消失模铸造球铁碳缺陷的解决方案

云智图

（1）摘要
      摘要：本文通过对铁水充型过程的分析，解读了消失模铸造球铁产品产生碳缺陷的原因；并针对这些因素选择合适的材料和设定合理的工艺，分析了气化残留物 的析出机理，强调了具有优异的液态吸附性涂料的重要性；同时对比了灰铁和球铁产品在产生碳缺陷方面的不同；图文显示带水冷套的火车缸套产品的工艺参数。 关键词：碳缺陷；液态吸附性涂料；真空；底注； The Solutions of Carbon defects on Ductile iron Casting on EPC ZHOU Hai （Chifeng Fuzi technology service Co., Ltd., Chifeng 024005, Neimenggu） Abstract：Through the analysis of Liquid iron filling process, the interpretation of the causes of lost foam casting ductile iron products produce carbon defect; and select suitable materials and set a reasonable process, analyzed The precipitation principle for the    residues of gasification,，these factors emphasize the importance for having excellent liquid absorbent coating; simultaneously comparing the gray iron and ductile iron products differ in terms of generating carbon defects; Image text display of process parameters with a water cooling jacket trains Liner products. Keywords：Carbon defect ；Liquid adsorption coating； vacuum ；Bottom injection
消失模铸造发展至今，已经在很多领域得到大力的推广和应用；尤其在生产灰铁的箱体，泵体，电机壳，球铁的管件等产品方面，消失模工艺已经广泛的应用于大批 量生产。但是在生产有加工要求的球铁产品方面，消失模工艺的应用却遇到了很多问题，主要是碳缺陷，表现形式为表面积碳，内部的碳渣；很多工厂因为不能彻底 解决碳缺陷的问题而被迫更改工艺，甚至放弃市场。
（2）球铁碳缺陷产生的原因和解决的方法
      下面我们从几个方面来分析一下球铁碳缺陷产生的原因和解决的方法： 第一、碳缺陷产生的原因，我们大家都很清楚，无论是EPS还是共聚材料，模型气化燃烧后都会产生单质碳及其化合物，我们统称为气化残留物；而这些气化残留物 和铁水中的杂质结合在一起，最终停留在铸件的表面或内部形成碳缺陷。 第二、解决碳缺陷的思路；模型气化残留物以及铁水中的杂质在消失模铸造中是无法避免的。我们要想解决这些问题，就是要想办法将这些杂质在铁水充型的过程中 排出铸件之外，或者将其聚集在铸件的加工量之内，而在这个过程中要避免气化残留物和铁水中的杂质聚集成团，否则会很难通过涂料排出铸件之外。 第三、材料的选择，首先在选择模型材料时要选用气化残留物相对较少的共聚材料，同时尽量使铁水纯净。最关键的是我们选用的涂料要具有优异的液态吸附性；使 气化残留物在生成的初期尽可能的被涂料吸附排出，不让它们有机会和铁水中的杂质聚集形成体积较大的无法排出的碳渣。在这里需要提醒注意的是，气化残留物不 是靠真空的吸附排出的，而是靠涂料的液态吸附性；我们在后面的工艺参数设定时再做深入的解释。  第四、消失模工艺参数的设定： （1）白模质量的控制；首选共聚材料；在保证模型强度和表面质量的前提下，密度尽可能的低，一般壁厚小于20mm的产品，预发密度控制在20~23g/l ;壁厚大于 20mm的产品，预发密度一般控制在19~21g/l。当然这是常规的设定，针对一些薄壁的产品，预发的比重可以适当的提高。而针对一些壁厚差异很大的产品，还要考 虑分体成型。同时还要根据不同的壁厚选择不同的粒径；不同的产品要进行具体的工艺分析后综合考虑确定。
（2）球铁碳缺陷产生的原因和解决的方法
      第四、消失模工艺参数的设定： （2）涂料要选用具有优异的液态吸附性的涂料，很多厂家认为，高真空度有利于碳渣的吸附和排出，这种认识带有很大的片面性，因为我们都知道，真空度越大， 铁水的附壁效应越明显，也就是说铁水和模型之间形成的U型区域向下弯曲的弧度越大，这个时候沿着涂料壳铁水已经上升了很高的距离，这段被铁水附着的涂料壳 已经完全失去了排气吸附的作用，在U型底部气化后的残留物要沿U型壁上升才能达到没有被封闭的位置，距离长，很多时候没有等上升到位置就挂在铁水包壳的内 壁；而同时伴随高真空度带来的铁水充型的紊流又会使铁水在型腔中翻卷，从而将模型分割包裹在铁水里面，虽然模型的气化残留物会向涂料排气方向漂浮，但是因 为和铁水中的杂质结合形成了碳渣，所以即使漂移到涂料位置因为体积的原因也无法被涂料排出，而被包裹在铁水内部的残留物则形成了内部的碳渣缺陷，高真空度 带来的碳渣缺陷大部分都会形成内部的缺陷，因为外观都被附壁的铁水包裹了，而且这种碳缺陷会形成弥散的无规律的分布，加工很难去除。而使用优异的液态吸附 性的涂料时，真空度可以设定的很低，形成的U型区域弧面很浅，气化残留物逸出的距离很短，同时涂料中几种化合物在不同温度下逐步气化形成的瞬间强大的虹吸 现象，可以使气化残留物充分的被涂料吸附排出。另一方面，因为真空度低，所以不会形成铁水充型的紊流从而避免的模型的被分割包裹。关于真空度的设定，很多 人也认识到对于有加工要求的产品，真空度越低越好，但是因为涂料的质量不过关，低真空度又带来冷隔对火流等其他方面的缺陷，所以说，优异的液态吸附性的涂 料是消失模解决加工缺陷问题的关键条件之一。 （3）浇注系统的设计，消失模工艺对铁水的充型要求很严格，首先要平稳，只有平稳模型才能逐层气化，才能有利于气化残留物的吸附和排出。接下来是快速，要 求铁水的充型速度要跟上模型的气化速度。根据这样的充型要求，我们在考虑浇注系统的设计时，首先对于铸件来说要尽可能的采用底注，或者是底注加侧注，尽量 不要采取顶注。很多的厂家为了解决温度补偿以及提高工艺出品率，往往喜欢采用顶注的方式，这样的浇注方式铸件表面很好，但是内部的缺陷却无处不在。 （4）浇注温度，一般常规来说，消失模的浇注温度比空腔铸造高30~50℃，但是从实际应用来看，消失模对比空腔铸造浇注温度一般都要高50℃以上。而对于球铁 来说，这就意味着出炉的球化处理温度比传统的要高50℃以上，这又涉及到了高温球化处理的工艺，有些厂家因为高温球化处理不好，所以无法提高浇注温度，这 也是不能彻底解决碳缺陷的原因之一。 （5）真空度，低真空度下浇注是解决加工缺陷的关键。一般情况下，真空度初始设定不超过0.03MPa。
（3）解决球铁加工缺陷问题最关键的两个要素
      通过以上的分析我们不难看出，解决球铁加工缺陷问题最关键的两个要素是涂料和浇注系统的设计，而很多厂家因为做惯了灰铁和没有加工要求的球铁产品，所 以往往忽视了这两个条件的关键作用。为什么灰铁对这两个关键条件不是很敏感，这里有材质的原因也有产品验收要求的原因。首先从材质来分析，灰铁材质本身熔 炼时产生的渣子就很少，而且和空气接触时产生的氧化渣也非常少，所以从铁水的纯净度来说，灰铁要比球铁好的多，最关键的一点是灰铁的凝固方式是层状凝固， 这有利于杂质的漂浮，所以很多灰铁产品在顶部加集渣冒口或者加大加工余量都能解决一部分碳渣的问题。而球铁的凝固方式是糊状凝固，很多包裹在产品内部的碳 渣来不及浮出，通道就已经被析出的枝晶封闭了；所以加集渣冒口和加大加工余量作用不大，另一个方面也是非常关键的一个原因就是产品验收要求低，我们现在很 多的灰铁产品都集中在箱体，电机壳等国内一些配件市场，国内的很多厂家对产品的质量要求对比出口要低很多，尤其很多产品是自用，企业内部很多问题相互之间 就协调了，即使是外协的产品，在关系面前基本上能过得去也就通过了。       在这样的质量要求下，企业往往拼命的压缩成本以应对低价的恶意竞争。陕西某公司的老总看过我们出口球铁的产品质量，也非常认可我们的工艺理念，但是他 说了一句很让人深思的话“按照你们的理念的确能将产品的缺陷解决，但是我将产品质量做得再好，厂家也不会给我提高价格，增加的成本得我自己买单。”这可能代 表了一部分供货厂商共同的心声，同时也折射出我国一些产品配件市场质量意识的淡薄。但是，在目前的经济形式下，原有的质量观念受到了很大的冲击，国内市场 的疲软使得很多厂家惨淡经营，而出口市场的质量要求又达不到。其实这些都和技术工艺水平及质量意识有直接的关系。我们正在为自己的技术水平和质量意识买单。
总结      
质量决定市场，面对日益提高的质量要求，我们的确应该认真的反思，原有的 能靠关系解决的市场份额会越来越小，靠打磨修补的产品越来越不被认可；劳动力， 环保成本的增加抵消了低端产品的价格优势。在这种情况下，高品质的产品才是在 市场竞争中立足的根本。如何真正的解决缺陷提高产品的品质是我们广大铸造企业 面临的主要问题，也是需要认真对待和急需解决的问题。

lovemelody2012

云智图

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谢谢楼主

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楼主的文笔不错！

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