低差压砂型铸造培训讲义

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6错箱 铸件较高的壳体内芯一般整体做出，而外型由砂箱叠 箱组成，如果操作不当合箱后就会出现错箱，而错箱容易致 使壳体铸件外圆加工余量不足。错箱情况分为两种，一种是 整体错箱，如图一所示：单个砂箱整体偏向一侧，导致砂箱 轴心与砂芯轴心不同轴且轴心处于平行状态，这时铸件整体
壁厚差都比较大；第二种是偏差错箱，如图二所示：砂箱与
来分析讨论操作者在操作过程中需要注意的事项和要点：
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1疏松 疏松的特征铸件断面上有分散或细小的缩孔，有时借 助放大镜，甚至显微镜才能发现，称为缩松。铝液在凝固时 形成晶核并长大，枝晶长成骨架，把未凝固的最后铝液分割
成孤立小熔池，使这些小熔池铝液凝固时的体收缩导致的体
积亏损难于得到补偿，结果形成许多细小而分散的小孔，即 缩松。疏松是铸造工作者最常见也最难解决的缺陷，由于液 态金属在凝固的同时伴随着体收缩和线收缩，因此工艺设计 和生产操作不当都会导致铸件内部形成疏松缺陷，解决疏松
缺陷重点考虑以下几方面：
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1.1工艺设计

工艺设计时考虑铸件从上到下、从距离缝隙浇道最
远端到缝隙浇道顺序凝固的原则。同时保证合金在浇注系 统内由缝隙浇道（内浇道）、过度浇道、横浇道到连接升 液管口的直浇道顺序凝固。这样可以保证铸件补缩通道畅 通，压力能够传递，充分发挥压差铸造压力补缩的优势。 在操作时可以采取设置冷铁调节铸件局部凝固速度，增设 缝隙浇道缩短铸件在凝固时补缩距离等具体工艺措施。
3气孔 气孔的特征是在铸件表面和内部存在有孔洞，呈圆形、 椭圆或不规则形，有时由多个孔组成气孔群。孔内无其它物 质存在，大多表面较光滑，这种缺陷称气孔缺陷。气孔的种 类较多，有时弥散分布在铸件各处，有时只有个别部位有气 孔。在铸件表皮下有气孔，又称为皮下气孔，一般呈泪滴状， 经机械加工后才会发现。
砂芯的轴心成一定的角度，此时砂箱上平面铸件壁厚经过调 整后比较均匀，但下平面铸件壁厚差大。 勤奋敬业 追求卓越
砂芯
铸件
铸型
图 一 ：整 箱 错 箱
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6.1整体错箱 造成砂箱整体错箱通常为在壁厚调整后砂箱未紧固前 砂箱吊运过程中两侧钢丝绳对砂箱的作用力不均致使砂箱 移动，采用平衡吊吊运让钢丝绳垂直于箱柄而不接触砂箱 可避免错箱。在造型和合箱时采用金属定位销定位即能省 掉壁厚调整工序，又可杜绝此类错箱缺陷，此方法虽好但 对砂箱质量要求极为严格，增加了铸件生产成本，在能够 保证加工余量时我公司基本选用通用砂箱，因此很少采用 金属定位销定位方法。
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1.2金属液的质量 金属液的质量对铸件疏松缺陷影响非常大，若金属液
的质量较差，氧化夹杂严重会使金属液粘度增大，不利于
铸件补缩，而且两个相邻的氧化膜为形成初期裂纹提供位 置和机会，凝固时补缩不足，会在这些区域形成微缩松， 即氧化膜容易形成疏松源。因此在金属炉料选用尽量使用 纯净度高的原材料，少用回炉料，杜绝使用坩埚最底部的
1974年举办的展览会上展出了能生产出达100Kg的复杂铝合
金铸件的差压设备，标志着差压铸造工艺已经成熟。 勤奋敬业 追求卓越
随着国内制造业水平的提高，差压铸造主机设备的性
能也将得到提高，并朝着多用化、专业化、标准化的方向
发展。差压铸造过程控制系统经历了模拟调节器，数字PID 控制发展阶段，正在向智能控制和混合智能控制的方向发 展，控制系统由最初的手动阀门，眼睛观测仪表演变到计 算机程序控制，各种电磁阀、数字组合阀以及各种温度传
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差压铸造方法生产的铸件缩孔一般出现在缝隙浇道根部， 这种情况首先要检查炉底水是否充足，其次要检查升液管是 否漏气，再次检查升液管口烘烤温度是否过低，管口过早凝
结使补缩压力不能顺利传递也会造成铸件缩孔，最后检查铸
件保压时间，保压时间短铸件未完全凝固前金属液回流也是 形成铸件缩孔缺陷的重要因素。
涂料时对此处多刷一遍涂料以增加紧实度和表面强度；
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⑶清理干净陶瓷过滤网处的浮砂，陶瓷过滤网虽能有效去除
金属液的氧化夹杂，但在安放固定时容易造成该处铸型产
生浮砂，在合箱前要特别注意将此处浮砂清理干净； ⑷在合箱前认真清理型腔，吹净表面浮砂，铸型若局部起皮 必须认真清理，重新修补、刷涂料、烘烤，合箱过程中特 别注意砂型磕碰、摩擦引起掉砂。
“溶”，其次要设计合理的工艺来防止针孔缺陷产生。
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2.1降低金属液中气体的含量 炉料熔化前进行喷砂、烘烤，去除炉料表面的油污、水分 和有机物，减少熔炼过程中的油污、水分和有机物在高温下反 应产生的氢原子进入金属液中；在加入炉料之前对熔化炉和熔 炼工具进行预热，使炉中的水分充分蒸干，控制金属液熔炼和 处理过程中的温度使之不要过高，避免金属液与水汽发生剧烈 反应；在熔炼处理过程中尽量避免对金属液的搅拌。熔炼后的 金属液加覆盖剂，防止金属液与空气进行接触；浇注前对金属 液进行精炼，去除已经溶入金属液内部的气体，除气后立即扒 渣、浇注，不可停留过久，防止再吸气；给定合理的铸造工艺 参数，应避免金属液在升液和浇注过程中浇道和型腔中产生紊 流、翻腾、飞溅等，以保证金属液熔体的平稳传输。
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铸件出现气孔缺陷要根据具体情况来判断形成原因和制定 相应解决措施。若气孔较大、连续出现气孔缺陷的铸件浇注日
期比较接近，首先要检查升液管是否漏气，升液管经过多次使
用、长时间浸泡在金属液中会被腐蚀，局部位置腐蚀过快就会 形成凹坑，随着腐蚀时间的延长凹坑越来越深直至漏气。在日 常操作中初次使用的升液管和使用时间较长的升液管在使用前 必须经过认真检查，发现凹坑及时更换；
炉底水回收锭。熔炼过程中尽可能减少金属液的搅动，充
分进行除气、排渣。 勤奋敬业 追求卓越
1.3工艺参数选择 在满足铸型充满的情况下，充型速度宜选择下限，
这样既可以避免充气时产生紊流、飞溅造成氧化夹杂，
又能增加金属液对浇道的烘烤时间，调整铸件凝固速度， 强化顺序凝固效果；增压压差要大，因为加压凝固能够 强化合金凝固期间补缩能力，从而充填枝晶间的微缩孔， 但选择增压压力也不是越大越好还要充分考虑到铸件变
(5)差压铸造空气密度大导热速度快，因此可减少凝固 时间20越
(1)压力下结晶使气体以非气孔的形式残存在金属液中，这 对在较高温度下工作的零件的尺寸稳定性及强度均有不良影 响; (2)铸型内反压力较大影响液态金属的填充能力，铝液表
面形成的氧化膜不仅要带入铸型中而且由于它的存在使铝液
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若气孔存在于铸件表面特别是存在于与金属冷铁接触面 位置，则为冷铁表面存在油污或浇注前冷铁表面烘烤不干，因
此冷铁使用前要经过喷砂处理，浇注前要对冷铁表面进行均匀
烘烤，生产过程中冷铁激冷面面积过大通常在激冷面钻φ5-φ8 的小通孔，然后用型砂将小通孔密封，用来增强冷铁激冷面在 浇注时的排气能力。另外铸型烘烤不干和浇注速度过快也会形 成气孔影响铸件质量；树脂砂发气量大，开设砂芯向外引气气
的铝液冲刷力作用下，砂粒间结合力弱，砂粒也会被冲刷下来， 砂眼是砂型铸造方法最常见的缺陷之一 ，而砂型差压铸造更容 易引起砂眼缺陷。解决砂眼缺陷应注意从以下几方面入手 ： 勤奋敬业 追求卓越
⑴差压铸造浇道多、金属液流程长并且对铸型冲刷力大，因此
浇注时在满足充满型腔条件下浇注速度越慢越好；
⑵在造型过程中注意缝隙浇道与铸件之间拐角处的型砂紧实度， 此处在造型时空间狭小，型砂流动性差，紧实度低，要单独用 手舂对此处进行舂砂，修型时采用圆角过渡避免出现尖角，刷
道措施对于避免铸件产生气孔也非常必要。
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4砂眼
砂眼的特征是铸件表面或内部包容着砂粒的孔穴，称之为 砂眼缺陷，铸件表面的砂眼，清理时砂粒脱落而留下孔穴。坭 芯的紧实度和砂粒间的结合力是影响砂眼的重要因素。坭芯的 紧实度不足，砂粒间的孔隙大，铝液就易于钻入；砂粒间结合
力弱，钻入砂粒间的铝液就会把砂粒挤出来形成砂眼。在流动
感器的使用，使得信号采集处理，操作控制、反馈补偿更
加准确及时，控制精度更高。 勤奋敬业 追求卓越
差压铸造的工作原理是将铸型和坩埚分别置于主体部分 的上下两个互相隔绝又可相互连通的密闭压力筒内；经密封后 ，在上下筒体内通入预定压力的干燥气体介质，达到平衡后，
采用一定的方法（减压法或增压法）使下筒的压力比上筒的压
形及粘砂、跑火等其它因素。
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2针孔 从理论上讲，原子氢在铝液中溶解与系统压力有关，采用 差压铸造工艺时，金属液是在压力下充型、压力下结晶，因此
氢在铝液中的溶解度增大，加上在压力下金属凝固速度提高，
合金凝固时[H]来不及析出而以原子态存在于铸件内，从而使 针孔大大减少。但是工艺及过程控制不当也会形成针孔缺陷。 解决针孔问题首先从两个途径来采取措施：一是降低金属液中 原始气体的含量，即“防”和“排”；二是阻止气体析出，即
大其冷却速度。
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2.3设计合理的铸造工艺 做好“防”、“排”、“溶”的同时我们还要充分考虑工 艺设计对针孔的影响。工艺设计不合理会导致液体补缩通道过 早“冻结”，这样使压力不能顺序传递，因此最后凝固部分的
金属液实际上处在自由凝固状态，随着温度的降低，气体在金
属液中的溶解度急剧下降，原子氢析出变成分子氢而形成针孔。 因此在工艺设计时冷铁的尺寸、材料选择要适当，激冷作用不 宜过强，以免阻隔了差压铸造中压力传递的通道，使得压力无 法传递，随着凝固的进行铸件局部形成孤岛，在孤岛区富集的 氢会析出聚集。 勤奋敬业 追求卓越
表面张力大大提高，影响对铸型薄壁部位的充填; (3)高密度空气导热系数大，尤其是金属模具同步进气时 降温严重，影响液态金属的充填。 勤奋敬业 追求卓越
一般采用粘土砂干型、二氧化碳硬化树脂砂内芯、差 压铸造工艺生产。浇注出来的铸件经常会出现疏松、针孔
、气孔、缩孔、等铸造缺陷。
下面就以这些压差铸造过程经常遇到的铸造缺陷为例