变速器壳体消失模铸件夹杂缺陷分析及控制

侯俊波

（陕西法士特铸造分公司，陕西宝鸡722409）

变速器壳体消失模铸件夹杂缺陷分析及控制

侯俊波

（陕西法士特铸造分公司，陕西宝鸡722409）

分析了变速器壳体消失模铸件夹杂缺陷特征和形成原理，通过改变浇注温度、浇注负压值、提高涂料透气性、采用自动粘接机组模工艺等措施，并结合自身生产实际提出了降低夹杂缺陷的有效途径。

消失模铸造；夹杂缺陷；透气性；自动粘接机

消失模铸造具体工艺流程如图1所示。

消失模铸造铸件比传统砂型铸件表面光洁度、尺寸精度以及内部质量好，没有一般砂型铸造中经常产生的掉砂、错箱以及偏芯等缺陷。但由于金属液凝固伴随着泡沫塑料模样气化、分解，也会使铸件出现一些铸造缺陷，如粘砂、皱皮、夹杂、塌陷等。本文以变速器壳体为例，介绍消失模铸件夹杂缺陷形成及控制。

1　铸件夹杂缺陷分析

公司生产12档变速器壳体，铸件结构如图2.材质为HT200，重量约110 kg，轮廓尺寸600 mm× 550 mm×350 mm，铸件壁厚8 mm，采用底注浇注系统（如图3）.

铸件夹杂缺陷主要集中在铸件中上部位，隔板和外壁交界处，如图4所示。由于缺陷处存在夹杂物，在抛丸过程中铸件表面杂物被钢丸打掉，使该处呈现不规则凹坑如图5.经过对夹杂缺陷断面进行电镜扫描，夹杂物成分主要为Si、C、O.初步研究认为，夹杂物为模型分型面进入涂料。

图1　消失模铸造工艺流程图

图2　铸件结构

图3　浇注系统

图4　夹杂缺陷位置

图5　抛丸后夹杂缺陷

分析夹杂缺陷产生机理认为，铸件浇注过程中，聚苯乙烯泡沫分解气化需要吸热，由于采用底注浇注系统方式，随着浇注过程的进行，铁水前沿温度降低，本身黏度也加大，充型速度降低，到达隔板处，由于结构原因铁水流动性较差，铁水中杂质（涂料）和铁水包裹在一起聚集在此处，而形成夹杂。

分析其影响因素包括：1）浇注温度以及充型时铁水前沿温度；2）浇注时负压值以及铁水充型速度；3）涂料透气性以及铁水充型速度；4）组模工艺，模型合模缝浸涂过程中涂料进入。

2　控制措施

针对铸件夹杂产生机理，根据其影响因素，主要采取以下措施进行控制。

2.1提高浇注温度

公司工艺规定12档类重型变速器壳体浇注温度1 500℃～1 440℃，通过提高铁水出炉温度，将浇注温度控制在1 530℃～1 470℃进行对比试制，具体结果见表1.

表1　提高浇注温度试制结果

从表1数据可以看出，提高浇注温度铸件夹杂缺陷有一定减少，由原2.5%降到1.5%，但是浇注温度提高导致铸件渗铁缺陷相应提高，由原来0.57%到1.5%.因此浇注温度对铸件夹杂缺陷有一定作用，但不是主要因素。

2.2改变负压值

目前公司生产有造型线一期、造型线二期。造型线一期砂箱尺寸为1.3mm×1mm×1mm，每箱装3件模型。造型线二期砂箱尺寸为0.8mm×0.8mm×1mm，每箱装1件模型。工艺要求负压值为-0.03 MPa～-0.07 MPa，但由于造型二期每箱1件，泄压点少，实际负压值-0.45 MPa～-0.07 MPa.二期夹杂情况见表2.

表2　改变负压值试制结果

从表2可以看出，负压值影响浇注过程中充型速度，但是对铸件夹杂缺陷影响不大。

2.3改变涂料透气性

消失模涂料性能指标有：强度、透气性、耐火度、滴淌性、悬浮性等。但主要工作性能指标为强度和透气性。强度主要防止模型运输、振实中破坏或者变形，而透气性决定浇注过程中热分解产物排出问题。

目前公司灰铸铁涂料采用自制水基涂料，涂料耐火骨料主要有石英粉、铝矾土，黏结剂有膨润土、硅溶胶、淀粉。工艺流程为浸涂两遍半（第三遍只浸涂模型高温区域）、补涂一遍。采用ZTY智能透气性测定仪进行检测。先在100目钢丝网片（φ50 mm× 500 mm）涂敷涂料（如图6），使用干燥箱干燥（如图7）后，将网片装在样筒上，通入设定气压，用透气性测定仪（如图8）测定涂层的透气性。

现公司工艺要求只对二遍涂料透气性进行检测，要求80～100，通过调节涂料耐火骨料的目数，改变二遍涂料透气性，别的工艺参数不变情况下，进行试制。试制结果表3.

从表3试制结果可以看出，随着涂料透气性的提高，铸件夹杂有所降低，到110～130时夹杂废品率最低（1.46%）.当透气性为100～120和110～130时，夹杂废品率基本一致，但110～130时冷隔缺陷废品较高（1.86%）.通过提高涂料透气性，在一定程度能够降低夹杂缺陷，但透气性不能不断提高，由于涂层保温性能降低，导致铸件冷隔缺陷上升。选择合适的透气性非常重要，修改工艺规定，将透气性提高到100～120.

图6　钢丝网片

图7　电热鼓风干燥箱

图8　智能透气性测定仪

表3　涂料透气性对夹杂缺陷影响

2.4采用自动粘接机

公司原采用常温胶手工组模，使用单面纸胶带对分型面进行密封。近年购进自动粘接机3台主要用于消失模铝合金生产。为进一步判断组模方式对铸件夹杂缺陷影响，专门制作12档灰铸铁自动粘接机模具，进行试制。

自动粘接机采用热熔胶粘接。由框架结构、上工作台及模具上模、下工作台及模具下模、热熔胶池、粘胶板及其升降机构五大部分构成，采用恒温加热系统，将导热油加热，通入胶池夹层，加热并熔化热熔胶。主要生产流程：首先将两片白模放入模具，气缸推动下模上升，上模移动到胶池上方；粘胶板升起，将其上表面的热熔胶沾到上模白模的合模缝面上；上模移出，上下模合模；停顿30 s模型合模缝粘接紧实，下模下降，将粘接好模型取出。

通过手工组模和自动粘接机组模，进行对比试制，具体结果见表4.

表4　自动粘接机组模对夹杂缺陷影响

从表4试制结果可以看出，自动粘接机组模，夹杂缺陷明显减少，由原来1.62%降低到0.52%.

2.5控制效果

针对铸件夹杂缺陷产生的原因，发现提高涂料透气性和采用自动粘接机组模，在降低铸件夹杂废品率上取得了显著效果。如图9所示为2015年铸件夹杂废品率占铸件总数比率。从图中曲线分布可以看出，采取合理有效解决措施，铸件夹杂缺陷能取得良好的控制效果。

图92015　年夹杂缺陷废品率曲线图

3　结论

1）提高浇注温度，能够降低铸件夹杂缺陷，但是铸件渗铁缺陷会相应提升；

2）合理提高涂料透气性，可以提高浇注充型速度，将夹杂物冲散，有效降低铸件夹杂缺陷；

3）控制模型分型面涂料进入，可以使铸件夹杂缺陷明显减少，目前最好工艺方式是采用自动粘接机组模。

［1］黄乃瑜．中国模具设计大典，第五卷［M］．南昌：江西科学技术出版社，2003.

［2］黄天佑，黄乃瑜，吕志刚．消失模铸造技术［M］．北京：机械工业出版社，2004.

［3］肖晓峰，叶升平，吴志超．变速箱消失模发泡模具设计与制造［J］．特种铸造，2005，25（8）：492-493.

TG249.6 TG245

A

1674-6694（2016）04-0049-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.04.018

2016-04-26

侯俊波（1984-），男，陕西蓝田人，从事消失模铸造现场工艺控制工作。