北重鑄造廠家常用鑄造方法的缺陷及控制：

一、鑄造的定義和分類(lèi)

鑄造的定義：是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。

 

常見(jiàn)的鑄造方法有砂型鑄造和精密鑄造，詳細(xì)的分類(lèi)方法如下表所示。

 

砂型鑄造：砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。

精密鑄造：精密鑄造是用精密的造型方法獲得精確鑄件工藝的總稱(chēng)。它的產(chǎn)品精密、復(fù)雜、接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝。

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鑄造方法分類(lèi)

 

二、常用的鑄造方法及其優(yōu)缺點(diǎn)

1. 普通砂型鑄造

制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂，硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時(shí)則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。應(yīng)用最廣的型砂粘結(jié)劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹(shù)脂作型砂粘結(jié)劑。

砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強(qiáng)度的方式不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂型3種。

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砂型鑄造用的是最流行和最簡(jiǎn)單類(lèi)型的鑄件已延用幾個(gè)世紀(jì).砂型鑄造是用來(lái)制造大型部件，如灰鑄鐵，球墨鑄鐵,不銹鋼和其它類(lèi)型鋼材等工序的砂型鑄造。其中主要步驟包括繪畫(huà)，模具，制芯，造型，熔化及澆注，清潔等。

工藝參數(shù)的選擇

加工余量：所謂加工余量，就是鑄件上需要切削加工的表面，應(yīng)預(yù)先留出一定的加工余量，其大小取決于鑄造合金的種類(lèi)、造型方法、鑄件大小及加工面在鑄型中的位置等諸多因素。

起模斜度：為了使模樣便于從鑄型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度稱(chēng)為起模斜度。

鑄造圓角：為了防止鑄件在壁的連接和拐角處產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，防止鑄型的尖角損壞和產(chǎn)生砂眼，在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)，鑄件壁的連接和拐角部分應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。

型芯頭：為了保證型芯在鑄型中的定位、固定和排氣，模樣和型芯都要設(shè)計(jì)出型芯頭。

收縮余量：由于鑄件在澆注后的冷卻收縮，制作模樣時(shí)要加上這部分收縮尺寸。

優(yōu)點(diǎn)：

粘土的資源豐富、價(jià)格便宜。使用過(guò)的粘土濕砂經(jīng)適當(dāng)?shù)纳疤幚砗?，絕大部分均可回收再用；

制造鑄型的周期短、工效高；

混好的型砂可使用的時(shí)間長(zhǎng)；

適應(yīng)性很廣。小件、大件，簡(jiǎn)單件、復(fù)雜件，單件、大批量都可采用；

缺點(diǎn)及局限性：

因?yàn)槊總€(gè)砂質(zhì)鑄型只能澆注一次，獲得鑄件后鑄型即損壞，必須重新造型，所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低；

鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差；

鑄件易于產(chǎn)生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。

2. 熔模鑄造

用蠟料做模樣時(shí)，熔模鑄造又稱(chēng)"失蠟鑄造"。熔模鑄造通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無(wú)分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。由于模樣廣泛采用蠟質(zhì)材料來(lái)制造，故常將熔模鑄造稱(chēng)為“失蠟鑄造”。

可用熔模鑄造法生產(chǎn)的合金種類(lèi)有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。

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熔模鑄造工藝過(guò)程

優(yōu)點(diǎn)：

尺寸精度較高。一般可達(dá)CT4-6（砂型鑄造為CT10~13，壓鑄為CT5~7）；

可以提高金屬材料的利用率。熔模鑄造能顯著減少產(chǎn)品的成形表面和配合表面的加工量，節(jié)省加工臺(tái)時(shí)和刃具材料的消耗；

能最大限度地提高毛坯與零件之間的相似程度，為零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大方便。鑄造形狀復(fù)雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復(fù)雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還可以鑄造組合的、整體的鑄件；

不受合金材料的限制。熔模鑄造法可以鑄造碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、銅合金和鋁合金鑄件，還可以鑄造高溫合金、鎂合金、鈦合金以及貴金屬等材料的鑄件。對(duì)于難以鍛造、焊接和切削加工的合金材料，特別適宜于用精鑄方法鑄造；

生產(chǎn)靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)熔模鑄造既適用于大批量生產(chǎn)，也適用小批量生產(chǎn)甚至單件生產(chǎn)。

缺點(diǎn)及局限性：

鑄件尺寸不能太大工藝過(guò)程復(fù)雜鑄件冷卻速度慢。熔模鑄造在所有毛坯成形方法中，工藝最復(fù)雜，鑄件成本也很高，但是如果產(chǎn)品選擇得當(dāng)，零件設(shè)計(jì)合理，高昂的鑄造成本由于減少切削加工、裝配和節(jié)約金屬材料等方面而得到補(bǔ)償，則熔模鑄造具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

3. 壓鑄

壓鑄工藝原理是利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內(nèi)，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

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壓力鑄造 a) 合型澆注 b) 壓射 c) 開(kāi)型頂件

冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種基本方式。冷室壓鑄中金屬液由手工或自動(dòng)澆注裝置澆入壓室內(nèi)，然后壓射沖頭前進(jìn)，將金屬液壓入型腔。在熱室壓鑄工藝中，壓室垂直于坩堝內(nèi)，金屬液通過(guò)壓室上的進(jìn)料口自動(dòng)流入壓室。壓射沖頭向下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)金屬液通過(guò)鵝頸管進(jìn)入型腔。金屬液凝固后，壓鑄模具打開(kāi)，取出鑄件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。

 

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壓鑄工藝流程圖

優(yōu)點(diǎn)：

產(chǎn)品質(zhì)量好。鑄件尺寸精度高，一般相當(dāng)于6~7級(jí)，甚至可達(dá)4級(jí)；表面光潔度好，一般相當(dāng)于5~8級(jí)；強(qiáng)度和硬度較高，強(qiáng)度一般比砂型鑄造提高25~30%，但延伸率 降低約70%；尺寸穩(wěn)定，互換性好；可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件；

生產(chǎn)效率高。機(jī)器生產(chǎn)率高，例如國(guó)產(chǎn)JⅢ3型臥式冷空壓鑄機(jī)平均八小時(shí)可壓鑄600～700次，小型熱室壓鑄機(jī)平均每八小時(shí)可壓鑄3000~7000次；壓鑄型壽命長(zhǎng)，一付壓鑄型，壓鑄鐘合金，壽命可達(dá)幾十萬(wàn)次，甚至上百萬(wàn)次；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；

經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良。由于壓鑄件尺寸精確，表泛光潔等優(yōu)點(diǎn)。一般不再進(jìn)行機(jī)械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金屬利用率，又減少了大量的加工設(shè)備和工時(shí)；鑄件價(jià)格便易；可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬材料。既節(jié)省裝配工時(shí)又節(jié)省金屬。

缺點(diǎn)及局限性：

壓鑄時(shí)由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定，故采用一般壓鑄法，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進(jìn)行熱處理；

對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為困難；

高熔點(diǎn)合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低；

不宜小批量生產(chǎn)，其主要原因是壓鑄型制造成本高，壓鑄機(jī)生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。

4. 金屬型鑄造

又稱(chēng)硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次（幾百次到幾千次），又叫永久型鑄造。

金屬型的結(jié)構(gòu)

一般的，金屬型用鑄鐵和鑄鋼制成。鑄件的內(nèi)腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種，如水平分型、重直分型及復(fù)合分型。其中垂直分型便于開(kāi)設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件；水平分型多用來(lái)生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件；復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成，下半型為固定不動(dòng)的水平底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造。

金屬型鑄造型的工藝特點(diǎn)：金屬型的導(dǎo)熱速度快和無(wú)退讓性，使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外，金屬型反復(fù)經(jīng)受灼熱金屬液的沖刷，會(huì)降低使用壽命，為此應(yīng)采用以下輔助工藝措施。

預(yù)熱金屬型：澆注前預(yù)熱金屬型，可減緩鑄型的冷卻能力，有利于金屬液的充型及 鑄鐵的石墨化過(guò)程。生產(chǎn)鑄鐵件，金屬型預(yù)熱至250～350℃；生產(chǎn)有色金屬件預(yù)熱至100～250℃。

刷涂料：為保護(hù)金屬型和方便排氣，通常在金屬型表面噴刷耐火涂料層，以免金屬 型直接受金屬液沖蝕和熱作用。因?yàn)檎{(diào)整涂料層厚度可以改變鑄件各部分的冷卻速度，并有利于金屬型中的氣體排出。澆注不同的合金，應(yīng)噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件，應(yīng)噴刷由氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；對(duì)灰鑄鐵件則應(yīng)采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。

澆注：金屬型的導(dǎo)熱性強(qiáng)，因此采用金屬鑄型時(shí)，合金的澆注溫度應(yīng)比采用砂型高 出20～30℃。一般的，鋁合金為680℃～740℃；鑄鐵為1300℃～1370℃；錫青銅為1100～1150℃。薄壁件取上限，厚壁件取下限。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織。

開(kāi)型：開(kāi)型愈晚，鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用困難，而且鑄件易產(chǎn)生大 的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開(kāi)型時(shí)間為澆注后10～60秒。

優(yōu)點(diǎn)：

與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)：

復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時(shí)。

由于金屬型對(duì)鑄件的冷卻能力強(qiáng)，使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高。

鑄件的尺寸精度高，公差等級(jí)為IT12～I(xiàn)T14；表面粗糙度較低，Ra為6.3m。

金屬型鑄造不用砂或用砂少，改善了勞動(dòng)條件。

 

缺點(diǎn)及局限性：

金屬型的制造成本高、周期長(zhǎng)、工藝要求嚴(yán)格，不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)，如飛機(jī)、汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、摩托車(chē)等用的鋁活塞、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體及銅合金的軸瓦、軸套等。對(duì)黑色合金鑄件，也只限于形狀較簡(jiǎn)單的中、小鑄件。

5. 低壓鑄造

低壓鑄造是指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件的方法。

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低壓鑄造工藝原理圖：1—保溫室 2—坩堝 3—升液管 4—貯氣罐 5—鑄型

低壓鑄造的工作原理下圖所示。把熔煉好的金屬液倒入保溫坩堝，裝上密封蓋，升液導(dǎo)管使金屬液與鑄型相通，鎖緊鑄型，緩慢地向坩堝爐內(nèi)通入干燥的壓縮空氣，金屬液受氣體壓力的作用，由下而上沿著升液管和澆注系統(tǒng)充滿型腔，并在壓力下結(jié)晶，鑄件成型后撤去坩堝內(nèi)的壓力，升液管內(nèi)的金屬液降回到坩堝內(nèi)金屬液面。開(kāi)啟鑄型，取出鑄件。

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低壓鑄造示意圖

優(yōu)點(diǎn)：

澆注時(shí)金屬液的上升速度和結(jié)晶壓力可以調(diào)節(jié)，故可適用于各種不同鑄型(如金屬型、砂型等)，鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

采用底注式充型，金屬液充型平穩(wěn)，無(wú)飛濺現(xiàn)象，可避免卷入氣體及對(duì)型壁和型芯的沖刷，鑄件的氣孔、夾渣等缺陷少，提高了鑄件的合格率；

鑄件在壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光潔，力學(xué)性能較高，對(duì)于大薄壁件的鑄造尤為有利；

省去補(bǔ)縮冒口，金屬利用率提高到90%～98%；

勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)條件好，設(shè)備簡(jiǎn)易，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

缺點(diǎn)及局限性：

升液管壽命短，且在保溫過(guò)程中金屬液易氧化和產(chǎn)生夾渣。主要用來(lái)鑄造一些質(zhì)量要求高的鋁合金和鎂合金鑄件，如氣缸體、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機(jī)的鋁活塞等薄壁件。

6. 離心鑄造

離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

離心鑄造的分類(lèi)

根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸線在空間的位置，常見(jiàn)的離心鑄造可分為兩種：

臥式離心鑄造：鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于水平狀態(tài)或與水平線夾角很小（<4°）時(shí)的離心鑄造。

立式離心鑄造：鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于垂直狀態(tài)時(shí)的離心鑄造稱(chēng)為立式離心鑄造。

鑄型旋轉(zhuǎn)軸與水平線和垂直線都夾有較大角度的離心鑄造稱(chēng)為傾斜軸離心鑄造，但應(yīng)用很少。

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a)立式離心鑄造 b)立式離心澆注成形鑄件 c)臥式離心鑄造

1，16—澆包 2，14—鑄型 3，13—液體金屬 4—帶輪和帶 5—旋轉(zhuǎn)軸 6—鑄件 7—電動(dòng)機(jī)8—澆注系統(tǒng) 9—型腔 10—型芯 11—上型 12—下型 15—澆注槽 17—端蓋

優(yōu)點(diǎn)：

用離心鑄造生產(chǎn)空心旋轉(zhuǎn)體鑄件時(shí)，可省去型芯、澆注系統(tǒng)和冒口；

由于旋轉(zhuǎn)時(shí)液體金屬在所產(chǎn)生的離心力作用下，密度大的金屬被推往外壁，而密度小的氣體、熔渣向自由表面移動(dòng)，形成自外向內(nèi)的定向凝固，因此補(bǔ)縮條件好，鑄件組織致密，力學(xué)性能好；

便于澆注“雙金屬”軸套和軸瓦，如在鋼套內(nèi)鑲鑄一薄層銅襯套，可節(jié)省價(jià)格較貴的銅料；

充型能力好；

消除和減少澆注系統(tǒng)和冒口方面的消耗。

缺點(diǎn)及局限性：

鑄件內(nèi)自由表面粗糙，尺寸誤差大，品質(zhì)差；

不適用于密度偏析大的合金（如鉛青銅）及鋁、鎂等合金。

 

三、鑄造缺陷及其控制方法

鑄件缺陷種類(lèi)繁多，產(chǎn)生缺陷的原因也十分復(fù)雜。它不僅與鑄型工藝有關(guān)，而且還與鑄造合金的性制、合金的熔煉、造型材料的性能等一系列因素有關(guān)。因此，分析鑄件缺陷產(chǎn)生的原因時(shí)，要從具體情況出發(fā)，根據(jù)缺陷的特征、位置、采用的工藝和所用型砂等因素，進(jìn)行綜合分析，然后采取相應(yīng)的技術(shù)措施，防止和消除缺陷。

1. 澆不到

鑄件局部有殘缺、常出現(xiàn)在薄壁部位、離澆道最遠(yuǎn)部位或鑄件上部。殘缺的邊角圓滑光亮不粘砂。

產(chǎn)生原因：

澆注溫度低、澆注速度太慢或斷續(xù)澆注；

橫澆道、內(nèi)澆道截面積小；

鐵水成分中碳、硅含量過(guò)低；

型砂中水分、煤粉含量過(guò)多，發(fā)氣量大，或含泥量太高，透氣性不良；

上砂型高度不夠，鐵水壓力不足。

防止方法：

提高澆注溫度、加快澆注速度，防止斷續(xù)澆注；

加大橫澆道和內(nèi)澆道的截面積；

調(diào)整爐后配料，適當(dāng)提高碳、硅含量；

鑄型中加強(qiáng)排氣，減少型砂中的煤粉，有機(jī)物加入量；

增加上砂箱高度。

2. 未澆滿

鑄件上部殘缺，直澆道中鐵水的水平面與鑄件的鐵水水平面相平，邊部略呈圓形。

產(chǎn)生原因：

澆包中鐵水量不夠；

澆道狹小，澆注速度又過(guò)快，當(dāng)鐵水從澆口杯外溢時(shí)，操作者誤認(rèn)為鑄型已經(jīng)充滿，停澆過(guò)早。

防止方法：

正確估計(jì)澆包中的鐵水量；

對(duì)澆道狹小的鑄型，適當(dāng)放慢澆注速度，保證鑄型充滿。

3. 損傷

鑄件損傷斷缺。

產(chǎn)生原因：

鑄件落砂過(guò)于劇烈，或在搬運(yùn)過(guò)程中鑄件受到?jīng)_撞而損壞；

滾筒清理時(shí)，鑄件裝料不當(dāng)，鑄件的薄弱部分在翻滾時(shí)被碰斷；

冒口、冒口頸截面尺寸過(guò)大；冒口頸沒(méi)有做出敲斷面（ 凹槽）?；蚯贸凉裁翱诘姆椒ú徽_，使鑄件本體損傷缺肉。

防止方法：

鑄件在落砂清理和搬運(yùn)時(shí)，注意避免各種形式的過(guò)度沖撞、振擊，避免不合理的丟放；

滾筒清理時(shí)嚴(yán)格按工藝規(guī)程和要求進(jìn)行操作；

修改冒口和冒口頸尺寸，做出冒口頸敲斷面，正確掌握打澆冒口的方向。

4. 粘砂和表面粗糙

粘砂是一種鑄件表面缺陷，表現(xiàn)為鑄件表面粘附著難以清除的砂粒；如鑄件經(jīng)清除砂粒后出現(xiàn)凹凸不平的不光滑表面，稱(chēng)表面粗糙。

產(chǎn)生原因：

砂粒太粗、砂型緊實(shí)度不夠；

型砂中水分太高，使型砂不易緊實(shí)；

澆注速度太快、壓力過(guò)大、溫度過(guò)高；

型砂中煤粉太少；

模板烘溫過(guò)高，導(dǎo)致表面型砂干枯；或模板烘溫過(guò)低，型砂粘附在模板上。

防止方法：

在透氣性足夠的情況下，使用較細(xì)原砂，并適當(dāng)提高型砂緊實(shí)度；

保證型砂中穩(wěn)定的有效煤粉含量；

嚴(yán)格控制砂水分；

改進(jìn)澆注系統(tǒng)，改進(jìn)澆注操作、降低澆注溫度；

控制模板烘烤溫度，一般與型砂溫度相等或略高。

5. 砂眼

在鑄件內(nèi)部或表面充塞有型砂的孔眼。

產(chǎn)生原因：

型砂表面強(qiáng)度不夠；

模樣上無(wú)圓角或拔模斜度小導(dǎo)致鉤砂、鑄型損壞后沒(méi)修理或沒(méi)修理好就合箱；

砂型在澆注前放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，風(fēng)干后表面強(qiáng)度降低；

鑄型在合箱時(shí)或搬運(yùn)過(guò)程中損壞；

合箱時(shí)型內(nèi)浮砂未清除干凈，合箱后澆口杯沒(méi)蓋好，碎砂掉進(jìn)鑄型。

防止方法：

提高型砂中粘士含量、及時(shí)補(bǔ)加新砂，提高型砂表面強(qiáng)度；

模樣光潔度要高，并合理做出拔模斜度和鑄造圓角。損壞的鑄型要修好后再合箱；

縮短澆注前砂型的放置時(shí)間；

合箱或搬運(yùn)鑄型時(shí)要小心，避免損壞或掉入砂型腔砂粒；

合箱前清除型內(nèi)浮砂，并蓋好澆口。

6. 披縫和脹砂

披縫常出現(xiàn)在鑄件分型面處，是垂直于鑄件表面，且厚薄不均勻的薄片狀金屬突起物。脹砂是鑄件內(nèi)、外表面局部脹大，形成不規(guī)則的瘤狀金屬突起物。

產(chǎn)生原因：

緊實(shí)度不夠或不勻；

面砂強(qiáng)度不夠、或型砂水分過(guò)高；

液態(tài)金屬壓頭過(guò)大、澆注速度太快。

防止方法：

提高鑄型緊實(shí)度、避免局部過(guò)松；

調(diào)整混砂工藝、控制水分，提高型砂強(qiáng)度；

降低液態(tài)金屬的壓頭、降低澆注速度。

7. 抬箱

鑄件在分型面處有大面積的披縫，使鑄型外形尺寸發(fā)生變化。抬箱過(guò)大，造成跑火——鐵水自分型面外溢，嚴(yán)重時(shí)造成澆不足缺陷。

產(chǎn)生原因：

砂箱未緊固、壓鐵質(zhì)量不夠或去除壓鐵過(guò)早；

澆注過(guò)快，沖擊力過(guò)大；

模板翅曲。

防止方法：

增加壓鐵重量，特鐵水凝固后再去除壓鐵；

降低澆包位置，降低澆注速度；

修正模板。

8. 掉砂

鑄件表面上出現(xiàn)的塊狀金屬突起物，其外形與掉落的砂塊很相似。在鑄件其它部位，則往往出現(xiàn)砂眼或殘缺。

產(chǎn)生原因：

模樣上有深而小的凹槽，同于結(jié)構(gòu)特征或拔模斜度小，起模時(shí)將砂型帶壞或震裂；

緊實(shí)度不勻，鑄型局部強(qiáng)度不足；

合箱、搬運(yùn)鑄型時(shí)，不小心使鑄型局部砂塊掉落。

防止方法：

模樣拔模斜度要合適、表面光潔；

鑄型緊實(shí)度高且均勻；

合箱、搬運(yùn)過(guò)程中，操作小心。

9. 錯(cuò)型（錯(cuò)箱）

鑄件的一部分與另一部分在分型面的接縫處錯(cuò)開(kāi)，發(fā)生相對(duì)位移，使鑄件外形與圖紙不相符合。

產(chǎn)生原因：

模樣制作不良，上下模沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)或模樣變形；

砂箱或模板定位不準(zhǔn)確，或定位銷(xiāo)松動(dòng)；

擠壓造型機(jī)上零件磨損，例如正壓板下襯板、反壓板軸承的磨損等；

澆注時(shí)用的套箱變形，搬運(yùn)、圍箱時(shí)不注意，使上下鑄型發(fā)生位移。

防止方法：

加強(qiáng)模板的檢查和修理；

經(jīng)常檢查砂箱、模板的定位銷(xiāo)及銷(xiāo)孔、并合理地安裝；

檢查擠壓造型機(jī)的有關(guān)零件，及時(shí)調(diào)整，磨損大的要更換；

定期對(duì)套箱整形。脫箱后的鑄型在搬運(yùn)時(shí)要小心。在面澆注的砂型，應(yīng)該做一排砂型圍一排。

10. 灰口和麻點(diǎn)

鑄件斷口呈灰黑色或出現(xiàn)黑色小點(diǎn)，中心部位較多，邊部較少，金相觀察可見(jiàn)到片狀石墨。

產(chǎn)生原因：

鐵水化學(xué)成分不合要求，碳、硅含量過(guò)高；

爐前孕育的鉍加入澆包內(nèi)過(guò)早或過(guò)遲，或是鉍量不足。

防止方法：

正確選擇化學(xué)成分，合理配料，使鐵水中碳、硅量在規(guī)定范圍內(nèi)；

增加鉍的加入量并嚴(yán)格爐前孕育工藝。

11. 裂紋（熱裂、冷裂）

鑄件外部或內(nèi)部有穿透或不穿透的裂紋。熱裂時(shí)帶有暗色或黑色的氧化表面斷口外形曲折。冷裂是較干凈的脆性裂紋，斷口較平，具有金屬光澤或輕微的氧化色澤。

產(chǎn)生原因：

鐵水中碳、硅含苞欲放量過(guò)低，含硫量過(guò)高；

澆注溫度過(guò)高；

冒口頸過(guò)大、過(guò)短，造成局部過(guò)熱嚴(yán)重，或重口太小，補(bǔ)縮不好；

鑄件在清理、運(yùn)輸過(guò)程中，受沖擊過(guò)大。

防止方法：

控制鐵水化學(xué)成分在規(guī)定的范圍內(nèi)；

降低澆注溫度；

合理設(shè)計(jì)冒口系統(tǒng)；

鑄件在清理、運(yùn)輸過(guò)程中避免過(guò)度沖擊。

12. 氣孔

氣孔的孔壁光滑明亮，形狀有圓形、梨形和針狀，孔的尺寸有大有小，產(chǎn)生在鑄件表面或內(nèi)部。鑄件內(nèi)部的氣孔在敲碎后或機(jī)械加工時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。

產(chǎn)生原因：

小爐料潮濕、銹蝕嚴(yán)重或帶有油污，使鐵水含氣量太多、氧化嚴(yán)重；

出鐵孔、出鐵槽、爐襯、澆包襯未洪干；

澆注溫度較低，使氣體來(lái)不及上浮和逸出；

爐料中含鋁量較高，易造成氫氣孔；

砂型透氣性不好、型砂水分高、含煤粉或有機(jī)物較多，使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生大量氣體且不易排出。

防止方法：

爐料要妥善管理，表面要清潔；

爐缸、前爐、出鐵口、出鐵槽、澆包必須烘干；

提高澆注溫度；

不使用鋁量過(guò)高的廢鋼；

適當(dāng)降低型砂的水分、控制煤粉加入量，扎通氣孔等。

13. 縮松、疏松

分散、細(xì)小的縮孔，帶有樹(shù)枝關(guān)結(jié)晶的稱(chēng)縮松，比縮松更細(xì)小的稱(chēng)疏松。常出現(xiàn)在熱世部位。

產(chǎn)生原因：

鐵水中碳、硅含量過(guò)低，收縮大；

澆注速度太快、澆注溫度過(guò)高，使得液態(tài)收縮大；

澆注系統(tǒng)、冒口設(shè)計(jì)不當(dāng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)順序凝固；

冒口太小，補(bǔ)縮不充分。

防止方法：

控制鐵水的化學(xué)成分在規(guī)定范圍內(nèi)；

降低澆注速度和澆注溫度；

改進(jìn)澆冒口系統(tǒng)，利用順序凝固；

加大冒口體積，保證充分補(bǔ)縮。

14. 反白口

鑄件斷口內(nèi)部出現(xiàn)白口組織，邊緣部分出現(xiàn)灰口。

產(chǎn)生原因：

碳、硅含量較高的鐵水，含氫量過(guò)高；

爐料中帶入的鉻等白口形成元素過(guò)多；

元素偏析嚴(yán)重；

防止方法：

控制化學(xué)成分、碳、硅含量不宜過(guò)高；

爐襯、包襯要烘干；型砂水分不宜過(guò)高；

加強(qiáng)爐料管理，減少帶入白口化元素。

 

四、汽車(chē)鑄造新技術(shù)和新方向

1. 砂成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

潮模造型經(jīng)過(guò)手工緊實(shí)→震擊+壓實(shí)緊實(shí)→高壓+微震緊實(shí)→氣沖緊實(shí)→靜壓緊實(shí)幾個(gè)發(fā)展階段。靜壓造型技術(shù)實(shí)質(zhì)是“氣沖預(yù)緊實(shí)+壓實(shí)”。有以下優(yōu)點(diǎn)：鑄型輪廓清晰，表面硬度高且均勻，起模斜度小，型板利用率高，工藝裝備磨損小，鑄型表面光潔度高，鑄型型廢率低。因此，是目前最新、最先進(jìn)的造型工藝，并已成為當(dāng)今的主流緊實(shí)工藝。

 

當(dāng)前，國(guó)外比較有名的制造靜壓造型設(shè)備的廠家有德國(guó)的 KW公司、HWS公司和意大利薩威力公司。國(guó)內(nèi)汽車(chē)鑄造廠家大都選用HWS公司或KW公司制造的設(shè)備，如一汽鑄造公司、東風(fēng)汽車(chē)鑄造廠、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、山西三聯(lián)、廣西玉柴、無(wú)錫柴油機(jī)廠等。

2. 近凈形技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

鑄造成形工藝

消失模鑄造也稱(chēng)氣化模鑄造、實(shí)型鑄造、無(wú)型腔鑄造，被鑄造界譽(yù)之為“21世紀(jì)的鑄造新技術(shù)”、“鑄造的綠色工程”。該工藝的方法是采用無(wú)粘結(jié)劑干砂加抽真空技術(shù)。我國(guó)有一百多家企業(yè)用該工藝生產(chǎn)箱體類(lèi)、管件閥體類(lèi)、耐熱耐磨合金鋼類(lèi)等三大類(lèi)鑄件，總產(chǎn)量超過(guò)10萬(wàn)t。今后，該工藝將大量采用快速制造技術(shù)和模擬仿真技術(shù)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，實(shí)現(xiàn)鑄件的快捷生產(chǎn)。

熔模精密鑄造成形型工藝

熔模精密鑄造工藝有水玻璃制殼工藝、復(fù)合制殼工藝、硅溶膠制殼工藝。汽車(chē)產(chǎn)品材料有碳素鋼、合金鋼、有色合金與球墨鑄鐵。國(guó)外有高合金鋼、超合金材料。熔煉設(shè)備國(guó)內(nèi)采用普通、快速中頻爐；國(guó)外采用真空爐、翻轉(zhuǎn)爐、高頻爐技術(shù)。熔模精密鑄造技術(shù)成型工藝將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是產(chǎn)品離商品越來(lái)越近，傳統(tǒng)的精鑄件只作為毛坯，已經(jīng)不適應(yīng)市場(chǎng)的快速應(yīng)變；產(chǎn)品的復(fù)雜程度和質(zhì)量檔次越來(lái)越高；研發(fā)手段越來(lái)越強(qiáng)，化協(xié)作開(kāi)始顯現(xiàn)，CAD、CAM、CAE的應(yīng)用成為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主要技術(shù)。

3. 制芯技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)外汽車(chē)鑄造制芯有三種制芯工藝，在現(xiàn)代汽車(chē)鑄造中常并行采用的主要工藝 有熱芯盒制芯、殼芯制芯、冷芯盒制芯等，傳統(tǒng)的合脂或油砂制芯已被淘汰。

制芯工藝技術(shù)有以冷芯盒技術(shù)為主的發(fā)展趨勢(shì)。一汽鑄造公司、東風(fēng)汽車(chē)鑄造廠、上海圣德曼鑄造公司、華東泰克西、山西國(guó)際鑄造公司等均采用冷芯盒制芯技術(shù)。

4. 鑄鐵熔煉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)外鑄鐵熔煉技術(shù)有兩種主要方式：一是采用大型熱風(fēng)除塵沖天爐與工頻保溫爐雙聯(lián)熔煉工藝；二是采用中頻感應(yīng)電爐熔煉工藝技術(shù)。

美國(guó)因達(dá)公司和彼樂(lè)公司生產(chǎn)的中頻爐技術(shù)開(kāi)始越來(lái)越受到重視，該技術(shù)日益成熟，其清潔、環(huán)保、節(jié)能、高效、安全的優(yōu)勢(shì)突出，是今后發(fā)展的方向。一汽鑄造公司、東風(fēng)汽公司采用因達(dá)公司和彼樂(lè)公司生產(chǎn)的中頻爐和保溫爐技術(shù)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的球化劑、孕育劑、蠕化劑和其他各種添加劑產(chǎn)品，形成商品化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化。

5. 合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形技術(shù)

鋁合金是汽車(chē)上應(yīng)用最快和最廣的輕金屬，因?yàn)殇X合金本身的性能已經(jīng)達(dá)到質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的要求。最初，鋁合金僅用于一些不受沖擊的部件。后來(lái)，通過(guò)強(qiáng)化合金元素，鋁合金的強(qiáng)度大大提高，由于質(zhì)輕、散熱性好等特性，可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣缸體、氣缸蓋在惡劣環(huán)境下工作的要求。鋁合金氣缸體、氣缸蓋壓鑄成形核心技術(shù)可以提高凈化、精練、細(xì)化、變質(zhì)等材質(zhì)質(zhì)量控制，使得鋁鑄件質(zhì)量達(dá)到一致性和穩(wěn)定性。

隨著我國(guó)汽車(chē)業(yè)的發(fā)展，特別是家用轎車(chē)的快速增加和汽車(chē)部件出口的增大，汽車(chē)鋁鑄件將有很大的增長(zhǎng)。鋁氣缸蓋成形工藝主要有兩種，一是以歐美為代表的重力鑄造成型工藝，上海皮爾博格、南京泰克西等公司，選用意大利法塔公司重力鑄造機(jī)生產(chǎn)鋁氣缸蓋。二是以日韓為代表的低壓鑄造成型工藝，東風(fēng)日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)分公司鋁壓鑄車(chē)間、廣東肇慶鑄造公司、天津豐田鑄造公司，選用日本新東等公司低壓鑄造機(jī)生產(chǎn)鋁氣缸蓋。

6. 半固態(tài)壓鑄成型技術(shù)

半固態(tài)技術(shù)發(fā)源于美國(guó)，因此在美國(guó)這一技術(shù)已經(jīng)基本成熟，處于全球領(lǐng)先地位，被稱(chēng)之為21世紀(jì)最有前途的材料成形加工工藝。Alumax公司率先將該技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，生產(chǎn)的鋁合金汽車(chē)制動(dòng)總泵體毛坯尺寸接近零件尺寸，加工量占鑄件質(zhì)量的13%，同樣的金屬型鑄件的加工余量則占鑄件質(zhì)量的40%。20世紀(jì)80年代以來(lái)，歐洲等國(guó)在半固態(tài)應(yīng)用方面作了大量研究和應(yīng)用工作。

7. 鑄鐵材質(zhì)的發(fā)展趨勢(shì)

薄壁高強(qiáng)度灰鑄鐵件技術(shù)

灰鑄鐵件在汽車(chē)上大量應(yīng)用，由于該材料具有低的成本和良好的鑄造性能優(yōu)勢(shì)。隨著汽車(chē)技術(shù)輕量化要求，灰鑄鐵的增長(zhǎng)和發(fā)展將受到一定的影響，因此加強(qiáng)薄壁高強(qiáng)度氣缸體、氣缸蓋鑄件技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將是發(fā)展趨勢(shì)。

蠕墨鑄鐵技術(shù)

蠕墨鑄鐵具有球墨鑄鐵的強(qiáng)度，與灰鑄鐵相比又有類(lèi)似的防振、導(dǎo)熱能力及鑄造性能，有好的塑性和耐熱疲勞性能，可以解決大馬力氣缸蓋的熱疲勞裂紋問(wèn)題。蠕墨鑄鐵廣泛應(yīng)用的巨大潛在市場(chǎng)是在汽車(chē)業(yè)，其主要產(chǎn)品則是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體和大功率柴油機(jī)氣缸蓋鑄件。隨著汽車(chē)輕量化和比功率（kW/排量）的提高，氣缸體和氣缸蓋的工作溫度越來(lái)越高，許多部位的工作溫度超過(guò)200 ℃，在此溫度下，鋁合金的強(qiáng)度大幅度下降，而蠕鐵則具有很大的優(yōu)勢(shì)。

球墨鑄鐵技術(shù)

球墨鑄鐵由于其高強(qiáng)度、高韌性和低價(jià)格，所以在汽車(chē)市場(chǎng)上仍有很大發(fā)展。汽車(chē)鑄造業(yè)球鐵主要有4類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)工藝的發(fā)展趨勢(shì)。一是鑄態(tài)珠光體、高強(qiáng)度的載貨車(chē)和轎車(chē)曲軸，鑄態(tài)鐵素體、高伸長(zhǎng)率的汽車(chē)排氣管和橋殼底盤(pán)類(lèi)鑄件；二是保安類(lèi)鑄件，鑄態(tài)生產(chǎn)轎車(chē)轉(zhuǎn)向節(jié)；三是耐熱球鐵件，高硅鉬、中硅鉬、高鎳球鐵，該材質(zhì)生產(chǎn)的排氣管件；四是奧貝球鐵，主要用于生產(chǎn)曲軸等產(chǎn)品。除上述外，汽車(chē)鑄造廠已經(jīng)生產(chǎn)出鑄態(tài)球鐵冷激凸輪軸。

8. 鑄造過(guò)程計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著汽車(chē)鑄造技術(shù)的快速發(fā)展，為縮短鑄件生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和降低新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，采用快速原型技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真模擬、三維建模、數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣。快速原型技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品試制用的模樣及熔模鑄造的蠟?zāi)Ｍ猓€可以制做酚醛樹(shù)脂殼型、殼芯，可以直接用來(lái)裝配成砂型。模擬造型過(guò)程正在成為國(guó)際汽車(chē)鑄造關(guān)注的前沿領(lǐng)域之一。應(yīng)用Magma、華鑄軟件對(duì)新產(chǎn)品的鑄件充型、凝固的溫度場(chǎng)和流動(dòng)場(chǎng)模擬分析處理，預(yù)測(cè)和分析鑄件的缺陷。

9. 鑄造檢測(cè)技術(shù)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣，對(duì)重要件時(shí)常采用熒光磁粉檢測(cè)表面裂紋；采用超聲波或音頻檢測(cè)球鐵的球化率；渦流檢測(cè)鑄件的基體組織（珠光體含量）。為滿足重要件檢測(cè)的要求，有的將上述三項(xiàng)檢測(cè)儀器組合成一條自動(dòng)檢測(cè)線。

10. 綠色鑄造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

“綠色鑄造”是使鑄造產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源效率最高。鑄造行業(yè)歷來(lái)被認(rèn)為是高能耗、高污染的行業(yè)，要不斷開(kāi)發(fā)新的節(jié)能、清潔、低排放、低污染的鑄造材料以投入生產(chǎn)使用。