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1、消失模铸铁件的皱皮缺陷研究第16卷第1期2006年3月洛阳工业高等专科学校JournalofLuoyangTechnologyCollegeVOI.I6N0.IMar.2006消失模铸铁件的皱皮缺陷研究朱春熙，邱晓嘉，韩静（洛阳工业高等专科学校涧南洛阳471003）摘要:从消失模铸铁件表面产生皱皮缺陷的机理入手，残留固和碳，残留液和表面张力收缩和液态金展脉动式的流动过程均可引起皱皮缺陷，而模样气化不完全是铸铁件产生皱皮缺陷的根本原因•分析了影响铸铁件产生皱皮的几种主要因素:模样材料，合金的成分，浇注的温度和速度，浇注系统形式,涂料和型砂
2、的透气性及铸件本身形状影响等•据此提出防止皱皮缺陷应该采取的措施.关键词:消失模:皱皮缺陷;铸铁;机理屮图分类号:TG21+3文献标识码:A文章编号:1008-8814（2006）01—0016-03使用消失模牛产铸件，铸铁件的含碳量接近于饱和，气相和铸件之间碳的浓度梯度很小，气相中的游离碳不易迁移扩散到铸件表面•因此浇注铸铁件时很少产生表面增碳.对铸铁件来说，表而皴皮是最常见缺陷•因为游离碳不容易渗入铸件表层，而是沉积在铸件和铸型的表面•这些高温碳局部堆积过多，引起铸件表面粗糙，这就是皱皮缺陷•如图1所示a）波纹状皱皮b）滴瘤状皱皮e
3、）冷隔状皴皮d）夹渣状皱皮图1皱皮缺陷皱皮缺陷按外观可分为:波纹状皱皮，滴瘤状皱皮，冷隔状皱皮和夹渣状皱皮，一般波纹状皱皮深度较浅，而后三种较深.其深度轻者0」〜1mm,严莺的达10mm左右….这类缺陷表而常覆盖有轻质发亮的碳薄片，在缺陷的凹陷处充满有烟黑，碳,为表面碳缺陷•皱皮缺陷常出现在金属液最后流到部位或液流的”冷端啷位.1皱皮缺陷的产牛机理皱皮的产生是一个复杂的过程，涉及模型的受热分收稿日期:2005.11-18作者简介:朱春熙（1972—）.男，湖北武汉人，硕士，主要从事铸造自动化方面的研究工作.解，液态金属释放热量降温以及模
4、型的分解产物与铸型和液态金属的相互作用等.浇注时,EPS模型和金屈液接触，分解成气态，液态和固态三种成分•气相主要由CO,CO:,H2,甲烷和苯乙烯及其衍生物组成;液相主要由苯，甲苯，苯乙烯和玻璃态聚苯乙烯等液态炷基组成;固相主要由聚苯乙烯热解形成的光亮碳和焦状残留物组.1）金屈液面与铸型间的残留I古I相碳形成皱皮缺陷'固相屮的光亮碳与气相，液相形成熔胶黏着状，液相也会以定速度分解形成二次气相和固相•液态中的二聚物，三聚物及再聚合物往往会出现一种粘稠的沥青状液体.这种液态分解物残留在涂层内侧，一部分被涂层吸收，一部分在铸件与涂层Z间形成
5、薄膜，这部分薄膜在还原（CO）气氛下形成细片状或皮屑状的结晶残碳,即形成了皱皮•其中部分聚集在铸件表面，并呈不规则的粗粒状,形成滴瘤状皱皮夹渣状皱皮即主要是在浇注过程中，金属液内卷入未及气化的聚苯乙烯固态产物，在铸件冷却凝固后这些烟黑状碳灰夹杂在铸件的表面形成不规则夹渣状皱皮缺陷.2）金属液流的”冷端”部位，残留液相由于表面张力收缩形成皱皮缺陷EPS在产生裂解产物或焦油状残渣的过程中，软化收缩，使原来泡沫塑料中很薄的蜂窝状组织隔膜增厚好几千倍，破坏了泡沫状组织，形成很厚的硬膜.这种液态状或硬膜状的聚苯乙烯残渣呈玻璃态漂浮在金属液面上或粘
6、附在铸型型壁上【31.于是，这些在边界J:保持下来的液态EPS,在铁水冷凝过程中来不及气化，因表面张力与铁水不同，引起收缩，在金属液冷却凝固后使它形成不连续的波纹状皱皮缺陷和冷隔状皱皮.3）脉动式的流动过程产生皱皮缺陷EPS和液态金属接触后迅速气化，产牛大量的气体•在浇注初期•金属压头较大，液态金属充型顺利•但是随着浇注进行•由于涂料和铸型透气性一定，气隙处的压力逐渐增大，这样，必然在某一时刻金属压头与气隙处压力达到平衡，此瞬问金属流动受阻•当气体逸岀部分后，气隙压力下降,液态金第1期朱春熙等消失模铸铁件的皱皮缺陷研究17属重新流动，直
7、到下一次平衡.如此反复,即是脉动式的流动如图2所示,a）为金属液压头与气隙压力平衡.金属液瞬间停止流动状态,b）为气隙压力下降,金属继续流动状态.在浇注系统的末端，如果金属液前端温度低于液相线温度，在停止流动的瞬间，液态金屈前端将凝I古I产生一层薄壳，随后恢复继续流动，薄壳被金属液冲破，同时被挤向型壁•由于此薄壳已有一•定强度，不能完全与型壁贴合,冷却后即形成波纹状皱皮.词（a）（b）1•液态金属2.凝固薄壳3•气隙4.液相产物5.EPS图2脉动式流动产牛皱皮对于灰铸铁,在温度1150°C〜1170”C时，产生波纹状皴皮缺陷•可以看出,
8、皴皮产生于温度低于液相线而略高于共晶温度范围，此时，金属液已不能重熔表层薄壳.由此可知，皱皮的产生与金属液停止流动时刻的温度分布有关，可以证明上面机理的作用，普通砂型铸造发牛皱皮时,也有类似机理存在.不过，
