消失模与V法的主要缺陷与应对措施

（一） 铸造工业网 昨天

中国铸造科工贸消失模与V法技术培训中心   张玉芳

摘  要：消失模与V法共同出现的质量问题及解决方法.

关键词：消失模与v法质量控制

解决方法：

① 降低原材料S、P含量，达到铸造标准，即S≤0.04以下，P≤0.03以下

② 提高涂料透气性，以桂林5号为例：

铸钢件以100～200目石英砂比例为妥，砂粒之间间隙是透气之根本

③ 白模质量控制在4～16kg之间，以便在高温下气化，顺利排出产生废气，减少碳渣产生。

④ 增加气流量，就增加真空泵功率。气压≠气流量，气流量和气化速度对等或略大于气化量，就不容易产生气孔。

消失模与V法铸造存在的主要问题之表现、原因与解决方法

主要存在的问题有以下几点：

1、 气孔：

产生的主要原因：

① 原材料——S、P含量较高

② 涂料透气性差

③ 白模质量太重，气化速度慢

④ 负压气流量小

⑤ 浇注温度偏低

适当提高浇注温度，消失模气化时吸收一定温度，在热幅射作用下逐渐气化，提高浇注温度同时可适当解决掉一定气孔，能得到致密铸件。

铸铁件一般浇注温度1450～1480℃为佳，铸钢件1600～1650℃为佳。

⑥ 浇冒系统设置不合理

合理的浇冒系统是保证铸件质量的前提，对于每一个不同的铸件要一定设置合理的浇冒系统，能立铸件勿卧放置，即要照顾铸件补缩又要防止气孔产生。

⑦ 脱氧不良

脱氧不良直接导致气孔产生。氧化的金属液会产生多如牛毛的气孔，白模本身是碳氢化合物氧化的金属液在氧的作用下产生细微的水珠从而气化速度放慢，细微的水气伴随金属液进入型腔，气体来不及排出，金属液达到凝固状态，从而产生较多集中在一起气孔，在铸件表面、内部都有大量渣气，所以高温脱氧以防气孔产生，低温氧化千万不能浇注。

⑧ 型砂粉尘太多，型砂透气性差

型砂中的粉尘极大地影响型砂透气性，白模气化不能被及时抽走，气孔渣孔、碳气混合物会聚集在铸件表面，大大影响产品质量，铸件甚至报废。

2、 粘砂

原因：

① 涂料太薄，浇注温度偏高

② 负压太大，气流量小

③ 浇注速度太快，冲刷太猛

④ 涂料耐火强度差

解决方法：

① 铸铁件，涂料厚度一般为1.5～2.5mm，太厚影响透气性，太薄容易粘砂

铸钢件在2.0～3.0mm之间，所用骨料不同看铸件材质，浇注温度合理范围铸件所需的合理温度内。

② 负压太大时，极易把金属液抽出涂料层形成铁砂混合物，加大气流量减小负压值：

铸铁件：0.04～0.06MPa，铸钢件0.05～0.07MPa。

③ 合理的浇注速度，浇包与浇口杯的距离不要太高，以免高压力形成的冲刷造成物理粘砂。

④ 提高涂料耐火强度，即涂料骨料的选择，铸铁件可选内部石墨粉，外部石英粉，铸钢件可用：第一层桂林6号，第二、三层桂林5号加石英粉

3、 冲砂

原因：

1、 涂料太薄，浇注速度太快

2、 浇道不合理

3、 气流量不均匀

4、 振实台激振力不匀，局部小

5、 砂紧实度不均匀

解决方法：

① 涂料薄，不抗冲刷，涂料被冲砂料更容易被冲走，整个型腔一塌糊涂，加之太快的浇注速度，虽然没塌箱，整个铸件也报废。抗冲刷，涂料合理厚度，适当浇注速度，才能保证产品质量。

② 合理浇注的浇道，不仅有利于金属液流畅及时气化白模，充满整个型腔，得到高质量铸件。

③ 真空气流量不能忽大忽小，影响铁水在型腔内波动，造成冲砂。

④ 振幅不均，造成型砂在砂箱中硬度不同，使金属液在型腔中渗透在最软的部位，随着金属液上升，渗透部位砂粒会随金属液上浮，造成冲砂，振动台乃重中之重，均匀的振幅合理的振动时间，以减少或杜绝冲砂。

⑤ 砂紧实度不够，即振动时间短，砂箱内型砂在真空作用下处于波动状态，更不能振动浇注，型砂一定要振实，以防冲砂。

4、 塌砂——俗称“塌箱”

原因：

① 气流量小，瞬间气压高

② 振实不均匀

③ 浇注间歇

④ 漏气、外部气压抵消内部负压

⑤ 涂层不均匀

解决方法：

① 合理气流量，根据铸件大小体积不同，确定瞬间气压与流量

② 振实台的振幅保持在1～1.5mm之间，振幅均匀，三维振实相同，使整个型腔形成一体。

③ 浇注要稳、准，不能产生间歇，否则带进去气体会抵消负压，形成塌箱。

④ 漏气一是要防止，上层封闭膜压好盖砂，以防溅出铁液烧穿塑料膜产生漏气，产生塌箱。

⑤ 涂料层要均匀，不能局部太薄太厚，给金属液渗入也会形成塌箱。

5、 夹砂

原因：

① 铁砂混合物    ② 白点、黑点    ③ 表面砂斑

解决方法：

① 浇口杯与白模接壤处封闭好以防冲砂，形成局部夹砂。

② 夹砂在加工处会形成白点，石英砂做型砂，在冲入型腔很难溶化，形成白点。气化不良的残留物会形成黑点，夹砂的形成与浇口杯有很大关系。

③ 表面砂斑是局部涂料太薄，没有形成冲砂，形成了砂斑，造成表面质量不美观，也属夹砂。

6、 砂眼

砂眼的形成：

1、 挡渣不力

2、 金属液化学成分没完全溶化

3、 冲砂

4、 浇注进渣

解决方法：

① 在浇注中，渣尽量排除

② 在金属液中有一部分化学元素在温度低时没有完全溶化，出炉时在铁水包内呈游离状态，注入型腔后，随着固相产生，在铸件内部形成砂眼，当钢水出炉后，铁水包要镇静2～3分钟浇注，让游离状态的化学元素完全溶化再浇注，以防砂眼产生。

③ 冲砂，由于浇注时浇道涂料不搞冲刷，随着金属液进入型腔，有小部分砂粒进入型腔，造成砂眼，直浇道一定要多刷涂一遍涂料，以防冲砂而形成砂眼。

④ 浇注时，用挡渣棉及时挡渣，以防渣聚渣剂灰进入，否则也会形成砂眼。

7、 夹渣

原因：

① 白模气化不良     ② 浇注涂料被冲

③ 涂料耐火强度低，吸附能力差

解决方法：

① 提高铁水温度，合理的抽气量让气化速度与抽气速度对等，或抽气量略大于气化速度，让白模完全气化，让真空泵及时抽走废气，不能形成夹渣。

② 浇注时，浇注速度要稳，不能忽快忽慢，浇注忽快忽慢容易冲刷涂料形成夹渣。

③ 过低的浇注温度也形成夹渣，由于温度低，铁水残留物不能上浮，形成铁渣混合物注入型腔，从而形成夹渣。

④ 涂料与白模吸附能力差易剥落，加上耐火强度不够，容易被铁水带走，形成夹渣，提高耐火强度、选择好骨料配比，骨料配比好，即能增加吸附性，又能提高搞冲刷性能，自然能防止夹渣。

8、 增碳

原因：

① 表面增碳     ② 晶粒结晶偏析     ③ 局部增碳

解决方法：

① 表面增碳：消失模的白模是碳和氢的化合物，在高温下溶解、气化，当金属液在一定温度下充型，相当一部分碳在高温下燃烧气化被抽走，在碳钢件中由于含碳量很低，吸增能力就越快越强，高温下的钢水凝固时间短，由于凝固后的钢水失去了高温不能燃烧型壁上碳分子，型壁上的碳瞬间以裂变形成碳原子吸入铸件表面，造成表面增碳，振动+空壳烧空浇注能抑制一部分增碳，振动浇注也能预防一部分，但也有一小部分能渗入铸件。

② 晶粒偏析：偏析的晶粒本身就是碳元素的集中地，防止晶粒偏析，要设置合理的浇注系统，让铸件按顺序凝固，防止少增碳。

③ 局部增碳：采用振动+空壳浇注，让金属液在振动下发生晶粒裂变，设置明冒口让局部相当一部分碳灰在振动下由冒口排出型腔，防止局部增碳。

9、 碳黑

① 白模燃烧，局部气化不良

② 泡沫质量

③ 温度低，跟不上气化速度

解决方法：

① 在浇注过程中，由于浇冒系统设置不合理，铁水进入型腔局部多，另一部少，造成局部气化不良，形成碳黑依附于铸件表面，设置浇冒系统要根据铸件梯次配置让白模在铁水高温势辐射作用下有良好的气化能力，防止碳黑。

② 泡沫质量控制在14～16kg/M3，有良好气化速度。

③ 合理的浇注温度与速度，让气化与抽气量对等，燃烧废气及时排出。

10、 皱皮

① 浇注温度低     ② 气化不良

③ 透气性差     ④ 浇注速度太快

解决方法：

① 皱皮主要在球铁上，一般铸铁碳钢很少见，球铁铸件主要在上表面聚集皱，适当提高浇注温度可防皱皮。

② 气化不良也是浇注温度低，浇注速度快让来不及燃烧的白模一瞬被铁水推到上表面形成皱皮，浇注速度慢些，然后上表面多加个集渣包可防止皱皮产生。

③ 由于型砂透气性差，砂用粉尘太多，影响抽气量，废气不能及时抽走，形成铁渣混合物漂于表面形成皱皮，砂中除尘，增加透气性可有效防止皱皮。

④ 过快的浇注速度会让白模的一部分没有气化就上升到铸件上表面，形成皱皮，合理的浇注速度也是重中之重。

11、 硬点

① 冲砂     ② 游离状态化学元素

③ 对流的金属液

解决方法：

① 冲进型腔的砂粒在加工件中不仅是硬点，也是白点，一定要尽量避免冲砂，防止冲砂前面已提到。

② 化学元素中，由于S、P含量偏高，其中铬、钼等元素很难溶解在钢水中，有很多小颗粒游离在中间形成硬点，降低S、P含量也能防治硬点。

③ 对流的金属液是在浇注中刚开始一般铁水进入型腔，随后大量铁水进入产生隔痕处硬点，一定直流浇注。

12、 缩孔

① 壁厚不均匀     ② 模摆放

③ 浇冒系统设置不当     ④ 浇注温度太高、速度太快

解决方法：

① 壁厚不均的铸件按进入顺序设计浇道，先壁厚处进水，后薄入进水，设计浇道要流畅，按顺序凝固，这样能减少缩孔，反之如果不能按顺序凝固，我们就要合理设计冒口，让铸件有充分补缩，减小缩孔。

② 模样摆放，能立不卧，尽量在不变形的情况下立放造型，上顶通天冒口给予铸件最大补缩，减少缩孔。

③ 浇冒系统设计合理，壁厚处巧设冒口。不能设冒口的要壁厚处放在底部，以便顺序凝固，浇道不能设计在铸件的厚壁处。

④ 浇注温度不能太高，尽量缩短凝固时间，如果要高温浇注，考虑适当加外冷铁。

13、 疏松

① 中间空

② 由于疏松造成厚壁与薄壁结合处开裂

③ 浇冒口断裂处疏松

解决方法：

① 疏松现象大多数发生在厚壁铸件，铸件看起来完美无缺，但内部疏松是看不到的。为了防止疏松现象，在白模未刷涂料前就要设计出合理的浇冒口，以防疏松。

② 疏松造成的开裂发生在厚薄结合处，为了防止开裂，可根据壁厚下点内冷铁，内冷铁可用铁钉、细圆钢插入白模，外露10mm左右留出模外，让砂吸住以防被钢水冲走而起不到加速凝固的作用，加速壁厚处凝固时间，达到同时凝固，防止疏松。

③ 浇冒口断裂处疏松是因为浇道过大或过小引起浇道抽铸件或铸件抽浇道，就是设计大小不同，没有达到壁厚的要求，不能同时凝固，同时冒口的大小也跟浇道一样，太大或太小都是疏松的重要因素。

14、 裂纹

① 开箱太早     ② 疏松     ③ 化学元素不合理

解决方法：

① 浇注过的铸件不能开箱太早，尽量留足保温时间，急剧的冷热收缩会造成铸件开裂，根据铸件大小体重来正确确定开箱时间，以防铸件出现裂纹现象发生。

② 疏松就是厚壁铸件的结合处与薄壁处开裂，以上已讲过。

③ 正确的化学元素搭配是不同材质的前提，各种元素在铸件中都有不同含量，胡乱搭配也是裂纹出现原因之一，这种裂纹很细小，刚好能看出来，在消失模很明显，V法并不常见，出炉前正确得出化验结果，控制S、P含量。

15、 变形

① 应力变形    ② 涂料上涂变形

③ 烘干时变形     ④ 装箱变形     ⑤ 粘接变形

解决方法：

① 应力变形是白模内部水份含量太高，造成强大的内应力，粘接白模时不变形，往往在烘干后变形，我们在粘结之前应先烘出白模中的水份，让内部水价与外界达到饱和状态，消除掉应力变形，同时也是白模放出水份的收缩变形。

② 白模粘结好后不变形，上涂料时由于水份和涂料使重量加重，白模强度会因为重量加重失去了支撑力，产生变形，为了防止这种变形，必要时加工装，在工装上刷涂，以防变形。

③ 烘干时要放稳，放平衡刷过涂料的模样，防止在烘干过程中变形，同时烘房温度控制在40℃以上50℃以下，不能忽高忽低造成干后湿、湿后干，这样最容易发生变形。

④ 装箱变形是在装箱后由于振实台振动力与振幅不匀造成，一边大、一边振幅从不仅型砂，紧实不匀，模样在型砂不匀的情况下受到挤压产生变形。

⑤ 粘结变形，是下料尺寸误差，把白模的尺寸弄错或角度掌握不准，弧与弧之间粘结不对称。

16、 反喷

① 模样不干     ② 浇道设计不合理

③ 气压忽高忽低     ④ 浇注太猛太快

解决方法：

① 把模样在装箱前烘干、烘透，模样不干，里面有一定的水份，在白模气化时产生大量气体，由于气体存在于浇道与铁水之间，受压力作用造成反喷。

② 浇道设计要流畅，横浇粗大直浇小，以利于金属液顺利进入型腔，平稳上升，以防反喷。

③ 平稳的气压与气流量是防止反喷现象之一，气压忽然低下，造成金属液剧烈上升，加之浇注的铁水不能停滞，会出现反喷，这种反喷还会出现塌箱。

④ 浇注速度太猛，一瞬间铁水进入直浇道速度太快，白模来不及燃烧气化，形成铁水和白模混合物，在最短时间内形成大量气体，造成反喷。

17、 偏析

晶粒与晶粒之间偏析，铁素体与碳素体之间形成偏析，同在一个位置有粗大的晶粒有很细小晶粒，为晶粒偏析。

碳素体与铁素体之间，同在壁厚处碳铁排列不均衡，形成铁碳之间偏析，振动浇注可改变晶粒与碳铁之间的这种现象发生，细化晶粒平衡碳铁。

18、 晶粒粗大

① 点缺陷     ② 线缺陷     ③ 面缺陷

解决方法：

① 点面表现形式有：晶格空位、间隙原子或异类原子出现等

② 线缺陷即在晶体中呈线分布状缺陷，这种缺陷主要表现形式实际上就是错位，而金属晶粒错位将会使金属强度等性能发生变化。

③ 面缺陷即金属中的晶界及亚晶界，由错位线堆积而成，面缺陷实际上是由许多刀错位所组成的一面位错壁，至于金属中的晶界，可以说各种晶界缺陷及杂质的大量汇集处。

由此可见，振动浇注可显著细化晶粒，抑制晶粒错位所产生的晶粒粗大，致密铸件组织，消除金属晶区和晶界的偏析现象。

19、 冷隔

① 浇注温度偏低

② 浇冒设计不合理

③ 铸件体积大

解决方法：

① 在消失模铸造时，浇注温度要比传统铸造提高100℃的温度，因为白模的燃烧需要吸收一定的热量，同时在气化过程中一部分热量和废气被抽出型腔以外，所以，浇注温度偏低，会出现冷隔、夹渣、晶粒粗大等一系列坏现象。

② 浇冒系统的设置特别是浇道，多个副浇道进水，有可能会出现对流的现象。当铁水与铁水接触温度很低就出现冷隔，梯次配置的内浇道设计一定要在可控范围，否则也会有冷隔。

③ 铸件的体积大小也是冷隔的发源地，由于不同的铸件壁厚不可能很一致，大部分冷隔在薄壁处，也是铁水对流所产生，体积较大的铸件合理设置浇道，提高浇注温度就能预防冷隔产生。