灰铸铁飞轮件缩陷缺陷分析及对策

杨晶

摘 要：随着工业的不断发展，对铸铁件的质量要求越发严格，在铸铁件生产的过程中经常会出现变形、夹渣、铁包砂等缺陷，由于铸件结构不尽相同，缺陷发生的位置、类型、大小等也不同，铸铁件缩陷缺陷的预防与改进已经成为铸造工艺的永恒课题。基于此，该文将从变形、夹渣、铁包砂3个缺陷角度着手，对缺陷问题产生的原因进行分析，并有针对性地提出防控措施，极大地提高了该铸件的合格率。

关键词：灰铸铁飞轮件；缩陷缺陷；控制措施

中图分类号：TG245 文献标志码：A

0 引言

在现代化工业不断发展的背景下，铸件的类型由简单变为复杂，材料种类也越来越多。对于合格的铸件来说，应该通过多道工序的打磨与人员的紧密配合才能够获得。在铸件生产过程中，由于受多种因素影响，很容易出现变形、夹渣、铁包砂等缺陷，需要对缺陷问题产生的原因进行分析，并对工艺进行不断地优化和改进，使产品的合格率与成品率得到显著提升。

1 灰铸铁飞轮件缩陷缺陷产生的原因

1.1 变形缺陷

飞轮铸件一般壁厚较薄，内腔较大，铸件结构不连续，在成型、干燥、组装过程中很容易出现变形缺陷，通常变形量在3 mm～8 mm，多体现在窗口椭圆处。在生产过程中，由于变形缺陷而产生的废品率高达35 %。导致变形缺陷的原因众多，象成形、干燥、组装过程中操作方式不当、控制不到位、装箱中型砂在不同方向为泡沫模施加压力不同等，都会导致飞轮铸件出现变形。因此，需要在泡沫膜出模时对操作方式、摆放形式等进行严格要求，以此来降低变形缺陷的发生概率。

1.2 夹渣缺陷

该缺陷主要体现在飞轮铸件的生产初期，由此产生的废品率达到45 %，导致夹渣缺陷产生的主要原因有2种，一是浇筑时模型中存在大量固相、液相产物，当二者无法及时排出而残留在铸件当中时，便会出现夹渣缺陷，且固液产物的数量越多产生的缺陷便会愈发严重；二是浇筑时铁液渗透到模型当中，使涂料与金属液相融合，在铸件中铸件凝固产生夹渣缺陷。该缺陷的具体表现方式为黑色块，在铸件的表面与内部不规则地分布。

1.3 铁包砂缺陷

在造型的过程中，中型砂由于受到体积影响一般不会停留在死角区域，从而降低了型砂的紧密度。在失去充足型砂支撑的情况下，涂层很容易在高温度的大量铁液冲刷之下冲破涂层，从而出现渗铁等缺陷，被称为铁包砂缺陷。

2 灰铸铁飞轮件缩陷缺陷的控制与消除措施

2.1 变形缺陷的防控

从上文能够看出，飞轮铸件对泡沫膜发泡的密度与粒度质量控制十分严格，应采用强度较高、密度较低的发泡珠粒促使其成形。对涂料的配制方式进行改进和优化，使涂料的抗变形能力与附着能力得到显著提升，进而提高泡沫模型的整体强度。将支撑筋加入到模型的壳体上口，借助支撑筋的力量使浸涂、涂料、型砂之间对模型产生强大的作用力，有效避免铸件出现变形情况。通过上述措施的应用，能够使变形缺陷得到有效地控制并消除，使因此类缺陷产生的废品率降低3 %左右。

2.2 夹渣缺陷的防控

对于夹渣缺陷问题，可以采用较高强度、较低密度的泡沫模型、补缩系统进行合理的设计，并利用科学有效的浇注方式，适当提高浇注温度，使涂层更加透气，避免涂料与泡沫模型相互接触等方式进行有效防控。但是，在负压增加、涂层透气性提高以后，很可能会出现渗铁、粘砂等情况，对此可通过加强泡沫模型密度控制、优化补缩系统等方式，使夹渣缺陷得到真正地预防与消除。

2.2.1 合理选择泡沫模型

在泡沫模型的选择上应明确一点，模型密度与产生的固、液相产物之间成正比例关系，且模型密度与珠粒密度息息相关。选择密度较低的模型，所产生的固、液相产物的数量也随之降低。对于飞轮铸件来说，其壁厚较薄，一般在6 mm左右，如若预发泡珠粒密度过小，则会对模型的表面质量产生不利影响，涂料与模型的接触概率也将随之提高，从而加大了出现夹渣缺陷的概率。在相关实验中，选择了3种预发泡珠粒，密度分别为24 g/L～26 g/L、26 g/L～28 g/L、28 g/L～30 g/L，从实验结果中能够看出，第2种密度也就是珠粒密度为26 g/L～28 g/L的情况时，各项技术指标相对为最佳状态，且铸件的废品率与被降低到5 %。

2.2.2 优化浇注系统

在模型铸造过程中，浇注系统是其中重要的工具之一，在初步确定系统中各部分的截面大小以后，通过优化工艺技术的方式使其变得更加合理。现阶段，大部分浇注系统所使用的材料为EPS泡沫板材，在手工切割后粘接起来，此种方式在使用中存在较大的不便，主要体现在以下几个方面：一是利用电阻丝对泡沫板材进行切割，切割面摩擦力较大，预发泡的密度较小，一般在18 g/L左右，在成型过程中珠粒的间隙较大，容易使涂料渗入其中；二是浇筑系统中心为正方体，棱角分明，在浇筑铁液的过程中受冲刷作用影响，使高温铁液无法直接与底部相接触，且铁液降温较大，在起初开始浇筑时很容易出现反喷情况。

通过上述分析，可以采用以下措施进行解决。首先，对浇道的形状进行改变，打破以往垂直形式，改成中空圆柱形，并设置相应的模具，利用成形机成形。这样做的好处在于：圆形表面积较小且光滑，能够有效防止出现夹渣现象，同时在刚开始浇筑时，能够使铁液直接与底部接触，减少铁液温度的损耗。在浇筑系统运行的过程中，完成泡沫模型的制作，通过调整预发泡密度的方式对表面的粗糙度进行有效掌控。为了确保铁液温度不变，降低铁液对涂层产生的冲刷力，可根据消失膜铸造理论，在浇筑时借助高温铁液将EPS泡沫气化处理，以此来减少对铁液温度造成的损失。另外，在确保强度不变的基础上，尽可能地减少EPS泡沫的使用量。

2.3 铁包砂缺陷的防控

在以往经验的基础上对振动频率进行调整，利用三维振实台，将加速度控制在1 g～2 g，对于不同铸件来说，可以对振实时间与频率进行调整，如若振实的时间不足、频率较低，则会影响最终的振实效果；如若振实时间较长、频率较高，则会使型砂自身变得松散。通过大量实验研究能够得出，最佳振实时间为20 s，频率在45 Hz～50 Hz，振幅为1 mm～1.5 mm，操作方式为首先将底砂加入其中，振实以后再埋砂，分两次对泡沫模样填砂。对于不易进砂之处，可加入人工力量作为辅助，将型砂填满、振实，确保每个死角位置都能够有充足的砂。另外，也可以采用树脂砂预埋填实法，使泡沫模型中不易进砂的位置变得更加紧实。在第一次填砂时，应保持砂的高度与箱体持平，在第二次填砂时，要起到覆砂的作用，确保充足的吃砂量，采用此种方式能够使铁包砂缺陷问题得到有效的解决，目前在飞轮铸件生产过程中，由于该缺陷导致的废品率已经被控制在1 %～2 %。

3 结论

综上所述，通过本文的研究能够得出，在铸造工业中對飞轮铸件进行生产时，由于其壁厚较薄、内腔较大，一旦在操作中方式不当很可能出现夹渣、变形、铁包砂等缺陷问题。通过许多研究证明，采用支撑筋的方式能够有效克服变形缺陷；采用密度在26 g/L～28 g/L的预发泡，在浇筑中将直浇道转变为圆柱形浇道，使铁液的温度损耗降到最低，使夹渣问题得到有效缓解；对于铁包砂缺陷，通过调整振实参数、人工辅助埋砂等方式能够使模样中各个角落都得到充足的砂，从而使铁包砂缺陷得到良好的弥补和解决，铸件的合理率与成品率得到显著提升。

参考文献

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