题。例如，圆形或半圆形的砂芯，会因沉陷而变得不圆。树脂砂型芯产生沉陷变形的倾向比油芯更大。为防止坍砂倾向，常用的办法是外加少量钠膨润土，而不增加有机黏结剂的用量。

（4）砂芯翘曲（包括壳芯），可因其本身强度不够、硬化过快或在硬化时支撑不够而引起翘曲。应该在下芯前就把这类有缺陷的型芯挑出来。

（5）型芯填料过厚，会导致尺寸过大，型芯强度下降。

5. 造型

造型是应重视的主要环节，因为许多铸造缺陷都是由于人为的疏忽所造成的。从这个意义上来讲，发生这方面的问题，与其说是技术的错误，倒不如说是人为的责任心不强所致。

（1）合型不慎，包括错误地翻转上型、粗心大意地搬运上型或者是合型偏斜。

（2）紧型时受力不匀，这对砂型尤为有害，因为这样最容易造成掉砂。一般问题常常是砂型的一侧已先夹紧，而另侧还未夹紧。

（3）砂型在浇注底板或平板上安放不当，这是由于砂床厚薄不匀、砂床太厚或太薄所致。安放砂型的砂床准备不当，会造成顶塌掉砂——砂床太厚，或造成塌砂——砂床太薄。

（4）套箱安放不当。

（5）下芯不慎，可能因为操作粗心或者砂芯没有足够的抓拿之处，以致不能很好地拿着安放。下芯粗心，有可能把砂型立即挤坏，或者在合上型时，安放不当的砂芯会被挤坏。

（6）用错或没采用芯撑，这会在合型、紧型或加压铁时，使型芯移动或错位，从而损坏型面。

（7）使用脏污套箱。

（8）单头芯撑插入深度不当，这跟用错芯撑一样有害。砂芯缺少支撑，会在合型或紧型时造成型芯位移。

（9）芯头和砂芯结合面未经修整。在这种情况下，检查芯头和结合面，并且修整芯头或砂芯，以使其适用。

（10）在分箱处没有安放垫箱铁。对翘曲或未加工的砂箱必须使用垫箱铁，以防掉砂。

（11）砂型搬运不慎，在造型或在传送线上运送砂型时，很容易挤坏砂型，而在正常情况下，这些砂型本来是能够承受这种负荷的。如果合完型后仍要搬动，那么，砂型的承载面必须比通常的要大，或者砂型强度比通常的要高。

（12）安放压铁过重。

6. 浇注

如果浇注工兼管安放套箱、压铁或紧型，则浇注也会出问题。

（1）套箱安放不当。把套箱歪放在砂型上或用力强套进去，都是不妥当的做法。常见的情况是，在开始安放套箱时位置已经不正，也就是发生歪斜，但还要硬把套箱强套在砂型上。这样，便会造成掉砂。

（2）使用脏污套箱，是强套不合适的套箱的一种变相形式，套箱上的脏物会挤坏砂型。这种脏物，包括大块的砂子或溅焊在套箱上面的金属。

（3）安放压铁过重，把压铁重重地放在砂箱上，是因为搬运太快所致，而这又常常是由于压铁上没有抓手的地方或是所搬的压铁热得烫手。

（4）把浇包或其他东西放在砂箱上。这种情况还很普遍。

7. 其他

在造型过程中的任何一个环节，如粗心大意地搬运砂型，都会造成砂型破裂或挤坏。

五、毛刺缺陷

由于砂型（芯）受热膨胀导致开裂成缝，金属液渗入缝中所形成的刺状金属凸起物，称之为毛刺。砂型（芯）的工作表面开裂的缝呈网状时，所形成的网状金属毛刺称为脉纹。毛刺缺陷如果清除十分困难，也可使铸件报废。

硅砂的受热膨胀是产生毛刺与脉纹的根本原因。型砂组成不合理，如颗粒筛号比较集中，大部分硅砂粒同时膨胀造成砂型聚增性的宏观膨胀也会使这类缺陷量剧增。铸铁的碳、硅和磷含量高，铜合金中铅、锡含量多，金属液的流动性好，都会加剧铸件表面的毛刺量。

（1）形成铸件热节的砂型，或是小而薄的砂芯被厚大铸件断面所包围，都会造成砂型（芯）热膨胀剧烈；同样内浇道使砂型局部过热，冒口太接近砂芯头部位等情况都易使砂型（芯）开裂成缝，出现毛刺。为了防止毛刺，要求浇注时，芯砂或型砂有较高的热变形量。如果砂型热变形量过低，则可以采取以下措施改变型砂组成。

①控制细粒物含量使之低于8%～12%。

②加1%～2%木屑。

③加1%～2%谷类黏结剂或碳质材料（煤粉等），如果过量则有害。

④原砂用非石英系特种砂，如硅线石（煤矸石）、橄榄石、锆英石砂和石英玻璃砂。

⑤对水分和型（芯）砂混碾质量应严加控制。

⑥加2%西红粉（Fe2O3）于合成树脂砂中。氧化铁的用途不限于用作抗脉纹砂的添加剂，还可作为复合砂的组成物。

（2）不仅在配制型砂时要使其热变形量高，而且在型（芯）操作时应符合以下要求。

①不过度抿压砂型（芯）的工作表面。

②砂型（芯）的紧实度要适中。如果型砂湿压强度低，水分高，舂实砂型或砂芯时紧实度又过高时，铸件表面脉纹缺陷剧增。

③有机黏结剂用量偏低或偏高，都导致毛刺、脉纹缺陷的增加。如用含1.5%的酚醛尿烷合成树脂砂造型，铸件表面毛刺少；但如果这种有机黏结剂偏低为1.1%或偏高为1.8%时，毛刺缺陷都增加。合成树脂砂中加入了过量固化剂造成砂芯或壳型发脆。为防潮往壳型中多加乌洛托品，也会使壳型热变形量低。

④烘干加热速度快，温度高，表面烘干加热不均，在浇注前砂型（芯）均可能开裂。

⑤在高湿度的大气气氛条件下贮藏的干砂型（芯），浇注时容易开裂。合成树脂砂砂芯的热塑性、抗热冲击力差时，应换用塑性高的合成树脂作黏结剂。

⑥装备不合适，如箱带、提钩离模样过近。插钉加固砂型，钉距过大，扎气孔不够等；浇注大平板铸件时，平面部分紧度不匀，砂箱刚度不够；砂型涂料层过厚，硬化后的涂料层本身裂纹。合型时，紧箱力不匀，砂型开裂；浇注操作不当，例如浇温过高；浇注时浇包抬得太高。

防止已经破裂的砂型（芯）漏检。

⑦对于普通黏土砂砂芯而言，则认为内角毛刺同芯砂中黏土含量过高有关。这种砂芯在烘干或浇注时产生剧烈宏观收缩，砂芯外角等分线处易应力集中而产生裂纹，从而使铸件出现内角毛刺。

针对这种缺陷成因，应降低芯砂中的黏土量，调整芯砂成分和烘干规范。芯砂或用于“自来砂芯”（即用型砂舂制出形成铸件内腔的湿砂芯）的型砂，用作黏结剂的黏土不应使用单一的钠膨润土，而应使钠膨润土和钙膨润土各半或者肥、瘦黏土各半，也比使用单一黏土要好。万一烘干后、合型前砂型（芯）表面上仍存在裂缝，则应填补、上涂料、烘干后，进行合型浇注。

（3）对于熔模铸造而言，若产生金属刺缺陷，防止的措施如下。

①面层涂料应有足够高的粉液比。对水玻璃涂料应适当降低密度，选用级配粉以提高涂料粉液比。

②改善涂料与易熔模润湿性。用表面活性剂水溶液清洗熔模或在面层涂料中加入润湿剂，改善涂料与熔模润湿能力。

③面层涂层应足够厚，撒砂粒度应和涂料黏度、涂层厚相适应。

④涂料应充分搅拌和回性。

⑤面层涂料在硬化前要进行干燥，以减小硬化时的胶凝收缩。

⑥面层涂料为改善润湿性加入表面活性剂后应同时加入消泡剂。应注意选用发泡性较小的表面活性剂。

⑦涂料配制搅拌时，应防止卷入气体，配好的涂料应有足够长的时间使气体溢出。

⑧易熔模应充分脱脂以改善其涂挂性。

⑨挂面层涂料时，可用压缩空气吹去存留在模拐角、凹槽等处的气泡。

⑩有条件时可在真空下涂面层涂料。

六、多肉类缺陷的防治措施总结

为方便使用，各种多肉类缺陷定义和特征、鉴别方法、形成原因、防止方法和补救措施总结如表2-1、表2-2、表2-3、表2-4、表2-5、表2-6、表2-7。

表2-1　飞翅缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表2-2　毛刺缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

续

表2-4　胀砂缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表2-5　抬型缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表2-6　外渗物缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表2-7　掉砂缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

第二节　多肉类缺陷的防治实例

案例1　硅溶胶型壳熔模铸件毛刺缺陷的防治

生产条件及存在的问题　熔模精密铸造所生产出的铸件尺寸可达CT4～CT6级，表面粗糙度Ra0.8～Ra3.2μm。如果铸件表面有毛刺，就只能作为次品，再进行修整。从而降低了铸件的一次成品率，增加了铸件修整工作，影响生产效率。目前，很多硅溶胶型壳生产厂的一次成品率都很低，其主要问题之一就是铸件毛刺缺陷多，铸件表面产生不规则毛刺的原因是型壳出现裂纹，浇注时金属液渗入型壳裂纹而造成的。

型壳产生裂纹常常有2种：a.制壳过程中，型壳由于水分蒸发，硅溶胶黏结剂浓度增加，胶体胶凝而产生收缩，该收缩受到蜡模的阻碍，从而在型壳中形成应力。当收缩过大形成的应力大于型壳强度，型壳则会开裂；b.脱蜡过程中，型壳处于蜡模的外部，两者同时被加热，而蜡料的膨胀远大于型壳的膨胀，脱蜡速度过慢，蜡模就会将型壳胀裂。以上两种型壳开裂，由于机理不同，毛刺分布的情况也不同。制壳过程由于干燥收缩造成的裂纹分布相对均匀，在相同几何特征的部位出现开裂的几率相同。而脱蜡造成开裂的情况则与浇注系统的安排相关，因为在脱蜡过程中，内浇道是蜡液脱出的主要通道，远离内浇道的部位由于蜡液脱出的时间长，更容易受力出现破坏，而且裂纹相对较为集中。另外，脱蜡时出现裂纹多与设备—脱蜡釜有关，脱蜡釜压力上升速度过慢则会造成型壳裂纹。

缺陷形成机理分析及解决措施　制壳过程中影响型壳开裂的因素有很多：热膨胀（温度）的影响、干燥速度（湿度、风力）的影响、黏结剂的影响以及其他因素的影响。

（1）热膨胀对型壳开裂的影响。虽然熔模铸造采用恒温干燥制度，但在生产中温度波动是不可避免的，温度的变化会造成蜡模和型壳的体积膨胀和收缩。由于蜡模的热膨胀率远大于型壳，当蜡模体积变化过大，必将引起蜡模与型壳剥离或蜡模施加于型壳的拉应力增加。一般硅溶胶的面层型壳干燥后，其韧性较差，而且厚度小，仅0.2mm左右，强度也较低，蜡模热膨胀造成的对型壳的拉应力过大时，很容易使型壳开裂。热膨胀引起的型壳裂纹容易出现在面层上，从而造成铸件毛刺。

鉴于以上原因，对制壳间，特别是面层制壳间要严格控制温度，最好控制在22～25℃的范围内。

（2）干燥速度的影响。熔模铸造型壳是分层制造的，面层和背层在原材料组成上有所区别，层间略有镶嵌，每层均由干砂粒形成基本骨架。干燥初期，砂粒外覆有含水和黏结剂的涂料浆，在周围空气的热作用下，型壳表面的水分向空气中蒸发。而内部的水分向外表面扩散，随着水分不断蒸发，胶体浓度不断提高，胶体胶凝，涂料层发生收缩，砂粒彼此靠近。干燥末期，砂粒相互搭接，由凝胶将它们黏结在一起，形成一层型壳：由于干燥过程中，沿型壳厚度方向干燥速度不一致。在干燥速度过快时，型壳表面和内部的干燥速度差异增大，将造成表面因水分蒸发快、收缩大，而内部收缩、表面收缩受阻。当收缩应力超过型壳抗拉强度时就会造成从外向内的裂纹。为避免裂纹产生要严格控制干燥速度，在恒温制壳中，影响干燥速度的因素主要是风力和湿度。

①风速的影响。风速对水的蒸发速度有很大的影响。因对流传质是型壳水分向外扩散的主要动力，但在型壳与空气的界面上存在着空气边界层，它影响着水分蒸发后的水蒸气向外扩散。为防止面层开裂，面层制壳间不应吹风。

②湿度的影响：实际生产中，面层制壳和背层制壳的问题是不同的，面层很薄，很容易干燥，生产中往往是面层干燥过快造成裂纹的问题。而背层往往是干燥过慢，影响制壳生产效率的问题。因而背层需利用风速来加快型壳干燥，生产工厂应将面层制壳和背层制壳间隔开，背层采用吹旋转风。

（3）黏结剂的影响。一般硅溶胶作为熔模铸造的黏结剂，它具有很高的高温强度，制壳工序简单，为一种绿色黏结剂。但它也存在湿（室温）强度低，残留强度偏高等问题。为防止面层型壳开裂，就需要面层用硅溶胶湿强度较好。为此，面层采用快干增强硅溶胶是解决开裂的一种好方法。快干增强硅溶胶内部添加高分子化合物等，比一般硅溶胶能在更短时间内建立起较高的湿强度，防止型壳开裂。而高分子化合物在高温下被烧除，残留强度得以降低，型壳透气性相对也较好。国外一些资料也明确指出，制作面层的硅溶胶应具有较好的湿强度，以防止面层型壳开裂。

（4）其他因素影响。型壳越厚，由于内、外干燥速度不一致造成的开裂倾向将越严重。而影响型壳厚度的因素也将影响型壳开裂倾向。如面层涂料的黏度过高，则容易造成涂料层过厚；涂料流动性差，在拐角处等造成涂料堆积。另外，涂料黏度过大，撒砂不易嵌入涂层。整体涂层变厚，型壳无法形成镶嵌的理想结构，从而型壳收缩倾向增大，型壳开裂倾向也增加。

案例2　熔模铸造长窄槽鼓胀缺陷的消除

生产条件及存在的问题　在熔模铸造生产中遇到带有长窄槽的零件经常发生鼓胀缺陷，造成零件报废。

缺陷产生机理分析　根据经验分析，认为问题出在型壳上，于是对型壳进行解剖，发现几乎所有窄槽处型壳都有缝隙，即没有挂上砂。在第3层挂砂的时候，窄槽的两侧边缘处先粘上砂，导致堵塞，窄槽的内部因没有进砂而产生缝隙，在浇注过程中，该处型壳因强度不够，承受不了钢水的压力而被压溃，导致零件鼓胀。

解决措施　因零件带有窄槽，所以前3层都采用120目的锆砂，实践证实两层达不到将窄槽做实的效果，但第三层又会堵塞。以前曾采用的方法是在做完第二层后，用修蜡刀扩大窄槽的宽度，目的是让第三层的砂能进入，但效果不明显。

采取另外的方法来处理，即在刚完成第三次挂砂时，用修蜡刀蘸取浆料，对窄槽进行灌浆，目的是用浆料将堵在槽口的砂一起带入槽内，灌实窄槽并干燥硬化，灌完浆料后可以不用重新挂砂。并对试验的型壳解剖，发现窄槽基本被灌实（为避免将窄槽灌穿，从窄槽的一侧灌浆，所以型壳另一侧还存在未被灌实的小孔，但已不足以形成鼓胀），试验及批量生产的效果很好。

具体的措施是：a.在完成第二层的操作后要保证窄槽的宽度在0.6mm左右，以灌浆用的修蜡刀能插入为准，若过窄，可以用修蜡刀对其扩槽；b.灌浆时修蜡刀的插入深度以不刺穿窄槽为准，刀像锯齿一样拖动，以便窄槽内的气泡溢出，如若刺穿，可以取少许锆砂撒在该槽处后重新灌浆操作；c.批量操作难免会有个别未被发现的灌穿现象，可以过一段时间后检查一次，对个别灌穿的型壳进行补喂，或直接用浆料中沉淀下来的部分对其堵塞。在制壳中，该零件第3层采用硅酸乙酯水解液浆料，干燥较快，干燥时间不做调整，干燥3～4h，若用硅溶胶浆料，可以根据需要适当延长干燥时间，确保灌浆部分充分干燥。

采用灌浆方法，很大程度减少了后续打磨的工作量，另外，灌浆在解决不易粘浆、挂砂的盲孔型壳强度不足问题中也有很好的效果，可有效解决盲孔漏模、崩壳等问题。

案例3　射压造型生产铸铁件胀砂缺陷的解决

生产条件及存在的问题　射压造型的缺点之一是砂型紧实度不均匀，造成砂型内局部铸件胀砂。影响砂型紧实度不均匀的因素是多方面的。在气压（一般情况下0.5～0.55MPa）和型砂性能正常的情况下，一方面取决于主机的射头结构、导砂板的结构和材质、射砂孔的当量直径与射砂筒直径的比、射砂孔的大小数量及分布形式、排气板排气量的大小等因素；另一方面是工艺工装如砂箱结构、模板上模样工艺布置和复杂程度、模板上排气量及排气塞的布置等因素。

解决措施　工艺上在考虑铸件平面布置方案时，为了获得不同铸件适宜的砂型紧实度，每型件数除考虑模板利用率和浇注系统结构外，还必须就具体铸件的结构特点做具体分析。为获得较均匀、较合适的砂型紧实度，必须结合射孔的位置来布置铸件。对铸件不容易射实的深凹处，要布置在正对射孔或射孔附近。为了改善射砂和补压过程中型砂的流动性，应使模样均匀地布置在上下模板上，尤其是对于立面较高的带盘类铸件更应如此。此外，砂箱两端吃砂量要大一些，一般情况下不小于50mm。

解决错型问题，对上下模板模样组装的最大偏差值的控制，从工装图设计上规定≤0.2mm，并用画线检查方法，每次确保达到。

解决砂废问题采用的S形耐高温纤维过滤网技术，浇注问题一般不低于1320℃，一般控制在1320～1340℃，否则直接影响通过效率，还要避免过大的铁水液流直接冲击过滤网。

案例4　熔模铸件毛刺缺陷的防止

生产条件及存在的问题　以水玻璃为黏结剂，生产阀门类复杂小件为主的熔模铸造生产厂。自1981年开始生产ZG2Crl3、ZG3Crl3不锈钢铸件。近年来，不锈钢铸件产量逐年上升，但是同时，不锈钢铸件废品率也居高不下，始终是在10%～l2%之间，不锈钢铸件表面毛刺就是一种典型的缺陷。

防止毛刺缺陷的措施　经过多次实验，发现当表面层涂料的粉液比较低时，表面层型壳孔洞较多，最容易形成毛刺缺陷。这可以用涂料的选择润湿机理来分析：水玻璃涂料同模组的润湿角大而不易铺展，但对耐火粉料却能很好地润湿和铺展。当表面层涂料的粉液比较低时，涂料的内聚力较小，表面层涂层厚度较薄。撤砂时，砂粒很容易地将涂层穿透。从而几个砂粒间形成了一个个小熔池。熔池内盛满涂料，由于砂粒间存在着缩小的缝隙，在毛细管作用下涂料被吸向砂粒缝隙处，包覆砂粒，从而在涂料硬化后，紧靠模组一面的型壳表面上形成了一个个小孔洞，这些孔洞单一或密集存在，形状虽不规则，但是基本呈圆形或扁圆形。在浇注金属液后，金属液进入孔洞中形成了毛刺缺陷。

（1）耐火粉料粒度分布越分散，镶嵌密度越大。可以配置出既具有较高粉液比，又具有较好的工艺性能的涂料，以防止铸件产生毛刺和铸瘤等缺陷。

（2）我们采用硬化前风干不小于30分钟的办法，这样可以脱去部分自由水，减慢硬化时的胶凝收缩，使硅溶胶具有良好的连续性和致密性，可以大大减少蚁孔、蠕虫孔洞缺陷，减少铸件毛刺、铸瘤缺陷的产生。

案例5　球墨铸铁精铸件胀壳缺陷的预防

生产条件及存在的问题　切分死卫板为球墨铸铁精铸件，其材质为QT500-7，铸件重5kg，最大壁厚为60mm，最小壁厚为20mm，在精铸件中属典型的中厚件。该铸件用于棒材生产线切分导位部位，坯料穿过死卫板进入切分装置，其作用是入口导向，工作环境温度为900～1000℃，要求铸件高温耐磨，因此，铸件必须保证组织致密，球化优良，表面规整。

采用传统熔模精密铸造方法，即蜡基模料、水玻璃涂料、热水熔失法脱蜡。生产初期，综合性的质量问题非常普遍，总废品率达到80%～90%。主要废品形式是胀壳、进脏和缩孔等，其中最为突出的便是胀壳，仅此一项就占总废品率的80%。

胀壳缺陷产生的原因　球墨铸铁合金的体积凝固方式和共晶转变过程中的石墨化膨胀是切分死卫板铸件在生产过程中产生胀壳的主要原因。

解决措施

（1）对蜡料配料、压型、内浇道的焊接位置、涂料硬化和模组风干等前期工序进行严格把关。蜡料的配比按新旧料各50%；压型设备为气动压蜡，注蜡枪电热保温，蜡料温度控制在42～50℃之间；内浇道的焊接位置选择在有利于补缩的铸件最大热节处，以实现顺序凝固；涂料采用高强度型壳，面层料用硅石粉、硅砂，加固层有高铝粉、高铝砂，涂料粉液比为1∶1，为增加其涂挂性和提高型壳强度，涂料中加入0.05%表面活性剂（农乳130）。

涂料的黏度：面层料为10～15s，加固层为18～25s（采用漏斗式黏度计100mL/6mm）；硬化剂采用氯化铵，浓度范围22%～25%，温度控制在30～50℃，硬化时间为5～15min；风干方式采用暖风窑烘干，风干时间在15～30min。

通过这些工艺措施，确保了型壳硬化充分，风干适度，不分层，基体紧实坚固。

（2）重点对脱蜡过程产生胀壳这一环节进行工艺完善。为减轻因脱蜡而产生的胀壳，我们采用了如下改进工艺：脱蜡之前去除蜡棒；采用联合熔失法，即先用水蒸气将浇注系统的蜡料熔失或抽出蜡棒，然后在热水中熔失熔模，这样做的目的就是实现蜡料的同时熔化，以确保蜡料溢出通道的畅通。我们遵循上述原理，脱蜡时由蜡棒朝上全部入水改为先将蜡棒朝下局部入水，由于铝制蜡棒导热性能好，可迅速与模组分离，取出蜡棒后再将型壳入水，使型壳内的蜡料均匀熔失并及时溢出。

（3）严格控制铁液的浇注温度、浇注速度和浇注液面高度，做到“中温稳流低压头”，以有效地减小浇注过程中铁液对型壳的破坏力。

案例6　用自硬树脂砂消除冲砂、胀砂缺陷

生产条件及存在的问题　锡青铜叶轮铸件是某公司的出口产品，合金牌号为ZCuSnlOZn2，共有5个规格，最小规格是5号叶轮，直径为φ100mm，质量为0.6kg，零件见图2-1。5号叶轮的叶片有24个，叶片在圆周上的分布并非均布。铸件经机加工后的表面不允许存在气孔、砂孔，叶片不允许有变形和浇不足的缺陷。

叶轮铸件原生产工艺方案见图2-2，采用手工造型，一箱一件。分型面设在叶片高度的中线上，以便于造型后起模。考虑造型与造芯的工作量，中心轴孔不铸出。在铸件最高处安放一个补缩冒口，由于铸件高度不高，采用顶注并将冒口兼作浇口使用。造型用砂采用南京红砂，因其粒度较细，铸件较易获得较低的表面粗糙度。在实际生产中，常出现冲砂、胀砂、缩孔、缩松等缺陷。

解决措施

（1）改用自硬树脂砂。自硬树脂砂的强度高，充填性好。树脂选用珠海福联造型材料厂生产的呋喃树脂，造型用砂粒度为200/100目，树脂的加入量为1.5%～1.8%。手工造型，待铸型硬化到一定强度之后起模，起模后将铸型平放在平板上继续硬化。

改用自硬树脂砂之后，基本上消除了冲砂与胀砂缺陷，因为自硬树脂砂流动性好，在填砂与紧实时能较好地充填尖角砂部位，使该处达到较高紧实度。起模时铸型有一定的初强度，不会因模型的取出而带起或带松边缘部分型砂，这样可以避免因浇注时的冲砂引起的砂眼和胀砂缺陷。

（2）用冷铁控制铸件的凝固。冷铁的应用对解决缩孔、缩松缺陷有很好的效果，冷铁的安放位置，如图2-3所示。在铸件厚大部位所对应上下型的位置均安放一块冷铁，两块冷铁均用碳钢加工而成，做成5种规格，与各叶轮配套使用。放在下型的冷铁直径比该号叶轮轮毂处直径大10mm，厚度10mm，用于上型冷铁外径与下型冷铁相同，内径则与该号叶轮轮毂凸台外径相吻合，高度与凸台高度相等，冷铁表面用硅藻土为骨料的水基涂料喷涂，在200℃以上温度加热烘干后使用。

图2-1　5号叶轮结构图

安放冷铁后可以使叶轮铸件厚大部位的底面和圆周表面得到激冷，使该处金属液冷却时的过冷度变大，凝固区域变窄，金属液流动阻力变小，有利于补缩。另一方面冷铁与冒口的共同作用，使铸件厚大处的凝固等温面成为开口向上的抛物面，并随着凝固的不断进行，等温面不断地向上推移，最后缩孔位置转移到冒口处，因而基本上消除了铸件缩孔（松）的缺陷。

另外，冷铁的使用使浇注后的金属不直接与砂型接触，因而使型砂的发气时间推迟，利于气孔缺陷的消除。

（3）搞好合型和浇注等生产过程的质量控制。铸件的叶片最薄的部分（1.5～2mm厚）刚好处于型腔底部，在起模时难免会有松散的砂粒或小砂团掉落在叶片型腔的隙缝内被卡住，而在合箱前翻转铸型时又不能自行掉落而留在型腔内，结果形成砂眼。因此，必须在合箱前仔细检查每个叶片部分的型腔，并清除卡在里面的砂粒或砂团，防止砂眼的产生。

浇注时控制好浇注温度和浇注速度。由于叶片成放射状布置，而且在最远处是壁厚度最薄的地方，金属液进入型腔后，向四周流动，其速度会显著减慢。如果控制不好，往往在叶片顶部出现浇不足的情况。因此，浇注温度控制在高于1150℃，浇注时采用快速充填方式，加大浇注流量和适当提高浇包出水口。同时在浇铸时要做好挡渣措施。实践证明，采用这种浇注工艺是可行的。

图2-2　原铸造工艺方案

图2-3　改进后的工艺方案1.铸件；2.冒口；3. 4.冷铁

案例7　消除硅溶胶型壳裂纹及铸件毛刺的方法

生产条件及存在的问题　铸件毛刺在后处理工序经过打磨和抛丸消除，既费工、费时，又影响铸件表面质量及尺寸精度。若毛刺出现在凹槽、文字及图案处，则很难打磨，造成铸件报废或降级使用。毛刺一般发生在铸件表面，呈连续或断续不规则的凸起，形成毛刺飞边。铸件上任何表面都可能出现毛刺，特别是在大平面或大铸件上，更易出现。

对出现毛刺的铸件进行归类后发现，同样工艺条件下，碳钢铸件及不锈钢小铸件一般不出现表面毛刺，1Cr13、2Cr13类马氏体不锈钢铸件出现表面毛刺的机率较小，而304、316、CI8M等奥氏体不锈钢铸件最容易出现此类缺陷。

解决措施　形成毛刺的主要原因是型壳干燥工艺不合适，脱蜡及型壳焙烧选择不当。当然毛刺缺陷是一种或多种因素综合影响的结果。而且，同样条件下碳钢件一般不出现毛刺而奥氏体不锈钢易出现。

（1）干燥车间温度、湿度对型壳裂纹的影响。对型壳干燥车间的温度和湿度每隔6h测量一次，并将所测数据填入表格，经两个多月的统计，同时对照相应铸件的表面质量。共找出温度急剧变化点21次（每隔6h温度变化超过2.5℃为急剧变化）；湿度急剧变化点12次（每隔6h湿度变化值超过3%为急剧变化），其中温度急剧变化的21次中有15次铸件表面毛刺增加，有3次表面毛刺一般，有3次表面毛刺较少，而湿度变化对铸件表面毛刺影响不明显。由于干燥车间条件限制，面层与背层干燥间的温度、湿度变化基本是相同的。

经过统计分析，确定干燥车间工艺参数如下。

①面层和第二层干燥间温度应控制在20～24℃范围内，理想控制点为22℃，湿度控制在60%～68%范围内，理想控制点为64%，不吹风干燥或微风干燥。

②背层干燥间温度为21～25℃。理想温度为23℃，湿度在50%～56%范围内，理想湿度为53%，吹风干燥。

③当干燥间温度有急剧变化时，对型壳裂纹及铸件毛刺有很大影响，最好控制6h温度变化量不超过2.5℃，虽然湿度变化影响不大，但仍应尽量控制在工艺要求范围内。

（2）干燥时间的影响。在以上干燥工艺控制范围内，针对易出现表面毛刺的阀体、快速接头等铸件随机进行每层4h、8h、12h干燥时间跟踪试验，发现经4h干燥的铸件毛刺明显增加，而干燥8h与12h的铸件几乎无毛刺。可见干燥时间太短，型壳干燥不透彻也是影响型壳裂纹与铸件表面毛刺的一个重要因素，因此干燥时间应确定为8～10h。

（3）焙烧温度的实际控制。按以上工艺控制，普遍效果较好，但对于某些薄壁铸件和铸件外直角部位及某些文字处仍有冷隔缺陷。为此，在型壳焙烧时先升温至950℃，然后保温，在浇注前5～7min内再升温到1050～1150℃，基本可以消除冷隔缺陷，而且表面状况也好。

（4）脱蜡压力升高速度的控制。从正交试验看，脱蜡压力是高一些好，但影响不明显。经过对0.85MPa、0.75MPa、0.65MPa压力提升速度进行测定，在这3种压力下开始10s内压力可达到0.48～0.56MPa。压力愈高，其提升速度愈快。在1min后提升速度明显放慢。在生产中，我们将压力提升速度控制在前10s内达到0.48MPa以上。