由于消失模鑄造工藝在澆注過(guò)程中伪浅，同時(shí)存在著傳統(tǒng)鑄造的物理反應(yīng)和消失模鑄造特有的化學(xué)反應(yīng)管毙，所以消失模鑄件的內(nèi)在質(zhì)量成為影響鑄件成品率的主要因素背桐，以生產(chǎn)球墨鑄鐵小件（鐵路線路用扣件-ⅢB型鐵座）的生產(chǎn)工藝為例关拒，探討消失模鑄鐵件夾渣（主要以模樣殘?jiān)鼮橹鳎┑男纬蓹C(jī)理和預(yù)防措施请契。

一、概述

消失模鑄造是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模樣粘結(jié)組合成模樣簇夏醉，涂刷耐火涂料并烘干后，埋在干燥的石英砂中振動(dòng)造型涌韩，在負(fù)壓下澆注畔柔，使模型氣化，液體金屬占居模型位置模朋，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法布橄，又稱為干砂實(shí)型負(fù)壓鑄造，國(guó)外稱之為EPC（Expendable casting proces）谆府，是目前較為先進(jìn)的鑄造工藝之一荠涂。

我國(guó)消失模鑄造開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，在借鑒國(guó)外消失模鑄造技術(shù)的基礎(chǔ)上灯趁，經(jīng)歷了幾十年的研究裙靶、發(fā)展，逐漸形成了具有鮮明中國(guó)特色的消失模鑄造技術(shù)和生產(chǎn)格局稼炉，發(fā)展的道路雖然歷經(jīng)曲折犹喜、反復(fù)，但在眾多科研人員的不懈努力下草嫉，消失模鑄造技術(shù)的發(fā)展還是極其明顯的阎敬，特別是在2009年前后，由于消失模裝備技術(shù)和原輔材料國(guó)產(chǎn)化的實(shí)現(xiàn)症慰，并形成了系列化和產(chǎn)供銷一條龍的生產(chǎn)格局魄帽，從而加速了消失模鑄造工藝在我國(guó)鑄造行業(yè)的應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)凯傲，到2009年犬辰，我國(guó)消失模鑄件的產(chǎn)量已達(dá)到42.7萬(wàn)t，最大的單件消失模鑄件達(dá)到12t泣洞。雖然消失模鑄造得到了飛速發(fā)展忧风，但由于各個(gè)生產(chǎn)廠家技術(shù)封閉，以及未能像傳統(tǒng)鑄造技術(shù)形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)球凰，從而造成各消失模生產(chǎn)廠家各有特色狮腿，這在一定程度上也限制了消失模鑄造的發(fā)展，同國(guó)外的消失模生產(chǎn)水平存在一定的差距呕诉。

雖然消失模鑄造同傳統(tǒng)的砂型鑄造相比缘厢，減少了混砂吃度、起模、修型贴硫、下芯椿每、合箱等工序，避免了所述工序?qū)ぜ斐傻馁|(zhì)量問(wèn)題英遭，大幅度提高了鑄件的尺寸精度砂腰，降低了表面粗糙度；同精密鑄造相比蔑氛，生產(chǎn)工序潘娄、生產(chǎn)環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低汇割，但是由于消失模鑄造采用實(shí)型模樣澆注持拐，充型過(guò)程中存在復(fù)雜的物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，同其他工藝生產(chǎn)的鑄件一樣恋得，消失模鑄件不可避免地將產(chǎn)生各類鑄造缺陷啰哪，其中由于顯微夾渣存在于鑄件基體內(nèi)部，不易直觀地檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此妙，二是通過(guò)較復(fù)雜的檢驗(yàn)手段和破壞鑄件才能發(fā)現(xiàn)侵宝，所以消失模鑄件顯微夾渣成為消失模鑄造的難題。

二继韵、消失模鑄鐵件顯微夾渣的存在形式

夾渣是鑄件缺陷的一種攘默，俗稱渣眼，傳統(tǒng)鑄造工藝鑄件的夾渣一般因?yàn)槿蹮掕F液不純凈而形成的昔搂。消失模工藝鑄件的除了鐵液不純凈形成夾渣外玲销，還會(huì)因工藝不完善，以及澆注過(guò)程中模樣的殘?jiān)斐设T件夾渣摘符，且?jiàn)A渣一般多集中在鑄件的表皮下和過(guò)度圓角處贤斜，形狀有線條狀、片狀逛裤、塊狀等瘩绒，顏色為黑色。由于非加工面的夾渣難以發(fā)現(xiàn)带族，所以對(duì)鑄件質(zhì)量的危害性也較大锁荔。

我公司采用消失模工藝生產(chǎn)ⅢB型鐵座的初期，由于鐵座為非加工鑄件蝙砌，為保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩舳椋覀冏隽舜罅康钠茐男詸z驗(yàn)，將鐵座的各部位進(jìn)行切割檢驗(yàn)择克，發(fā)現(xiàn)鐵座尾部與工作面的連接處靠近邊緣部位A（見(jiàn)附圖）不是光滑潔凈的金屬面恬总，而是有不規(guī)則黑色物體前普，通過(guò)顯微鏡觀察，判定為夾渣辱雅。由于夾渣極微小麦荸，如不仔細(xì)觀察難以發(fā)現(xiàn)趴久，在顯微鏡下觀察猿挚，所占比例在10%左右。

夾渣部位

根據(jù)鐵座的使用狀況声锤，此處為鐵座使用過(guò)程中的主要受力部位夯架，由于夾渣缺陷的存在可剪，會(huì)使夾渣處的力學(xué)性能大幅降低，從而無(wú)法保證線路的安全性功抠，因此，夾渣缺陷成為鐵座是否采用消失模工藝生產(chǎn)的一個(gè)重要決定因素蚣锌。

三耘昙、消失模顯微夾渣分析

消失模鑄造工藝的主要工序?yàn)椋耗哟氐闹谱鳎又谱鳌咏M合→涂刷涂料→模型簇烘干）、埋模计浮、熔煉和澆注等4道工序谓墨。依據(jù)夾渣缺陷生成的機(jī)理，我們認(rèn)為造成夾渣缺陷的原因主要有三個(gè)方面：一是熔煉后鐵液內(nèi)部的熔渣未能清理干凈辫继，特別是球墨鑄鐵的熔煉怒见，由于球化處理完畢后，鐵液內(nèi)部會(huì)殘留部分球化反應(yīng)的殘留物姑宽；二是澆注過(guò)程中遣耍，工藝控制不嚴(yán)，鐵液表面的浮渣隨鐵液進(jìn)入型內(nèi)炮车；三是消失模工藝特有的充型過(guò)程中舵变，高溫鐵液與模樣之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)鐵液的熱量瘦穆，使模樣熱解氣化纪隙，再通過(guò)真空泵將模樣氣化產(chǎn)生的氣體抽出，而如果模樣氣化不完全扛或，模樣氣化產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)抽至型外绵咱，型內(nèi)產(chǎn)生的氣體壓力會(huì)使模樣殘?jiān)粼阼T件表皮下，從而造成鑄件產(chǎn)生夾渣缺陷（消失模行業(yè)內(nèi)稱為模樣殘?jiān)毕荩?/p>

由于金屬熔渣和模樣殘?jiān)伾浅Ｏ嘟跬茫际呛谏妫⑶伊粼阼T件內(nèi)形成夾渣的部位相同，所以消失模鑄件夾渣缺陷從顏色和部位很難分清是金屬熔渣候妻，還是模樣殘?jiān)浴５浅晡捎诮饘偃墼话泱w積較大，肉眼可以看見(jiàn)给番，而且形成的比例較小蚤件，而ⅢB型鐵座的夾渣體積微小，形成比例較大狞绰，從而我們制定了在嚴(yán)格熔煉完株、澆注工藝的前提下，主要以解決模樣殘?jiān)鼮橹鞯慕鉀Q方案峦夺。

四颁殃、顯微夾渣預(yù)防措施

1．嚴(yán)格鐵液的熔煉和處理工藝

（1）為了減少熔煉過(guò)程中由于原材料的銹蝕造成過(guò)多的熔渣，我們嚴(yán)格規(guī)定了原材料使用前的表面清理標(biāo)準(zhǔn)拄屈，通過(guò)采用振動(dòng)显钙、拋丸、加熱等處理手段斋值，將原材料表面的銹蝕绑雄、油污等雜質(zhì)處理干凈。

（2）熔煉后期奥邮，利用聚渣劑將熔煉產(chǎn)生的熔渣盡可能地清除干凈万牺，同時(shí)，在鐵液出爐前洽腺，提高鐵液溫度100℃左右脚粟，用聚渣劑清理熔渣2~3次，而后將鐵液溫度降低到出爐要求的溫度后再出爐蘸朋。

（3）球化包內(nèi)清理干凈核无，球化處理用的球化劑、孕育劑使用前進(jìn)行烘烤藕坯，覆蓋用的鐵屑使用前加熱清除油污厕宗。

（4）球化處理反應(yīng)完畢后，靜置3~5min堕担，并用聚渣劑除渣2~3次已慢。

2．澆注工序

（1）澆口杯使用水玻璃砂硬化制作，嚴(yán)禁使用其他方式的澆口杯霹购。

（2）澆注過(guò)程中佑惠，安排專人進(jìn)行擋渣。

（3）澆注時(shí)鐵液必須充滿澆口杯贾瞪，要求鐵液連續(xù)凯践，流速平穩(wěn)。

（4）通過(guò)人工控制习怒，保證澆注時(shí)砂箱內(nèi)的真空度在一定范圍符站，上下波動(dòng)在0.05MP左右卖寻。

3．模樣制作工序控制

（1）在保證模樣強(qiáng)度的前提下，通過(guò)調(diào)整發(fā)泡時(shí)間弯沥、蒸汽壓力除阐，來(lái)控制加大模料發(fā)泡后的顆粒度，最大可能地降低模樣（白模）的密度鸳辛。通過(guò)多次的試驗(yàn)消贼，我們將ⅢB型鐵座模樣的密度控制在0.018～0.026g/cm3。

（2）在保證澆道強(qiáng)度要求的前提下舒疚，最大可能地降低澆道模樣（白模）的密度异凹。通過(guò)試驗(yàn)，我們將澆道模樣的密度控制在0.016～0.022g/cm3兜畸。

（3）通過(guò)調(diào)整涂料中耐火材料的粒度和比例努释，在保證鑄件的表面粗糙度的前提下，使涂料的透氣性達(dá)到最大咬摇，保證澆注過(guò)程中模樣產(chǎn)生的氣體順利排出伐蒂。

（4）模樣組合時(shí)，通過(guò)鑲嵌方式菲嘴，在使用少量粘接劑的情況下，達(dá)到保證模樣簇強(qiáng)度的目的汰翠。

（5）控制填充砂的粒度比例龄坪，加強(qiáng)填充砂的除塵，保證澆注過(guò)程中填充砂的透氣性复唤，以利模樣產(chǎn)生的氣體排出健田。

五、實(shí)施效果

對(duì)第一爐試驗(yàn)的ⅢB型鐵座佛纫，我們進(jìn)行了全部破壞性試驗(yàn)妓局，對(duì)工件的重要受力部位進(jìn)行了切割檢驗(yàn)，檢驗(yàn)后未發(fā)現(xiàn)夾渣缺陷呈宇。隨后好爬，按照第一爐試驗(yàn)過(guò)程中各道工序的控制措施，我們又連續(xù)試驗(yàn)了5爐省牍，以50%的抽檢比例對(duì)每個(gè)砂箱內(nèi)的鑄件進(jìn)行切割檢驗(yàn)蒸撕，共抽檢工件960件。抽檢結(jié)果發(fā)現(xiàn)淀爆，有兩件ⅢB型鐵座孔的端壁有夾渣缺陷（肉眼可以看見(jiàn)）跑放，而ⅢB型鐵座過(guò)度圓角處（受力部位），通過(guò)顯微鏡檢驗(yàn)余源，未發(fā)現(xiàn)夾渣缺陷慈肯。依據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中制定的預(yù)防措施范益，我們對(duì)ⅢB型鐵座的消失模鑄造工藝進(jìn)行了修訂、補(bǔ)充后遭歉，進(jìn)入批量生產(chǎn)虫犀。

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