硅溶胶精密铸造缺陷分析

1、由铸模制作引起的疵病和对策
1-1-1.金属表面凸出物：（小疙瘩）
状况：铸件表面之大部份，有圆形的小疙瘩
可能发生的原因
1.泥浆中有气泡
2.泥浆开始胶化
3.填充材料扩散不够
4.铸造温度太高
改善方案：
1.调整初层泥浆之黏度
2.研究使用润湿剂/消泡剂
3.研究沾浆技术：
a.对泥浆之ph值，时效和黏度，执行制程检验
b.检查泥浆，是否掺有杂质（例如脱脂剂等）
4.研究混合和扩散的技术
a.配浆之后，至少四小时，才开始沾将
b.使用较细填充材
5.降低熔融金属温度
6.降低铸模温度
2-3-16.表面脱碳
状况：显微镜检验上，显出碳之剥蚀表面
可能发生原因
1.浇铸时或浇铸后，过分氧化
2.某些合金，在氧化气氛中热处理
3.在高温之收缩，引起陶壳之应力变化
4.清砂时，铸模温度太高
5.热处理时，引起应力
改善方案：
1.筹模内或其周围，使用含碳之物质
2.浇铸后立即将铸模置于还原气氛中
3.在真空或保护性气氛中，进行浇铸和冷却
4.执处理时，避免氧化气氛
5.使用复碳热处理
6.再渗碜
7.容器中掺杂缓冲之物质，如起纹石棉
8.在较低温度清砂
9.热处理时，确使铸件，有正确的支撑，并使用正确的淬火技术
1-2变形
状况：铸件之几何外形，志蓝图不符
可能发生原因
1.几何外形及/或浇道系统，引起不均匀之收缩
2.浇口收缩或铸件部份受到拉力
3.高强度铸模，阻止均匀之收缩
4.由于玻质之背砂材料，跟其容器
改善方案
1.以下术方法，将不均匀之应力，减至最小程度
a.改善铸造方案
b.使用腹板、圆角及击棒等
2.检查浇道系统并改善之，以减少应力，如：
a.网液由铸件之一端流入
b.环件使用多浇口设计或内十字浇道
c.降低铸模之强度
d.使用不玻化之背砂材料
2-3-14熔融点或麻点
状况：许多重复暗色之凹点，分布在整个铸件表面
可能发生原因
1.高铬铁合金之表面氧化
改善方案
1.浇铸之时，或一浇铸完毕，采取下术方法：
a.铸模材料内，或铸模周围，使用含碳材料
b.浇铸后随即将铸模置于还原气氛中
c.在真空或保护性氯氛中，进行浇铸及冷却
2-1气孔（金属与铸模反应）
状况：圆凹孔通常呈现光亮之表面
可能发生原因
a.不正确的烧成操作
b.铸模或铸模材料的不洁
改善方案：
a.增加铸模烧成温度及/或时间
b.检查并在必要时调整烘模炉内的气氛
c.避免铸模或铸模材料的污染
2-2气孔（金属本身）
状况：圆凹孔通常呈现光亮之表面
可能发生原因：
a.脏湿的装炉材料
b.脱氧不够
改善方案：
a..保护装炉材料与熔液表面接触的物作，必须清净和干燥
b.修正脱氧程序
2-3气孔（卷入空气）
状况：平滑之凹孔，通常呈现被氧化之表面（一般发生于表面之最上端）
可能发生原因：
a.铸模内扰流过多
b.铸模透气性太差
改善方案：
1.改善烧口技术，以减少扰流
2.采用能够自动通气之铸模
3.增加铸模透气性
4.使用失压浇铸
5.增加铁水静压力，方法如下
a.空气压力
b.增加浇口杯高度
c.离心浇口
3-1流不到
状况：铸件不完整，流不到的地方呈圆边
可能发生原因：
1.缺乏断面太薄
2.浇道设计不良
3.铸模透气性太差
4.浇铸透气性太差
5.浇铸速率太低
6.浇铸时液流停顿
改善方案：
1.增加铸模及/或金属温度
2.考虑修正金属成份，以增加流动性
3.假如可能，增加铸件断面
4.延伸断面，浇铸后修整
5.改善浇铸设计
6.增加铸模透气性
7.薄肉处设通气孔
8.增加浇铸速率，但避免卷入空气
9.浇铸时，液流不可中断
4-1冷断
状况：金属液流会合处，发生圆接边之裂缝
可能发生原因：
1.两股金属液流，未能融合
2.缺乏流动性
3.浓稠炉滓，致增加表面张力
4.金属液对模穴表面张力太高
5.金属液滴未能与整体金融合
改善方案：
1.改善浇口技术
2.增加浇铸速率
3.增高金属及/或铸模温度
4.考虑修正金属成份，以增加流动性
5.在控制下的大气或真空中，熔解和浇铸
6.改变初层壳之材料，例如将氧化铝改为锆粉
7.铸模内之金属液流，要避免飞溅
2-3-8 收缩应力拉裂
状况：晶粒间之裂痕，呈现光亮结晶之表面
可能发生原因：
1.铸件收缩之拘束
2.铸件形状特殊，引起内部的应力
3.某些合金，异常的冷却速率，造成脆弱构造
改善方案：
1.降低铸造强度
2.改善铸造方案，避免收缩之拘束
3.改善铸造方案，减少应力
4.改善铸造情况，如提高模温
5.铸件仍温热时，进行清砂和切断作业
6.清砂和切断作业前，先消弛应力
7.改善冷却速率，以适应某些特殊合金
4-2热裂
状况：粒间崩裂，呈现出被氧化的断口面
可能发生原因：
1.有内部尖角
2.不正确的补给系统设计
3.高温时铸件的收缩，受到拘束
4.铸造方案断面变化过大
5.不正确的铸造情况
6铸造过后早移动
改善方案：
1.确使有适当的圆角
2.检查并改善补给系统，使铸造应力，降至最小
3.降低铸模强度
4.改善铸造方案，避免收缩之拘束
5.利用较慢之冷却速率
6.改善铸造方案和铸件设计
7.改善铸造情况，如提高模温
8.确实完全凝固后才移动
2-3-6大的内部缩孔
状况：以放射线检验或切片，现出大的、不规则的内部缩孔
可能发生原因：
1.不适当或不正确的补给
2.不正确的铸造情况
3.不正确的凝固速率
改善方案：
1.有关之区域，确使有适当的补给，以改善方向性凝固
2.建立正确的铸造情况，例如铸模和浇铸温度
3.检查制模技术
4.改良铸造方案，以改善方向性凝固
5.在浇口杯或冒口，使用发热材料
5-1内部缩孔
状况：以放射线检验及/或目检/微视检查，现出散开或直线型孔洞
可能发生原因：
1.不适当或不正确的补给
2.不正确的铸造情况
3.不正确的凝固速率
改善方案：
1.有关之区域，确实有适当的补给，改善方向性凝固
2.建立正确的铸造情况，例如铸模和浇铸温度
3.检查制模技术
4.改良铸造方案，以改善方向性凝固
5.在浇口杯和冒口，使用发热材料
6-1表面收缩
状况：表面凹凸陷或不规则凹穴，有时呈现树枝状
可能发生原因：
1.铸模内发生热点
2.不适当的补给
3.铸模及/或金属熔液之温度过高
改善方案：
1.消除锐角
2.减少铸件内较大的断面变化
3.确使模型之间，适当的间隙
4.尽可能使浇口，能让熔液以切线方式，流入模穴
5.确使有适当的金属熔液之补给
6.降低铸模温度，假如可能，也降低金属熔液之温度
7-1表面夹滓
状况：不规则孔穴，可能有包含耐火材料之痕迹
可能发生原因：
1.耐火物进入铸模之模穴，造成夹滓
a.来源为：
b.坩埚
c.铸模；背砂材料；不洁的制程情况
d.熔解材料中，含有耐火物
改善方案：
1.确实运用正确坩埚
2.确实运用正确操作技能
3.以正确的铸模运作技术及制程情况，避免多余材料，进入模穴
4.确实供应干净的熔解材料
8-1表面夹滓
状况：薄黑膜或飘带纹，在铸件表面形成不规则图案
可能发生原因：
1.装炉材料太脏
2.熔解中，如钛和铝等活性元素的氧化
改善方案：
1.确实使用不含氧化物的熔解材料
2.以真空或保护性气氛熔解，避免活性元素的氧化
2-3冶金学上的疵病和对策
8-2表面夹滓
状况：通常为平滑的表面凹穴，有或没有黑色的玻璃质包住的材料痕迹
可能发生原因：
1.装炉材料太脏
2.熔解中易受强氧化气影响的材料
3.坩埚与金属作用
4.浇铸当中，炉滓陷入
改善方案：
1.确实采用干净的熔解材料
2.除去所有外来杂物，如锈皮
3.确实运用正确的熔解技术，如以炉滓覆盖，降低氧化气
4.采用正确的的坩埚
5.采用正确的熔解技巧
6.浇铸前，尽可能在最低温度除滓
7.改善脱氧操作
8.使用茶壶式浇斗
9.研究撇滓方法（除渣剂）
9-1剥砂痕
状况：铸件之表面，有狭窄之圆角槽沟，喷砂之前，沟内可见到氧化物存在
可能发生原因：
1.初层壳相对于整个陶壳，具有较高的膨胀
2.初层与次层陶壳，结合性不良
3.铸件表面或初层壳耐火材料，缺乏应力消除的因素
4.铸模温度太高
5.金属与铸模发生反应
6.熔液脱氧中，产生硅酸物
改善方案：
1.初层壳使用较低膨胀之填充材，或背砂层使用较高者
2.初层壳使用之敷砂粒，要较为多角形、较粗及较为均匀的粒度分布，其膨胀系数，要在初层泥浆与背砂层泥浆之填充之间
3.铸件表面，以绫纹线或加强筋，来解除大平面，但必须易于处理磨掉
4.降低铸模温度
5.改善浇道系统，降低扰流
6.尽可能以最低的铸模与金属熔液之温度，进行浇铸
7.增加初层壳之耐火度
8.改善脱氧之操作
10-1初层壳之夹滓
状况：于铸件表面，有不规则之板状印痕，喷砂后常有耐火材料黏附其上
可能发生原因：
1.初层壳的剥裂
2.组树焊黏太差，致在接合处，渗入初层浆
改善方案：
1.沾浆前，确使腊簇有效的脱脂
2.确使初层壳，正确干燥
3.确使初层与次层包模材料，热膨胀兼容
4.初层与次层，确能楔住，例如初层勿用太细敷砂粒；次层作业之前，确使初层，获得适当湿润
5.初层浆黏度正确，以免干裂
6.注意品质
10-2铸模破裂
状况：铸件表面上，有不规则之多余金属飞边
可能发生原因：
铸模的破裂，由于：
1.铸模制作及/或干燥过程中，腊的膨胀
2.脱腊中腊型的膨胀（注意：PS塑料之模型，大小需要限制，才能成功的脱腊）
3.腊簇上有部分陶壳太薄
4.不适当的铸模强度
改善方案：
1.避免温度变化过大
2.避免初层壳干燥过速
3.脱腊时，保证有足够的初始热量，施于铸模
4.检查黏结剂与脱腊媒质，是否要容
5.脱腊操作之系统中，保证有高的热容量，也有快速的动作
6.确使覆盖均匀
7.易成薄壳之处，施以特别的沾敷作业
8.增多层数，补充陶壳强度
9.调整黏结剂的成分
10.确使陶壳的厚度均匀
11.研究陶壳强化技术
10-3砂心崩溃
状况：砂心孔穴之尺寸，超出要求公差，且通常含有金属
可能发生原因：
1.预先成型陶心的拱弯
2.射腊中预先成型陶心的破裂
3.铸模烧成或浇铸时破裂
改善方案：
1.确使预先成型陶心，有适当的耐火度
2.烧铸中避免金属液道接冲击砂心
3.在陶心之一端或两端，加上腊垫，以缓冲任何轻微的膨胀差异
4.检查陶心和砂心头，会不会造成压碎
5.改善射腊技术
11-1砂心崩溃
状况：砂心孔穴之部分，突出多余金属（通常在铸件上，有耐火材料之夹滓）
可能发生原因：
1.砂心长度与其截面积之比太大，致无法以一般沾浆制模技术，制出完整的砂心
2.腊型上狭小的内部孔槽，其沾敷之困难，令人不满意
改善方案：
1.使用预先成型之陶心
2.采用简易砂心成形之胶化法（请参考拙著第三编＜精密铸造模的制作＞，第十二章陶心制造方法）
3.使用较稀之泥浆和较细的敷砂粒
4.使用预先成型之陶心
12-1疤痕
状况：铸件表面岛状之多余金属，在多余金属与铸件之间，可能夹有耐火材料
可能发生原因：
1.与背砂层之黏结较差
2.初层壳吸入湿气
3.初层和次层壳之间，具有不同的膨胀应力
4.陶壳的烧成强度，不足以承担金属熔液的压力
5.腊型中的沟槽或孔洞，或者组树之间隙，太过狭小，致在进行下层之间，业已“结桥”
6.砂心未干，次层沾浆中，已埋没者补溶出
改善方案：
1.确有适当的敷砂，将初层与次层楔住
2.使用较粗或更多颗粒之敷砂粒
3.增加干燥时间及/或改善干燥设备
4.保证脱腊前，适当干燥
5.确使初层壳与背砂层之热膨胀，不相冲突
6.增多陶壳层数，或采用成分含量，更高的黏结剂，以增加陶壳强度
7.确使陶壳厚度均匀
8.重新设计腊簇的组合，增加腊型的间隙，以帮助泥浆的流通
9.使用较稀的泥浆与细小的敷砂粒
10.使用预先成型之陶心
11.确保各层之砂心孔，完全硬化与干燥
13-1金属表面凸出物：
状况：金属表面凸出
可能发生原因：
1.陶壳湿态强度太低，无法承受脱腊时的热膨胀
2.初层浆由模型尖角处流失，致引起剥落
3.初层浆太厚
4.初层浆老化（由于逐渐胶化，使黏结剂之黏度增加）
改善方案：
1.增长每一层陶壳的干燥时间
2.增加陶壳之层数
3.最后层的干燥时间延长
4.重新设计腊簇之组合，俾能在脱腊时，更快速传热，到达陶壳模之所有部份
5.使腊型之孔穴，形成的砂心，含有通气孔
6.脱腊时，确有适当的初始传热速率，注意升压时间
7.确使初层浆，分布均匀
8.采用正确的润湿剂及/或悬浮剂，以使浆液之流动性正确
9.模型倒角
10.降低黏度
11.检查浆液之PH值随兴时效
14-1金属表面凸出物
状况：铸件表面上岛形多余金属，常与铸件边角上之飞边同时出现
可能发生原因：
1.初层壳的破裂，使背砂层之泥浆，穿入于腊型与初层壳之间，未将其间空隙占满
2.初层陶壳厚薄不均，造成不同的干燥速率
3.敷砂前初层浆已经干燥
改善方案：
1.确实将腊型清洗干净，且使其沾浆时，具有良好的润湿性
2.确使敷砂粒，黏着于初层浆的整个区域，且在进行下一层之前，将虚悬之颗粒振落
3.铸模制作区，要控制温度与温度，以减少浆层破裂机会
4.使用较粗或较多角形颗粒之敷砂粒
15-1金属表面凸出物
状况：耐火材料烧结的一般的铸件表面粗糙
可能发生原因：
1.金属熔液与初层陶壳，发生反应
2.初层陶壳之填充材或敷砂材，有外来物质或杂质，会与熔融金属起反应
改善方案：
1.使用更耐火之初层浆填充材及或黏结剂
2.降低铸模或金属熔液温度
3.以磁铁检查铸模材料，是否含有游离铁或氧化铁
4.检查材料之储存区域
5.检查浆桶之状况
6.确使搅伴设备不生锈
16-1金属表面凸出物
状况：在水口附近有小圆疙瘩
可能发生原因：
1.在浇口附近有热点，而使其恶化
改善方案：
1.增长浇口及/或组树中，使腊型间隙宽些，俾能加快冷却速度
2.使用较细之浇道
3.使陶壳稍薄（减少层数）
4.降低浇铸温度
5.降低铸模温度