2013年6月清华大学熔模精密铸造技术培训总结

第一篇：2013年6月清华大学熔模精密铸造技术培训总结

2013年6月清华大学熔模精密铸造技术培训总结

一.模料相关知识：

1.模料基本要求（热物理性能、力学性能、工艺性能）：

①热物理性能：（熔化温度、热膨胀、耐热性）

A:熔化温度:常用熔点、滴点、环球软化点等多种方法表示。

B: 热膨胀：有体膨胀和线膨胀二种不同的表现形式，常用线收缩率、体膨胀率来衡量。

说明：收缩率没有标准值，主要根据产品结构和依靠工程技术人员的经验；现在已开始使用计算机模拟软件实验，但还没有取得成功。

C：耐热性：指模料承受较高环境温度而不变形的能力。常用热变形量或软化点来衡量耐热。

②力学性能:（强度、硬度）

A：强度：模料强度通常以抗弯强度(断裂模量)来衡量。

B：硬度（针入度）：在设定温度（例如20或25℃）和固定载荷(如100g)作用下，标准针在在规定时间(5s)刺入模料表面的深度(以0.1mm为单位)。

③工艺性能：（蜡液粘度、蜡膏流动性、灰分）

A：模料在液态下(例如99℃)的粘滞性。

B：蜡膏流动性：蜡膏充填压型型腔的能力。通常以设定温度（例如压注温度）和恒定载荷（2kg)作用下，试样的变形程度代表蜡膏的流动性

C：灰分：模料经高温(900℃)焙烧后的残留物含量。

说明：

铸件的表面质量主要靠原材料保证，一定要把原材料管起来并且确保原材料的质量一定要合格，公司一定要重视原材料的管理，蜡料较为重要（病从口入）。

2.模料常用原材料(蜡质材料、树脂、高分子聚合物）：

①蜡质材料：在常温下为不透明或半透明的固体，有固定的熔点或狭窄的凝固温度区间，熔化后粘度较小，按来源又分为: A：矿物蜡(如石蜡、微晶蜡、地蜡、褐

煤蜡等)。

B:动植物蜡(如蜂蜡、虫白蜡、棕榈蜡等)。

C:人造蜡(如硬脂酸)。

②树脂：指非晶态有机物，在常温下为透明的脆性固体，没有固定的熔点，熔融后粘度较大。常用的有松香及其衍生物和其他天然或人造树脂（如石油树脂、萜烯树脂等）。③高分子聚合物（高聚物）：指分子量大于1万的高分子聚合物。熔模铸造中常用的主要是聚烯烃，例如聚乙烯、EVA、聚苯乙烯等，其力学性能比蜡强韧得多，熔融后粘度大。

说明：

三类常用原材料中蜡和树脂是模料的基本组分，高聚物是添加剂。精铸模料通常是由上述二种或二种以上原材料按一定比例混合而成的复杂混合物。配制模料的最终目标是综合各种原材料的优点，实现优势互补，以满足熔模铸造的要求。值得强调指出的是，液态无析出物应作为模料配制是否成功的基本标志。

3.料分类及特点（模样模料、水溶性模料、特殊用途模料）：

①模样蜡：制作蜡模的蜡，又可分为蜡基模料、树脂基模料、填料模料三种： A：蜡基模料：以石蜡－硬脂酸、石蜡－聚烯烃为代表。此类模料一般成分比较简单，成本较低。通常液态下粘度小，便于脱蜡和回收。蜡膏属多相体系，流动性好，但制成蜡模的质量和尺寸稳定性较差，多与水玻璃制壳工艺配合生产质量要求较低的产品。

B：树脂基模料：此类模料一般成分比较复杂，成本较高。通常液态下粘度较大，不利于脱蜡和回收。蜡膏属均相体系，流动性较差，但制成蜡模的质量和尺寸稳定性好，多与硅溶胶或硅酸乙酯制壳工艺配合，用于生产质量要求较高的军用或商用精铸件。国外模料大多属此类型。

C：填料模料：在上述二类模料本体中均匀混入一定数量(20%~40%)与之不相溶的固体粉末或水作为填料，用以减小蜡模收缩和缩陷，国外应用较为广泛。但成本高，液态下粘度大，脱蜡较困难，也不便回收/再生，通常只能一次性使用，故国内很少应用。

②水溶性模料：遇水溶解或溃散的材料制成的模料，主要用来制作蜡芯，成形蜡模的内腔和孔洞。有尿素基和聚乙二醇基二种类型，前者价格便宜，通常自由浇注成形，效率低、效果较差,多用于制作要求较低而形状简单的蜡芯；后者价格较贵，可压注成形，效率高、效果好，多用于制作要求较高而形状复杂的蜡芯。

③特殊用途模料（浇道蜡、粘结蜡、修补蜡、样件蜡）：

A:浇道蜡:专门用来制作浇道的模料。其特点是熔点较低、粘度小。脱蜡时能快速流出或渗入型壳中，从而减轻了蜡模膨胀对型壳产生的压力，缓解了型壳开裂的问题。

B：粘结蜡 ：组合模组时将需要连接处涂上这种蜡后便可相互粘结起来。

C：修补蜡： 在室温下就柔软而具有可塑性，专门用来填补蜡模、浇道表面或蜡模—浇道接合处的缝隙、孔洞或修饰表面的针孔、流线等缺陷。

D：样件蜡：这种模料不但坚韧，能经受机械加工过程中必须的装卡、夹持，还具有优良的切削加工性能，可以用刀具方便地制作单件或少量蜡模而无需模具（压型），所以令成本大幅度下降。

4.模料回收和再生：

①蜡基模料(石蜡－硬脂酸)的回收处理：

A:目的: 除水、除尘、还原皂化物

B：方法:

沉降分离和过滤以去除水分和粉尘。

酸处理还原皂化物。

C：预防模料变质的措施 :关键是防止硬脂酸皂化和模料过热。②树脂基模料的回收处理： A：目的: 除尘、脱水 B：方法:

静置沉降分离，蒸发脱水；

过滤和离心分离。

说明：传统的脱水方法存在防止模料过热与脱水效率的矛盾。图示脱水机较好地解决了这一矛盾，脱水温度控制在＜110℃。

过滤：应采用层数＞20的多层过滤。前面的滤网由金属丝编织而成，过滤较粗大的颗粒和氧化树脂；后面的则是一次性使用的纸质纤维材料，过滤细小颗粒。

离心分离： 采用高速离心机将粉尘和水分离出去，获得灰分＜0.05%的纯净蜡液，较之于过滤法，此法效率较高，且无需专门除水工序，更适合生产厂家现场使用。离心机需经常清理，定期清除附着在内壁上的固体沉积物。

③模料回收和再生：在回收旧蜡中加入适量新的原材料，使其性能经严格检测达到标准规定的要求。由此所得产品称为再生蜡。通常必须检测4 项性能: 线收缩率、灰分、软化点、针入度。

二.制模工艺相关知识： 1.蜡膏制备：

①蜡基模料制膏方法要点： 蜡液+蜡屑---快速搅拌----保温静置。

②树脂基模料制膏方法要点：

A：小容积蜡缸:蜡液长期保温静置

B:大容积蜡缸:分区温度控制，慢速搅拌。

说明：具有足够的制冷能力、恰当的搅拌方法、严格的分区温度控制，以便最终获得温度合适、状态均匀的连续膏条，是树脂基模料制膏的关键。（下面这张图片为宣传设备的广告图片，说明设备的精良且稳定）

2.制模工艺参数对蜡模表面质量的影响：

①压蜡温度：与蜡膏物理性能和状态直接相关，控制模料流动充型性能，影响蜡模表面质量;与模料膨胀/收缩总量有关，进而对蜡模表面缩陷产生影响。②压注压力：压力是蜡膏流动的直接驱动力。控制模料流动速度, 影响蜡模表面质量，同时，提供压实和补缩压力，提高蜡模表面复制压型型腔的能力，减小缩陷。

③流动速度：指压型射蜡嘴处蜡膏流动的线速度。过快造成紊流、喷溅，过慢则造成冷隔。

④充型时间：指从开始压注到充满压型型腔所需的时间。它与流动速度有直接关系，但又是二个不同的概念。蜡模充型通常以快些为好，以提高模料的复形能力和蜡模表面光洁度。充型之所以宜快，是因为蜡模清晰的轮廓、光滑的表面是在充满型腔的最后瞬间才完成的。此时，模料必须保持足够的流动性，表面任何部位都不能结有硬皮。

说明：以适当的流动速度较快地充型，这就存在一个注蜡口大小和型腔体积及蜡模壁厚相匹配的问题。

⑤压型温度：对蜡模冷却速度有直接影响，与蜡模表面清晰完整，是否产生缩陷、变形或开裂相关。

3.制模工艺参数对蜡模尺寸的影响

①压蜡温度：温度越高收缩越大，蜡基模料尤甚。

②压注压力：压力增大收缩率减小。压力小时影响大，压力超过1.2MPa后影响不明显。

③流动速度：流动速度对蜡模尺寸无明显影响。

④充型时间：充型越快收缩越大。

⑤压型温度：压型温度越高收缩越大。

⑥起模时间 ：起模时间越长，收缩率越小。

说明：工艺参数主要靠设备精度来保障，注意选择设备时要谨慎！

三、制模设备：

1.制模设备分类：

压蜡设备常分为气压和液压两大类型。一般认为气压设备结构较简单，价格便宜，但压力受限制(<0.6MPa)，主要适用于蜡基模料；而液压设备价格较贵，但压力大(通常>1MPa)，结构紧凑，主要适用于树脂基模料。

① 气压压蜡机（气力式压蜡机、气动活塞式压蜡机）： A：气力式压蜡机：

B:气动活塞式压蜡机

②液压压蜡机(换缸压蜡机、免换蜡缸压蜡机、全自动压蜡机)A:换缸压蜡机:

B:免换蜡缸压蜡机:

C:全自动压蜡机:

2.制模设备控制系统：

控制系统是压蜡机的神经中枢，也是评判其优劣的关键所在。①温度控制: 制模过程温度控制要求准确可靠（控温精度±0.25℃），反应灵敏。例如，先进的压蜡机压蜡温度显示的应是蜡温而不是油温，设置改变后响应要快（1℃/min)。压型温度应显示出压型中靠近型腔部位的温度，而不仅是压板温度。②压力和流动控制: 近期目标是实现压力和流动相互独立，各自单独控制。中期目标是实现根据流速变化进行压力补偿，同时实现分段式压力控制（关键是找准切换点）。长期目标是实现计算机实时控制。

四、熔模铸造型芯技术：

1.熔模铸造型芯的基本要求（耐火度、热膨胀率、化学稳定性、强度、易脱除）：

①耐火度：型芯应具有足够高的耐火度，以保证它在铸造高温下不软化和变形，一般情况下用于精铸铸钢件的型芯耐火度应达到1400℃以上。

② 热膨胀率：型芯在加热过程中热膨胀应小而均匀，以免造成型芯开裂或变形。一般来说其热膨胀系数应小于4³10－6（1/℃）。

③化学稳定性：型芯在高温下与金属液不产生化学反应，避免污染合金，防止铸件表面产生化学粘砂或反应性气孔。④强度：型芯应具有足够的室温和高温强度,保证压射蜡模时型芯不折断，浇注时能承受高温金属液的冲击、浮力和压力。

⑤易脱除性：铸件铸成后通常型芯都是要脱除的。为了便于脱除，型芯必须有相当大的孔隙率（约20％～40％）,而不能是完全致密的。这是陶瓷型芯跟一般陶瓷制品的重要区别。

2.型芯分类和特点（8种）：

①热压注陶瓷型芯：

A：成形方法: 在耐火粉料中加入热塑性材料（如蜡）为增塑剂制成陶瓷料浆，用热压注法制成型芯坯体，再经高温烧结成型芯。B:脱芯方法: 化学腐蚀。

C:应用: 内腔形状复杂而精细的高温合金和不锈钢铸件，定向凝固和单晶空心叶片。

说明：这种型芯做的较好的厂家广东佛山非特新材料有限公司。②传递成形陶瓷型芯：

A:成形方法:在陶瓷粉末中混入低温(热固性树脂)和高温粘结剂,高压压入热芯盒中成形。其优点是不用烧结。B:脱芯方法: 化学腐蚀。

C:应用: 主要适合真空熔铸高温合金铸件。

③灌浆成形型芯(以硅酸乙酯水解液为粘结剂)-1: A：成形方法: 陶瓷粉料中加入粘结剂(硅酸乙酯水解液)和固化剂(例如氧化钙、氧化镁、醋酸铵、乙醇胺等)，灌注入芯盒后自行固化成形。B:脱芯方法: 机械方法。

C:应用: 内腔形状较宽厚的铸件。

③灌浆成形型芯(以磷酸盐为粘结剂)-2: A:成形方法: 陶瓷粉料（石英粉）中加入粘结剂(水溶性磷酸盐)和固化剂(氧化镁)，灌注入涂挂2～3层型壳的内腔或孔洞后自行固化成形。例如重庆精芯通铸造新材料有限公司生产的JX-

2、JXR-2 和JXR-3芯料(《特种铸造及有色合金》2007.No5)。B:脱芯方法: 机械方法。

C:应用: 内腔形状较宽厚的铸件。

④水溶型芯: A:成形方法: 以遇水溶解(如食盐混合料等)或溃散(石膏混合料)的材料配制料浆，自由灌注或紧实成形。(《特种铸造及有色合金》2011.No8)B:脱芯方法: 用水或稀酸溶失。

C:应用: 内腔形状较宽厚的有色合金铸件。

⑤替换粘结剂型芯(1): A:成形方法: 用冷芯盒法制成的树脂砂芯中渗入能在焙烧过程中转变为高温粘结剂的特殊液体。型芯在常温和高温下都有适当的强度，浇铸后溃散性好，容易脱除。

B:脱芯方法: 机械方法。

C:应用: 尺寸精度和表面质量要求较低的民用产品。

⑥替换粘结剂型芯(2): A:成形方法：用熔融石英细砂作骨料，以呋喃树脂作为常温粘结剂，以液态磷酸二氢铝为固化剂和高温粘结剂，热芯盒法成型并辅以适当的强化处理。其优点是不用烧结，型芯易脱除。(《特种铸造及有色合金》2011.No5)B:脱芯方法: 机械方法。

C:应用: 低成本熔模铸铸钢件

⑦水玻璃砂芯: A:成形方法: 以水玻璃为粘结剂配制芯砂，在紧实成形后浸入硬化剂硬化。B:脱芯方法: 机械方法。

C:应用: 与水玻璃型壳配合使用形成内腔 ⑧细管型芯: A:成形方法:将金属或石英玻璃薄壁管材弯曲、焊接成复杂管道型芯。B:脱芯方法:化学腐蚀或留在铸件中。

C:应用:截面无变化或变化不大的细长孔洞的成型

3.型芯综合运用典型实例: 实例1 —— 燃油泵壳体

实例2 —— 粒子分离器

实例3 —— 细管型芯应用案例

说明：现代化的陶瓷型芯专业生产厂流程（成型、精整、检验、包装）：

五、熔模精密铸造型壳耐火材料的合理选择：

制壳是精铸四大生产工序（制模、制壳、炉前、后处理）中对精铸质量影响最大的工序，其次才是焙炼浇注后处理及制蜡模。统计表明精铸件中有60～70℅的返修品或废品是由型壳质量不良而造成的。例如铸件表面缺陷常见的有：飞翅（披锋）、流纹、毛刺、铁豆和局部穿钢、气孔、针孔、分层、落砂、鼓胀或凹陷、变形、开裂„。这些缺陷大部分是因型壳表面有裂纹，蚁孔，气泡，局部涂料堆积干燥（硬化）不透或型壳退性，透气性差，焙烧不透，高温吸气等因素产生的。

1.影响型壳质量的主要因素有：

①制壳原辅材料：包括耐火材料、粘结剂、硬化剂等 ②制壳生产环境：包括温度、湿度、风速、风量等 ③制壳操作水平：工人操作技术高低、生产经验等

④涂料的质量控制及制壳工艺的合理制定：涂料工艺性能的控制和调整及浇注系统，制壳工艺方法确定。2.耐火材料的技术验收条件：

①硅溶胶型壳常用耐火料：锆英石、白刚玉、高岭石砂粉等我国均有相关技术标准：CICBA/C02.09-1999、CICBA/C02.10-1999、CICBA/C02.12-1999、HB5349-86、HB5347-81、HB5348-86(航空工业标准）等。

②水玻璃常用的耐火料：精制石英砂粉、白刚玉砂粉及铝矾土、煤矸石也有国家及行业标准如GB/12214-90、GB/12215-90、CICBA/C02.11-1999等。

③上述标准中对耐火材料的物理性能化学成分等均有明确规定。但仍需补充以下3项技术要求因为它们对型壳及铸件质量影响甚大: A：砂粉料中游离铁（磁性物）含量（游离态Fe要控制在0.01%以内）: 检测手段： 用JSⅡ-GI型磁性物测定仪（郑州磨具磨料磨削研究所生产，价格在10000--11000人民币之间），可以准确快速测定砂、粉料中FeO%（磁性物）含量。也可采用JB/T6170-2007（普通磨料）磁性物含量测定方法，或手工用强磁（4000高斯以上）对砂、粉（100g）反复吸收，精确称量。

危害：游离态Fe超标会产生化学粘砂，严重恶化脱壳性能，并产生黑点和夹渣。B: 烧失量（要求<0.5%）：判断型壳耐火料的煅烧是否充分，只要根据行业标准中规定的烧失量（灼减）来检测。（GB/T6901-2004或GB/T6900.1-6900.11-1986）。检测方法：简易方法可取耐火粉料100g（150℃烘干，去除水分后再测），精确至0.01g（电子天平称量）放置在陶瓷或不锈钢容器中放入型壳焙烧炉（1000-1200℃），保温2小时以上，再冷却后称量其烧失重量，即可知耐火料是否已煅烧彻底（粉料比砂料反应更灵敏）。煅烧不透之粉料或轻烧料常会ω〉0.5%，一般在1-3%之间（煤矸石因含一定量之“煤”，其ω〈1.0%为宜）。

危害：烧失量超标会导致清壳困难。

C：矿物组成：无论是水玻璃或硅溶胶型壳，其涂料中粉料粒度及撒砂料的粒度均有一定要求；生产实践表明：硅溶胶型壳表面层涂料其最合适的粉液比n=3.8-4.5（K=50-54%），水玻璃涂料表面层（ρ=1.280g/cm3，M=3.2-3.4，石英粉涂料n=1.2-1.4，（K=36.7-40.3%）。

检测方法：激光粒度分析仪检测（成本较高，利用率不高）；一般用“标准”粘结剂来与待测标准配制涂料，通过检测其涂料工艺性能来判断粉料粒度和级配是否合格则是最简便实用的方法。

危害：矿物组成不同会导致清壳难以程度不同。

六、熔模铸造涂料工艺性能的控制：

1.涂料工艺性能的内容及定义：

①流动性：涂料在蜡模（组）表面流动能力的大小及其流平性和流淌性的高低。

② 覆盖性：涂料在蜡模（组）表面覆盖能力的大小（润湿性或涂挂性能的高低）及在一定流淌时间内，涂料层平均厚度值的大小。

③致密性：在一定覆盖性和流动性前提下，涂料内部致密程度的高低（粉料的体积浓度）。

④稳定性：涂料中的粘结剂“胶凝”（老化）程度的高低和速度的快慢（涂料的使用寿命长短）。

⑤均匀性：涂料层的均匀及洁净程度。

⑥悬浮性：涂料中粉料重力沉降倾向的大小或涂料在静置一定时间后上下层致密性的差别程度。

2.涂料各工艺性能对型壳或铸件质量的影响： ① 流动性的影响： 涂料流动性差将很难形成厚薄均匀的涂层，难以顺利流入蜡模的复杂型腔，涂料常会滞留、堆积造成干燥（或硬化）不透，使型壳在该处脱蜡或焙烧时产生裂纹，引起穿钢、披锋等缺陷，尤其对于中大件（W>10-200kg）或复杂件，流动性更是涂料最基本的性能要求。② 覆盖性的影响：

若表面层涂料对蜡模湿润能力差，不能使涂层在蜡模上100%覆盖，则铸件表面会有“结疤”、“桔皮”等缺陷。涂层（表面层或背层）均应有一定厚度要求，过厚则难干燥（硬化）透，型壳易分层、开裂，造成铸件表面“夹砂”、气孔（透气性差）；涂层过薄则在撒砂较粗时会使型壳表面出现“蚁孔”，造成铸件表面“毛刺”，同时由于干燥或“硬化”过度会使型壳表面产生裂纹，导致铸件表面披锋，飞翅、流纹等缺陷出现。第一二层型壳的厚、薄决定了铸件表面质量，背层涂层则决定了型壳整体强度。③ 致密性的影响：

表面层涂料致密性高低，直接影响型壳及铸件表面质量。高致密度涂层能获得平整、光洁无蚁孔、美观的型壳内表面，铸件相应表面粗糙度细、缺陷少，可大大降低铸件返修率（少焊补、打磨）。背层致密度高则型壳强度高，不易开裂，当然，过高的致密性涂料会增加成本（粉料多），加速涂料“老化”（粘结剂薄膜过薄）。粘结剂过少时型壳强度低，表面易出现微裂纹，背层型壳易开裂、漏钢。④ 稳定性的影响：

涂料“老化”，即粘结剂在制壳前已有“凝胶”存在，会使型壳表面层缺陷增多：分层、结疤、开裂、落砂、夹砂、粗糙等。而且型壳整体强度下降（背层涂料也老化时），还会影响涂料其他工艺性能：流动性下降，覆盖性增大，致密性大大降低。⑤ 均匀性的影响：

表面层均匀性高低直接影响到铸件表面质量。由于涂挂性差会产生“结疤”。均匀性差会引起局部表面“毛刺”；洁净度差（涂料中有蜡屑、粉粒、粗砂）会产生麻坑、毛刺。不均匀的的涂层型壳平面上易开裂（硬化或干燥后），铸件表面会产生披锋、“流纹”。背层均匀性差，型壳浇注、焙烧时易开裂。均匀性是涂料质量的基本要求之一。⑥ 悬浮性影响：

涂料（桶）上下工艺性能不一致，直接会导致型壳涂层厚薄及致密性不同。硅溶胶涂料悬浮性差，粉料沉降快，为保持涂料的悬浮性，必须24小时低速搅拌，水玻璃涂料也应在浸涂时充分搅拌。对于悬浮性差的涂料，边搅拌边涂挂是最理想、合理的涂制方法。3.涂料工艺性能要求：

①较好的流动性L（包括良好的流平性，一定的流淌性）②适当的覆盖性δ（100%的涂挂性的前提下）③较高的致密性K（即n）④较好的稳定性（ρ

涂增高慢，使用寿命长）

⑤良好的均匀性（均匀而洁净）⑥较高或稳定的悬浮性（f%值稳定）

七、硅溶胶粘结剂：

1.硅溶胶涂料：

①硅溶胶涂料种类：

A、面层涂料：面层涂料及撒砂保证型壳内表面质量直接影响铸件表面质量。

B、过渡层涂料：过渡层涂料是将面层和背层牢固的粘结好避免分层，提高型壳强度。C、背涂料：背层涂料制壳是保证型壳的高低温度强度，保证铸件不变形和尺寸精度。D、半层涂料：半层涂料不撒砂，主要防掉砂和提高型壳强度

②硅溶胶涂料组成: A.面层涂料： 由耐火材料、粘结剂、润湿剂、消泡剂等组成。B.过渡层涂料：由耐火材料、粘结剂组成。

C.背层涂料：由耐火材料、粘结剂、选择性改性材料（石墨粉等）组成。D.半层涂料：由耐火材料、粘结剂和改性材料组成。③润湿剂介绍： A、润湿剂的作用:润湿剂是一种表面活性剂，其分子一般由两种性质不同的原子基因组成：一种是非极性的亲油基因，另一种是极性的亲水基因。如聚氧乙烯烷基醇醚（J F C）

B、润湿剂作用示意图：表面活性剂（润湿剂）有一薄层即可，用量为硅溶胶的千分之一左右。表面活性剂亲油基因在熔模表面的定向排列如图所示：

C、国內常用润湿剂种类:国内使用最多的润湿剂（表面活性剂）为JFC，又称渗透EA，全名聚氧乙稀烷基醇醚。同时还有润湿剂TX-10（OP-10）、农乳130、农乳100、还有烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等，武汉研制的ZF–401也是很有效的表面添加剂。

④消泡剂介绍：

A、加入润湿剂后，涂料的表面强力下降了，搅拌过程中易将空气卷入形成气泡，为此，需加入消泡剂来消泡，消泡剂一般为有机添加剂，如硅树脂、醇类。

B、消泡剂作用使气泡表面膜被拉伸变薄而使气泡破灭（见下图）：

⑤粉液比：

A、配方中耐火材料和粘结剂（硅溶胶）的重量比称之为粉液比。它直接影响涂料及型壳的性能。应加以严格控制。涂料粉液比高，所制型壳内表面致密，铸件表面质量好。涂料粉液比高，所制型壳內表面强度高，铸件精度高。粉液比高，型壳干燥时间长。

B、粉液比高、低取决于硅溶胶的粘度和耐火粉料的粒度及粒度级配。

2.硅溶胶涂料的配制： ①涂料配制说明：

②涂料配制，需长时间均匀搅拌，特别新配涂料，严格控制搅拌时间，到时方可测定涂料流杯度和涂片厚度。

A：流杯粘度：一定容积的涂料流尽的秒数。

国内外常用的流杯是美国的Zahn流杯4#（#004）和5#（#005）号杯。容积为44ml，出口孔径分别为： 4#（#004）ø4.27、5#（#005）ø5.28，大部分采用4#（#004）居多。

B:涂挂试片的测试:涂料层厚度可用涂挂试片测定其重量。涂片重是采用40mm³40mm³2mm的不锈钢涂挂试片来测试，涂片重越大，表明涂层越厚。流杯粘度与涂片重配合使用，可以更好的反映硅溶胶涂料性能。

八、硅溶胶型壳介绍：

1.熔模铸造型壳的性能基本要求：

①型壳强度：强度是型壳最主要、最基本的要求（常温强度；高温强度；残留强度）；性能良好的优质型壳应具有较高的常温强度，适当的高温强度和较低的残留强度。

②型壳的高温透气性：要有良好的高温透气性；

③型壳的热膨胀性，是型壳的重要指标，热膨胀要小； ④导热性：型壳的导热性要好，有利补缩、晶粒细化。

⑤热振稳定性：热振稳定性要好、抗高温钢水冲击能力较强。⑥热化学稳定性好： 良好的热化学稳定性，不能形成高温化学粘砂和氧化； ⑦脱壳性好：模壳要有良好的脱壳性。2.快干硅溶胶简介：

① 高分子有机物快干硅溶胶：

快干硅溶胶胶中加入高分子有机物，它本身就是一种强粘结剂，如乳胶和PVA等高聚物增强材料，高聚物改性硅溶胶会更早达到胶凝浓度，但并非真正胶凝，只是早期建立湿强度，溶胶不回溶，可以继续涂挂下一层，从而缩短制壳时间。

② 离子改性型快干硅溶胶：

加入离子改性在碱性硅溶胶溶液中，通常用铝、锡、铅，但是多数用铝，铝Al3+离子加入会发生水解反应生成Al(OH)3胶体,该胶体会增强硅溶胶的粘结力，有利于使型壳在下一层挂浆前建立足够的强度。③纤维增强剂型快干硅溶胶：

纤维增强快干硅溶胶与一般的高聚物改性硅溶胶不同，它不是靠加入聚合物，而是靠中加入不溶于的有机纤维（尼龙丝）来增强的，在涂料中加入直径约20um，长约1mm的尼龙纤维。④一种乳胶增强型快干硅溶胶：

乳胶增强型快干硅溶胶是新推出的一种快干硅溶胶，乳胶增强型快干硅溶胶在高温下的烧失，被烧失的乳胶成分在型壳中留下微观孔隙，进而降低了型壳的残留强度并增加型壳的透气性。3.硅溶胶型壳特点：

①硅溶胶是一种典型的硅溶胶体溶液；

②硅溶胶的性能指标：SiO2%、Na2O%、PH、密度、运动粘度、胶体粒径；

③硅溶胶涂料分三种：面层、过渡层、背层；

④面层涂料中必须加润湿剂、消泡剂。

⑤硅溶胶制壳工艺简单，每层为：上涂料、撒砂、干燥；

⑥ 硅溶胶型壳通过水分蒸发，SiO2溶胶浓度增加、而胶凝。

干燥是影响型壳质量的重要环节；

⑦影响硅溶胶型壳干燥的因素有：温度、湿度、风力，需严格控制。⑧现在国内对温度控制严格，对风力影响尚重视不够。

⑨快干硅溶胶可防止面层型壳开裂，避免铸件产生毛刺，可加快制壳速度 ⑩硅溶胶型壳制壳工艺为绿色型壳制壳工艺应加以推广。

九、熔模铸造件常见缺陷和型壳的关系：

1.气孔：型壳培烧温度低，保温时间不足，型壳过厚透气性不好。2.皮下气孔：型壳内表面与金属液发生反应。3.渣气孔：型壳焙烧不足。

4.缩松：型壳温度过低，冷却速度过快。

5.热裂：型壳温度低，冷却速度过快，型壳强度过高，退让性差，阻碍收缩 6.金属刺：面层涂料粉液比低，流杯粘度低，涂料与蜡模表面润湿性差，面层砂过粗。

7.粘砂：层涂料用耐火材料和撒砂材料杂质含量高，耐火材料及耐结剂选用不当。

8.表面麻坑：耐火材料中杂质含量过高。

9.夹杂物：型壳面层干燥硬化不良，型壳涂层结合不良、面层剥落。

型壳强度低，承受不了金属液冲击。

型壳脱蜡后放置时间过短，水分多升温过快，浇口杯掉砂。

10.型壳膨胀（铸件变形）：型壳耐火材料杂质含量过高，耐火材料煅烧温度

低，粘结剂高温性能差。11.铸件表面凹陷：型壳分层，型壳面层向内膨胀。

12.铸瘤：面层涂料中气泡未被排除，涂挂时蜡模拐角处、沟槽处、铸字处有

气体夹杂在涂料中。

13.鼠尾：面层热膨胀系数大，而背层热膨胀系数小，在焙烧加热过程中面层

翘起。面层和背层结合不牢。

14.变形：型壳在高温浇注时，高温强度低而导致铸件变形。

十、熔模铸造合金：

铸造技术是金属熔炼技术和铸造成形技术的结合。

铸件表面质量和尺寸精度主要取决于铸型的成形技术和质量。

铸件的物理性能和内部质量则取决于合金种类的选择和合金的熔炼质量。1.铸造合金熔炼质量的标准： ① 合金的成分合格：合金中各元素的含量,决定了该合金的组织结构,而合金的组织结构又决定了合金的性能。② 合金的熔炼温度和浇注温度合适：

A:合金熔炼温度太低时,易出现某些元素的偏析,特别是温度低,合金在熔化中形成的夹杂物不易浮出来。

B:合金液的浇注温度太低,合金液流动性差,不易充满铸型;合金液的浇注温度过高时,一方面将增大合金液的收缩 ,另一方面由于温度高,合金液中的吸气量大,因而厚大的铸件将出现缩孔,缩松和气孔等缺陷。C:常用精铸合金熔点范围如下表。精密铸造的浇注温度大致为熔点加100-170℃。

③ 合金的纯净度高:以钢为例,钢中的有害元素(硫.磷)和非金属夹杂物(氧化物.硫化物.硫氧化物)降低到一定的低水平后,钢的性能将产生质的提高,它表现在: A:物理性能大幅提高:冲击韧性提高20%至1倍;抗疲劳寿命大幅提高;抗腐蚀性能提高,耐磨性提高;变形加工性和焊接性变好.B:铸造性能改善:合金流动性提高;铸件缩孔.缩松倾向减小;铸件裂纹倾向减小.说明：一般纯净钢中：S+P+N+H+TO＜100³10-6 即小于100ppm(百万分之一)。

④合金纯净度的评定方法：

A：有害元素分析法：采用光谱或化学方法，定量分析合金中的硫、磷等有害元素；采用气体分析仪定量分析合金中的氮、氢、氧元素。根据两者总量的高低评定合金的纯净度。

B：非金属夹杂物显微检验法：根据国标GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定--标准评级图显微检验法》对合金材料取样在显微镜下观察非金属夹杂物形态与大小对比标准评级图，评定其级别。

说明：该标准图片是在100倍显微镜下0.5平方毫米正方形视场所见。该标准将夹杂物的类型和形态分为五大类，即A（硫化物类）、B（氧化铝类）C（硅酸盐类）、D（球状氧化物类）Ds（单颗粒球状类）。

该标准图片夹杂物的级别i分为 0.5、1、1.5、2、2.5、3 等六个级别。该标准适用于压缩比大于或等于3的轧制型材的夹杂物显微评定。

⑤熔模铸造工艺对合金的选择和熔炼的特点：

A.适用的合金等级高,对熔炼设备和冶金质量技术要求高 B.铸件壁薄或重量小,与其它铸造方法比,熔炼设备的容量小 C.铸型(即型壳)温度高,要重视合金浇注后的措施 2.熔模铸造用合金: ①铸造合金的分类: A.铁基合金—也称黑色金属 B.非铁合金—也称有色金属

C.超级合金—主要指镍基和钴基合金

②常用的熔模铸造合金(铸造炭钢和低合金钢、铸造不锈钢):

我国与发达国家所用熔模铸造合金对比如下图所示：

3.铸造碳钢和低合金钢：铸造碳钢和低合金钢是中国熔模铸造工艺，特别是

水玻璃工艺使用最多的合金。

①碳钢的凝固结晶过程及组织：碳钢凝固结晶的特点是分为两个阶段即

一次结晶过程形成奥氏体,随后的二次结晶过程最终转变为铁素体和 珠光体。

由于熔模铸造工艺的特点,如钢液浇注温度高、型壳温度高、散热慢, 导致铸件冷凝过程缓慢,形成的奥氏体结晶粗大,在二次结晶中便形 成长针状或片状的铁素体,称为魏氏组织,机械性能低,特别是韧性差 说明：含炭量0.2%-0.4%的炭钢精铸件易形成魏氏组织,必须进行退火或正火热处理,消除魏氏组织以提高机械性能。③ 碳钢的铸造性能分析：铸钢的铸造性能比铸铁差，表现在钢液的流动性较低；易氧化和形成夹杂物；体积收缩和线收缩比较大.因而铸钢件容易形成缩孔、缩松、裂纹和气孔等缺陷。应充分了解钢的以下铸造性能： A、钢液的流动性较低（影响因素有三个方面）：钢液过热温度、钢的含碳量、钢液中的气体和夹杂物含量。

B、钢的体积收缩较大（碳钢的体积收缩率与钢的含碳量有关）：

说明：以上为自由线收缩，若铸件的收缩受铸型的阻碍时，其受阻的部位的线收缩率将会小一些。

钢的体积收缩可分三个阶段，即液态收缩、凝固收缩、固态收缩.钢液过热温度愈高,液态收缩愈大，愈易形成缩孔.钢在凝固初期形成树枝状结晶,阻塞了钢液的补缩通道,形成分散的微小缩孔,即凝固收缩易形成缩松.C、线收缩率：钢的线收缩是钢在凝固后冷却至室温的尺寸收缩,含碳量不同的碳钢，线收缩率也不同。

D、裂纹倾向：铸钢件在冷却过程中常易产生裂纹，裂纹分为热裂和冷裂。裂纹产生原因：

内因：钢中有害元素及氧化夹杂物。外因：铸件冷却收缩时的受阻程度。

④铸造低合金钢的特点：铸造低合金钢是在碳钢的基础上加入少量（总量<5%）的合金元素，其主要作用是:提高钢的淬透性、细化钢的晶粒、对钢的铁素体进行固溶强化；通过这三个方面的作用,提高钢的机械性能。

说明：要达到强化的目的，低合金钢铸件必须进行热处理，以发挥合金元素能提高钢的淬透性的特点,主要热处理方式是调质处理:淬火加回火或正火加回火。

A、加入到钢中的合金元素有两类：

一类是主加元素，对钢的各方面性能起主导作用，这类元素有：

Cr、Ni、Mo、Mn、Si、Cu等。

一类为微量元素，它们在钢中含量少，不改变显微组织的构成，主要作用是细化晶粒、对钢液起精炼和去气的作用，常用微量元素有V、Ti、Nb和稀土元素。B、铸造低合金钢的铸造特点：

▼Cr、Mo、V、Ti、Al在钢中形成高熔点氧化物，降低流动性，Mn、Ni、Cu、Si提高流动性,低合金钢是上述两类元素的复合,故流动

性与炭钢相似；

▼大部分合金元素易氧化，形成非金属夹杂物多,熔炼中需注意覆

盖、脱氧及静置；

▼易产生元素偏析,且导热性差,故易产生裂纹,可加少量微量元

素细化晶粒减轻枝晶偏析,减少裂纹倾向。

4.铸造不锈钢：铸造不锈钢是我国熔模铸造工艺,特别是硅溶胶型壳精

铸工艺中,采用最多的合金。

①钢的腐蚀现象及原理：钢的腐蚀是外部气体和液体介质对金属的破坏过程.钢的腐蚀现象分为两种,化学腐蚀和电化学腐蚀。

②提高钢耐蚀性的途径：

A:使金属表面形成均匀、致密、稳定的钝化膜，阻止了介质对金属的蚀。B:使金属具有均匀的单相组织，防止金属的电化学腐蚀。

C:在双相组织的金属中，加入某些元素提高阳极的电极电位，减小两相 的电极电位差，从而减少电化学腐蚀。

③不锈钢中各元素的作用: 碳：耐蚀性要求愈高的钢，碳含量应愈低。铬：能形成足够厚度的钝化保护膜。

镍：镍是扩大奥氏体区的元素，镍本身也是一种极不容易氧化的元素。

钼、铜：加入钼、铜等元素可提高在盐酸、稀硫酸、碱溶液等中的耐蚀能力。钛、铌：能防止晶间腐蚀倾向。

锰、氮：与镍一样是扩大奥氏体区的元素。

④铸造不锈钢的分类：

A.按钢中合金元素不同分为三大类（铬不锈钢、高铬不锈钢、镍铬不锈钢）:

铬不锈钢：其公称含铬量为13%，按不同含碳量分为五种：0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13，含碳量愈低，抗蚀性能愈好，但随着含碳量增加，强度和硬度提高而脆性增加。

高铬不锈钢：公称含铬量为28%和34%,且含炭量也高,由于铬-铁原

子比高,电化学性质更稳定,抗蚀性更好,但机械性能差,硬而脆。镍铬不锈钢：公称含铬量为18%。加入8%的镍就能获得单一奥氏体

组织的不锈钢，具有良好的抗蚀性，当加入钼、铌、氮、铜等元素后则进一步提高了钢的抗蚀性,有的则形成双相不锈钢,具有更高的强度。

B.按钢的组织结构可分为五类: 马氏体不锈钢:能形成稳定钝化膜含碳偏低的铬不锈钢,如中国牌

号的ZG1Cr13、ZG2Cr13，也是指美国牌号中400系列不锈钢的410,铸件退火后进行淬火再回火,获得单一马氏体的不锈钢抗蚀性较好。

铁素体不锈钢:含铬量比马氏体不锈钢更高，有些还加入少量Ni、Mo等元素。中国牌号ZG1Cr17、ZGCr28，美国牌号的430属于这一类,铸件退火后为铁素体并具有高铬炭化物,相的电极电位高,抗蚀性较好。

奥氏体不锈钢：这一类不锈钢含铬18%含镍8%，含碳量很低或加

入少量钛、铌、氮等元素，形成单一奥氏体组织的不锈钢,抗蚀性好,如中国牌号ZG0Cr18Ni9，又如美国牌号300系列不锈钢中的304。

奥氏体—铁素体双相不锈钢：它比奥氏体不锈钢含铬量更高，通

过调正Cr/Ni当量比，形成奥氏体/铁素体大体相当的比例，其特点是在抗蚀性好的基础上，具有较高的强度和韧性,有的还加入氮提高屈服强度.如美国牌号

329、CE8—MN，中国牌号ZG0Cr25Ni4Mo，均属于这一类。

沉淀硬化型不锈钢：是指美国牌号CB7-Cu或中国牌

ZG0Cr17Ni4Cu4Nb，其特点是强度高，比奥氏体不锈钢高4倍，它是由美国变形钢钢号17-4PH演变而来的铸造不锈钢。这种钢先通过淬火获得马氏体，再经过496℃左右的时效处理，在基体相上析出了弥散微小的富铜相质点，从而强度大为提高,称为沉淀硬化,这种钢的抗腐蚀性能与304是相当的。

⑤铸造铬镍不锈钢的固溶化处理和稳定化处理：

A.不锈钢的腐蚀往往是沿着晶粒的界面进行，被称为“晶间腐蚀”； 产

生原因是奥氏体不锈钢在铸造条件的常温下，金相组织是奥氏体+碳化 物，碳化物沿奥氏体晶界析出，这种碳化物中含铬量非常高，它将奥 氏体晶界周边的一层中的铬原子夺走，造成了贫铬层，而不能形成钝 化保护膜，从而容易出现上述的“晶间腐蚀”。

B．奥氏体不锈钢固溶化处理的目的,是为了消除铸态镍铬不锈钢中的碳化物，避免在奥氏体晶界周边出现贫铬层。但实际生产中，虽经过固溶化处理，仍有少量碳化物析出，故易发生晶间腐蚀。为避免这种现象，有两种措施：

第一是严格控制含碳量，对于厚壁零件，或有加工面的铸件，含

碳量要比规范要求低；

第二是在钢中加入适量的比铬更强的碳化物形成元素钛或铌，钛、铌的加入量为5³（%C-0.02%）--0.8%。

说明：加入了钛或铌后的镍铬不锈钢铸件，还必须经过热处理即“稳定化处理”，才能保证充分形成碳化钛（或碳化铌）。

C.稳定化处理:是将钢在固溶处理后，再加热到850-900℃保温一段时间（加钛时保温4h，加铌时保温2h）然后再淬水快冷。这种处理可充分发 挥钛（或铌）作用，将铬稳定在奥氏体晶体内---称为稳定化处理,是提高钢的抗腐蚀能力的必要措施。⑥铸造铬镍不锈钢中,铬镍当量比与铁素体含量的关系：

A．以促进铁素体形成的铬元素的能力为基数,将钢中所有促进铁素体形成元素的能力之和称为铬当量,用下式表示:

B.以促进奥氏体形成的镍元素的能力为基数,将钢中所有促进奥氏体形成元素的能力之和称为镍当量,用下式表示:

C.人们研究发现铬镍当量比值Cre/Nie与钢中铁素体的体积百分数有一定的关系；Schoefer 图表示了这种关系,图中纵座标表示按钢中元素含量计算的铬镍当量比值Cre/Nie,横座标表示钢中铁素体的体积百分数,曲线表示了两者之间的函数关系。

⑦关于铸造铬镍奥氏体不锈钢具有磁性的解释：

A．铁素体是铁磁性体心立方晶格的微观组织,奥氏体是无磁性的面心立方晶格的微观组织,故铬镍奥氏体不锈钢应是无磁性的.但实际生产中发现成份虽合格,但钢仍具有微弱磁性,说明钢中存在少量铁素体.其原因有二: 一是Cre/Nie偏高；二是固溶化处理不当。

B.检查奥氏体不锈钢中铁素体含量的方法: 由于铁素体的强度高于奥氏体,因此奥氏体不锈钢在成份合格的基础上存在少量铁素体(5%-10%)对钢的机械性能是有益的,但这需由供需双方在合同中规定.检查铁素体含量的方法有:一镍铬当量比计算法、二磁性法、三金相分析法。

十一、熔模铸造合金的熔炼技术

1.铸钢熔炼的基本技术要点：

① 钢液的脱氧：钢在非真空感应炉中熔炼时，氧气通过 大气、钢料及合金、炉

渣、坩埚进入钢液里。给钢的性能带来极大危害。

A: 氧在钢中存在的形式（2种）: 溶解氧和化合氧

钢液中的总含氧量 ＝ 溶解氧含量 + 化合氧含量

B:氧在钢中的危害（3点）：

钢液中的溶解氧使合金元素氧化，增大烧损,且形成夹杂物。

钢液凝固过程中溶解氧与钢中的炭反应生成CO气泡，在铸件内形成气孔。

钢凝固后，氧化物、硫氧化物以夹杂物形态存在于钢中，对钢的性能产生不利影响。

C:氧进入钢液的途径（4种）：

大气中的氧及水蒸气；炉渣中的氧化铁；炉料带入的氧化铁及其他氧化物； 炉衬材料高温下氧化物的分解。

D:脱氧方法(3种)：沉淀脱氧和扩散脱氧及综合脱氧。

沉淀脱氧：向钢中加入对氧亲合力大于铁的元素，与钢液中的溶解氧化合，形成不溶于钢液的氧化物，且该氧化物借助浮力自钢液中排出使钢中含氧量下降的方法。

扩散脱氧:是向炉渣中不断加入脱氧剂，使炉渣中氧（FeO）降低.钢液中的氧将不断地向炉渣扩散,直到新的平衡为止,从而降低了钢液中氧含量,这就是扩散脱氧的原理。(说明：根据能斯脱分配定律，能同时溶解于炉渣和钢液两相中的氧，当温度在一定下，溶解反应达到平衡时，两相中氧的浓度比为常数)。扩散脱氧剂有炭粉、硅铁粉、铝粉、硅钙粉、炭化钙、铝石灰等。

说明：沉淀脱氧能使钢中含氧量降到较低水平，但在钢中留下氧化夹杂物多。

扩散脱氧降低含氧量的速度较慢，但氧化夹杂物数量最少。

先扩散脱氧后，再进行沉淀脱氧可以进一步降低钢中的氧和夹杂物的含量。

E:选择脱氧元素的原则（4点）：

对氧的亲合力要强。脱氧能力顺序为：

具有与钢相似的熔点、比重;且沸点高、溶解度大。

与氧形成的产物容易聚集长大;自钢液中浮出。

钢中能容许残留的脱氧元素存在。

F:单一元素脱氧剂与复合元素脱氧剂 ：

单一元素脱氧时其氧化物熔点高于钢,不利于聚集上浮。

复合元素脱氧时,生成复合氧化物，熔点下降，容易聚集上浮。

说明：硅、锰是复合脱氧剂中必不可少的元素。G: 常用沉淀脱氧剂及状态: 锰(锰铁、金属锰、电解锰）

硅（硅铁、结晶硅）

锰和硅（分别使用或锰硅合金）铝（纯铝）

铝、硅、锰共用

钙合金（硅钙合金、硅钙锰合金、硅钙铝钡合金）

稀土元素(镧、铈、镨、钕)其他脱氧元素(镁、钛、锆、硼)H:影响扩散脱氧的因素（3点）: 温度影响；钢—渣接触面大小；炉渣成份影响。

I:扩散脱氧剂的选择考虑因素（2点）: 脱氧能力与效果； 残余的脱氧元素对钢的性能的影响。

J：感应炉不利于扩散脱氧的原因（3点）：

熔池的上表面积与体积之比小；渣层温度低；熔化时间短。

②钢中气体和有害元素：钢中均含有H、O、N、P、S、As、Bi、Pb、Sb、Sn

等有害气体和杂质，将给钢的性能带来很大危害。

A：氢元素：

氢在钢中存在的形式（2种）：

氢以原子状态溶解于铁液中。

氢以原子状态溶解于固体铁中。但溶解度小于铁液中,且在铁的三种同质异晶

中不同,即在铁素体中溶解度最小,高温铁素体较小,奥氏体中最大。

影响氢在钢中溶解度的因素（4个）：

温度； 氢分压； 合金元素；金属组织结构。

氢对钢的危害：

含氢量高的钢会产生脆性断裂，断口区内呈白色斑点，故称白点。

降低钢中含氢量的措施（熔化期6点、精炼期3点、出钢浇注期4点）：

熔化期：装料前造底渣；选用洁净炉料；大功率快速熔化；避免向熔池中加固体冷料；含氢高的纯金属和铁合金要进行去氢退火；不在湿度高的天气熔炼对氢敏感的钢。

精炼期：选择合适的炉渣；精炼期加入的铁合金要充分烘烤；精炼期时间不要过长，温度不要过高。

出钢浇注期：出钢槽要干燥；缩短浇注时间；带渣覆盖浇注；要求特殊的可

吹氩脱氢处理。B：氮元素：

氮在钢中存在的形式（2种）：

以原子状态溶解在钢液中，也溶解在固体钢中。

与钢中的Ti、Zr、Al、V、B、Cr 等元素形成氮化物,溶解于钢中。

氮在钢中的作用（有害作用和有利作用）：

有害作用：钢液冷却凝固时，氮以气体状态出，形成气泡或疏松。

氮在固态钢中，形成氮物，降低了钢的塑性。有益作用：氮能稳定奥氏体，扩大奥氏体相区。

TiN、ZrN、AIN能阻止高温下奥氏体晶粒的长大。

降低钢中含氮量的措施：采用含氮量低的炉料，应选用含氮低的铬铁，纯铁

含氮量也较高。在装料前造底渣，铬铁不要装在炉底，而应在炉料熔化后加入，控制浇注温度和时间。

C:硫元素：

硫在钢中存在的形式：

硫以硫化物、硫氧化物形态，存在于钢的晶界上

硫在钢中的有害作用：

降低钢的热塑性；降低钢的耐腐蚀性；降低钢的焊接性能。

说明：对于大多数钢，硫是有害杂质；但在易切削钢中，硫是作为改善切削性能 的合金元素存在。

非真空感应炉脱硫方法（碱性炉渣脱硫法）： 原理:把能溶解在钢液中的〔FeS〕变为不溶于钢液而溶于炉渣的稳定的硫化物如(MnS)、(CaS)等,然后去除炉渣达到脱硫目的。

〔FeS〕+(CaO)=(FeO)+(CaS)〔FeS〕+(Mn)=(Fe)+(MnS)影响炉渣脱硫效果的因素：

熔炼温度；炉渣碱度；钢液中氧含量；钢中的合金元素；钢液与渣的接触面积。

炉渣脱硫在非真空感应炉中的应用：

在坩埚底部装入石灰70%~80%,萤石20%~30%的造渣料,加入量约为钢料的2~3%,直到精炼完成的出钢前去除碱性渣,称为单渣法。也可在熔化完后将碱性渣扒除,再造新的碱性渣,在精炼期进一步脱硫,称为双渣法。

非真空感应炉脱硫方法（沉淀脱硫法）：

原理：向钢液中加入对硫亲和力强的元素，使其形成稳定的不溶于钢液的硫化物或硫氧化物，且从钢液中上浮进入炉渣，从而实现脱硫的目的。但必须在脱硫之前，对钢液要充分脱氧。

沉淀脱硫用元素的要求（4点）：

与硫有很强的亲和力。对硫亲和力递减次序为:Ca、La、Ce、Mg、Zr、Ti 脱去相同量的硫所需的元素量少的有利于脱硫。在钢中有较高溶解度的元素。脱硫产物应比重小，易上浮

沉淀脱硫在感应炉中的应用：

在精炼期内，配合脱氧可同时进行沉淀脱硫。常用脱硫剂有钙、镁、稀土等合金、锆铁、钛铁等。

新的冶金技术发展，有用氩气作为载体，向钢液喷射粉状脱硫剂。

D：钢中微量有害元素：

主要是指Pb、Sn、Bi、Sb、As等，它们形成低熔点共晶体富集在晶界上,对钢的性能危害极大。微量有害元素的去除在非真空感应炉中是困难的，只有严格控制原材料中有害元素的量。

③钢中的非金属夹杂物：钢在熔炼和浇注过程中,形成的各种氧化物、硫化物、以及其复合化合物,均以夹杂物的形态存在于钢中,现代的冶炼技术还不可能将它们完全沏底从钢中排除。研究表明夹杂物的数量、大小、形态和分布状况对钢的性能有明显的影响,当夹杂物含量降到一定水平时,钢材性能将发生质变的提高。在当前冶金和铸钢行业已将生产纯净钢作为技术进步的主攻方向，这首先要在熔炼中对钢中的夹杂物进行严格的冶金控制。一些围绕纯净钢生产的精炼技术如AOD炉、VOD炉、电渣熔铸、喂线技术、钢包吹氩及喷粉技术等等，已得到推广应用。

A：钢中夹杂物的种类（6类）：

简单型氧化物的夹杂；复合型氧化物的夹杂；简单型硫化物的夹杂； 复合型硫化物的夹杂； 氮化物夹杂； 硫氧化物的夹杂；

B：非金属夹杂物的性质和特点:

夹杂物的塑性: 脆性不变形夹杂物。如 Al2O3 CeS TiN

半塑性夹杂物。如FeO、Re2O2S

塑性夹杂物。如MnS、FeO²MnO、MnO²SiO2 夹杂物的形状:带状、链状、块状、点状、多角形、网状。

夹杂物的大小及数量：夹杂物大小以微米来算,当夹杂物小到某一尺寸时，对

其性能就没有影响，这一尺寸称为该钢种的夹杂物临界尺寸。

夹杂物的分布：熔点低于钢的夹杂物，分布在晶界上，对钢的性能最不利。熔

点高于钢的夹杂物，在钢中起晶核作用，危害较小。比重大的夹杂物容易偏析，严重时易形成缩松。

C：非金属夹杂物对钢性能的影响（7点）：

促使钢出现韧性断裂和脆性断裂。

降低钢的疲劳极限。形成氢脆即白点。

对钢的物理性能，如导磁率、电阻率、矫顽力、膨胀系数都有不利影响。使钢的制品在抛光加工后的表面光洁度下降。是造成点状腐蚀的根源。对钢的切削性能的影响。

D:钢中夹杂物的来源(内生夹杂物和外来夹杂物): 内生夹杂物的来源: 钢中合金元素与大气之间的化学反应产物。

脱氧剂与钢液中氧、氮、硫反应的产物。

溶解于钢液中的氧、氮、硫等在钢冷却时，因溶解度下降而析出后与钢中合金元素的化学反应产物。

钢液中的合金元素与坩锅、炉渣、铸型之间的化学反应产物。

外来夹杂物: 原材料带入的夹杂物。

钢液对坩锅的冲刷融蚀产物。

操作中落入的炉渣、砂粒、耐火材料、铸型材料等。E:降低钢中夹杂物的措施（15点）: 选择清洁干净的炉料;减少回炉料的配比;选择合适的炉衬材料及纯净度;选择合适的感应炉频率;加快重熔速度;造底渣复盖钢液;选择纯净干燥的造渣材料和除渣剂;不在潮湿天气熔炼对氢敏感的钢;合金加入前要预热或除气;脱氧剂的选择和合理的加入顺序及方法；脱氧后钢液的静置；除渣剂正确使用；合适的浇注温度；缩短钢液的浇注过程的时间；防止钢水进入铸型后的二次氧化

F:钢中夹杂物形态的冶金控制(氧化夹杂物和硫化夹杂物): 不同形态的夹杂物，对钢的性能影响有很大区别，因此采取措施调正夹杂物的形态，可以减少夹杂物的有害影响;所谓通过冶金控制来改变夹杂物形态，就是向钢液中加入适当的元素，以改变钢中原有夹杂物组成和形态，并使其成为理想的夹杂物形态的方法。

氧化物型夹杂物的调正控制:Al2O3夹杂以簇状形态聚集，属脆性夹杂物，对

钢的性能不利，用硅钙铝合金处理钢液，其夹杂物是钙铝硅酸盐，其熔点低且是球状塑性夹杂物，减少了对钢的强度和韧性的不利影响。

硫化物型夹杂物的调整控制:钢中硫化物主要是MnS，并多以链状或多角形

存在于晶界上，而若成球状分布则对钢才有利，其方法是加入合金元素，将锰从MnS中置换出来，形成新的硫化物,并具有不变形成球状的特点。

改善硫化物型夹杂物形态的方法有:加入钙，形成CaO-Al2O3为核心，外包

CaS+MnS外壳的球状复合硫氧化物。此外还有用加入稀土、钛、锆等元素来调正MnS的形态的。

2.非真空感应炉铸钢快速重熔的方法: 碱性或中性炉衬的小容量非真空感应电炉铸钢熔炼操作程序(8步):

①熔炼前准备：

配料：用与要求钢号成份相同或相近的优质型材边角料或经过精炼处理的连铸棒料作主料，一般回炉料的配入应控制在30%以内，铸件质量要求高的不使用回炉料，用于调正成份的铁合金量不超过5%；按照配料单准确称量炉料并记录在案。

对炉料的要求：所有金属炉料需清洁无锈蚀、无油污、干燥无水份。回炉料经过抛丸后无残留的型壳材料。电解金属如电解镍需经800℃烘烤的脫氢处理，其他熔炼中途加入的铁合金均需称量后置于≧100℃烘箱中待用；造渣剂石灰和萤石应置于烘箱中备用，防止吸潮；除渣剂应筛去灰份经低温烘干后置于炉前备用。

装料：首先用80-90%的干石灰，10-20%的萤石作造渣剂，加入炉底造底渣, 当钢料开始熔化即可接触造渣剂并覆盖钢液，造渣剂数量约为炉料重量的1-2%，以能完全覆盖钢液为原则；将细小的钢料垫于炉底，然后将难熔且不易氧化的铁合金和金属如钼铁、钨铁及电解镍等加在炉底，其他铁合金及金属应在预脱氧后加入，其余主料应较紧密的竖立装于炉內，当自下而上的熔化时便于向下推料。

提示1：由于感应电炉具有炉膛深度与直径比大，金属炉料是被电磁感应而加热熔化，为提高电效率而炉壁厚度薄等特点，致使钢液与渣层接触面积小，渣层由金属传热故温度低，炉壁不允许过渡冲击，所以感应电炉不具备钢的冶炼功能，只是一个合格金属的快速重熔设备。因而要求炉料必须成份准确而洁净。

提示2：碱性炉衬应造碱性渣，炉料中的氧化物首先和炉渣反应，不至于污染和粘附炉衬，除非炉料非常干净，才不必造渣。

②快速熔化：当炉料装完后即可启动电源满功率送电，以加快熔化速度，缩短钢料在大气中的接触时间，减少氧化、吸气。但在碱性炉衬的冷炉熔化时，由于镁砂炉衬有裂纹，需先用小功率送电，待受热的钢料将炉衬烘至发红，裂纹弥合后才可满功率快速熔化；熔化过程中要及时推料和补加炉料，形状各异的回炉料容易卡料，可在最后加入，要防止因加料不当或不及时推料而形成的“搭桥”事故；操作中要注意使渣层覆盖好钢液，若渣量太少，可添加造渣剂，以防止钢液裸露，若渣层太厚，可撇除部份渣液，由于是釆用单渣法，中途不要更換渣液。

提示：非真空感应电炉熔炼时，钢料在加热和熔化过程中，固体钢料和已熔化而裸露的钢液不断被空气中的氧所氧化，即使部份钢料已熔化，但由于电磁搅拌的作用，熔渣亦覆盖不住钢液，只有当大部份钢料已熔化，熔渣才能覆盖住钢液，使之与空气隔绝。为了減少钢在熔化过程中的氧化，有两项常被釆用的措施：一是加大电源功率，缩短熔化时，即缩短了钢料与氧气接触的时间，一般常将熔化时间缩短到十几分钟；二是在炉口安装氩（氮）气体保护装置，在钢料熔化期打开惰性气体保护装置，将炉口上部空气驱走，形成惰性气体的保护层，当钢液完全被渣层覆盖时，再将其关闭。

③预脱氧：

预脱氧时间：当钢料已全部熔化，但温度不高，一般约≦1550℃时，是预脱氧的最佳时期。

预脱氧剂的选择：选择脱氧效果较好，钢中允许残留较高的锰和硅作预脱氧剂，含碳量低的钢选用电解锰和结晶硅，碳钢选用低碳锰铁和优质硅铁。

预脱氧剂加入量：以最终钢中锰、硅残留含量不超过标准为原则下尽量多加，以提高脱氧效果，为形成易于上浮的锰硅酸盐复合化合物, 需使锰/硅大于1或更高，一般最低加锰 0.5%，加硅0.25%。

预脱氧剂加入顺序：要先加锰，随后再加硅。脱氧剂经预热后，推开渣面加到钢

液中，随即覆盖钢液。

提示1：锰和硅是钢液最好的脱氧剂，它们与氧的亲和力雖不及铝，但有两大优点：

首先是它们对钢液共同脫氧时，是形成熔点低于钢的复合氧化物MnSiO3，它易于从钢液中聚集和浮出；笫二是钢中允许的锰和硅的残留量较高，因而适当过量的加入，有利脫氧反应的进行。使用锰、硅脫氧剂时要掌握两点：一是在钢液处于低温状态时加入锰和硅脫氧，因为这时是锰和硅脫氧效果最佳时期；二是要先加锰，隨后再加硅，这是因为硅脫氧的产物 SiO2 是一种絮状物，飘浮在钢液中不易排出，因而加硅前钢液中必须有大量的MnO存在，一当出现SiO2即被MnO包围形成MnSiO3的复合氧化物，实验证明不同的加入次序，钢中夹杂物含量有显著的不同，同时这也是我们强调加锰量要大于加硅量，锰硅比至少要大于1的原因，还有一种说法是钢中锰的含量高时，硅的脱氧效果会更好。

提示2：用锰和硅将钢液中大部份氧脱去，并形成易于排除的脫氧产物，这是预脱氧的目的，但由于锰和硅与氧的亲合力稍差，钢液中还存在氧，所以祇能将锰硅脫氧称为预脱氧。

④调整成份及升温：钢液经预脱氧后立即取样，进行光谱分析，此时将电源调低至保温功率，根据分析结果，补加经预热的合金。当钢液成份合格后，立即满功率快速升温，达到最高熔化温度并用插入式热电偶测温，最高熔化温度应根据不同钢种确定，如 304不锈钢一般为1680~1700℃。

提示：预脫氧后钢液中的氧含量降低，此时向炉内添加各种比较容易氧化的元素合金，其氧化损耗少，产生氧化夹杂物也少。这一时期通过添加合金和炉前快速分析是确保钢的化学成份合格的关键时期。

⑤停电静置：成份合格的钢液达到最高熔化温度后，立即关闭电源，钢液中的电磁搅拌停止，利于预脱氧后产生的悬浮在钢液中的氧化物飘浮到渣层中。对于容量为 100-150kg 的感应炉，停电静置时间一般控制在2-3分钟，由于电源关闭，钢液温度开始下降，当温度太低时，钢液粘稠度增大，夹杂物不易浮出，故过长的静置时间并无效果，如钢中夹杂物太多，可再次升温至最高熔化温度后，进行第二次停电静置。停电静置期间应严格覆盖钢液，亦可再用硅酸铝纤维棉盖住炉口面。

提示：停电静置的目的是，让钢液中前期产生的氧化夹杂物，在沒有

电磁搅拌力的干擾下，向上浮出进入渣层，达到钢液的净化。实现这一目的关键是提高钢液的温度，以降低其粘稠度，使夹杂物上浮阻力減小，才能实现静置浮渣的目的。但钢液温度过高又存在氧化和吸气的风险。静置时确定合适的最高钢液温度也即开始静置的温度很重要。一般来说合金元素高的钢比碳钢和低合金钢的液相线要低，但钢液粘稠度要高，因此选择的过热度即液相线温度与静置温度的区间要高，如304不锈钢的液相线温度 1454℃，当静置温度选择为 1700℃ 时，过热温度达246℃。而8620低合金钢液相线温度 1504℃，当静置温度也选择为1700℃时，过热温度仅为196℃。

⑥终脱氧及精炼：

脱氧时间：钢液静置后，用插入式热电偶测温,若温度接近浇注温度,即可进行终脱氧。若温度过高或过低均应调整至浇注温度范围，方可进行终脱氧。

终脱氧剂的选择：碳钢用0.08~0.1%的纯铝作终脱氧剂，不锈钢用0.15~0.3%硅钙锰合金后再加0.04%的纯铝作终脱剂，或用多元复合脱氧剂硅钙铝钡合金，其加入量应根据该合金的含铝量计算。

终脱氧剂的加入顺序及方法：推开渣面先加硅钙锰合金再立即加铝。铝比重小，含钙的合金易燃烧，在加入方法上要考虑回收率，可用插入或钟罩压入法加入。

终脱氧后的精炼处理：对于某些钢种根据工艺要求，可在终脱氧后向钢液加入稀土合金或含钙合金等的精炼剂，或者加入晶粒细化剂，改善和提高钢的性能。其加入量和加入方法由工艺文件具体规定。提示1：铝与氧的亲合力強，是钢的最強脱氧剂，故将其作为钢的最终脫氧剂。铝脫氧的缺点是形成的脫氧产物Al2O3为簇状氧化物，铝加在钢液的表面时还会与空气中的氧形成氧化铝膜，当它搅入钢液中时就不易浮出而形成硬质脆性夹杂物，所以不锈钢的抛光件都忌讳铝作脫氧剂。克服这一缺点的办法是在加铝脱氧的同时加入硅、锰、钙等元素，形成的脫氧产物就不是单一的氧化铝，而是多元的复合氧物，容易与钢液分离浮出。

提示2：稀土和含钙合金对钢液有精练的作用是有以下三点原因：一是它们与氧有极强的亲和力，故对钢液有深度的脱氧作用；二是稀土及其氧化物的熔点高于钢，钢在凝固时增加了结晶核心，因而有细化晶粒的作用；三是钢液中存在微量的钙和稀土元素时，钢液终脱氧留下的少量氧化夹杂物将被细化和成球状，因而对钢的危害性很小。但是要强调的是稀土合金必须在终脱氧完成后再加入，否则会产生过多的稀土氧化物反而污染了钢液。此外纳米氮化钛是非常纯净和细小的晶粒细化剂，加入量仅为万分之几就有很好的效果，因而不致于有污染钢液的副作用，但必须加入到钢液内部才有效果。

⑦ 除渣：终脱氧完成后，立即进行初步除渣，即用钢钎挑除大块覆盖渣，再用干燥的颗粒状的除渣剂撒于渣面上，蘸除覆盖渣并用钢钎挑出，反复除渣两次后，在钢液面上均匀撒上除渣剂覆盖钢液，即可准备向钢包出钢。若是以熔炉代浇包进行扠壳浇注时，则在初步除渣后关闭电源，均匀撒上除渣剂形成蘸渣层，用钢钎牵动蘸渣层蘸除钢液面和炉壁上的稀渣，正反两面蘸渣后挑出炉外，如此进行三至四次的快速除渣操作后，钢液面清洁无渣即可扠壳浇注。除渣过程钢液裸露在空气中，除渣操作必须快速有效，以减少钢液再次氧化污染。同时在开始除渣前，通知浇注或扠壳人员做好出钢浇注的准备。

提示1：对于用熔炉扠壳直接浇注来说，除渣是很重要的操作步骤，因为高温

下钢渣稀薄，与钢液较难分离，若浇入型壳中必然在铸件表面上留下 细小的渣孔缺陷，这一点往往未引起操作者和管理者的重视，要做好 这一点一方面要选用质量上好的除渣剂，另一方面要有熟炼的除渣操 作技能。如果采用茶壶浇包浇注型壳，则在炉内的除渣要求不必太严 格，因为有茶壶浇包的撇渣功能来保证。

提示2：目前工ㄏ普遍使用的除渣剂是珍珠岩，它是一种酸性硅酸盐的玻璃质火山熔岩矿，经破碎、筛分和低温烘烤去除自由水的颗粒物，将它加到高温钢液和渣层上时，立即膨胀发泡，因而具有较强的吸附钢液表面稀渣的功能，在使用除渣剂除渣时，应按照, “颗粒无灰、均匀淋撒、轻揉蘸渣、迅速挑除、注重效果、減少频次” 的方法和原则去做，因为除渣剂不同于造渣剂，它本身杂质多且含有结晶水，过多的使用也会污染钢液，同时它的熔点低，在钢液表面仃留过长时间也会变成稀渣，反而达不到吸附稀渣的作用。

⑧出钢浇注：清扫炉面，用气咀吹去炉面和出钢槽上的灰尘、砂粒和杂质，出钢槽不宜过长，若经过修补，一定要预先沏底烘干，以尽量缩短钢液流经距离和防止钢液吸潮。此时可用整块的硅酸铝纤维棉盖住炉口达到保温的效果;扠壳浇注时扠壳和浇注两者要配合紧凑，实现准确、连续和快速的浇注操作，一般毎炉浇注时间应控制在 3~4分钟内，如浇注时间过长，钢液氧化严重，需再向炉内投入铝块补充脱氧;若为转包浇注，需将终脫氧剂留下一半，分次加在钢包底部由钢液冲入脱氧, 浇包需烘烤至暗红色才可接盛钢液，并应采用茶壶咀式撇渣浇包;出钢浇注过程中，随着炉內钢液逐渐减少，应逐步调小电源功率，使钢液的浇注温度保持相对穩定。

提示：出钢浇注过程钢液完全裸露在大气中，这时已经脱氧的合格钢液又会被氧化，并随着时间的增长而逐步严重，这就是所谓的二次氧化，它将影响铸件的质量。为减轻钢液的二次氧化，可选择两个措施:一是选择合适的感应炉容量，目的是缩短每炉的钢水浇注时间，应根据各自企业产品对象测算平均每组型壳的钢水重量，在确保3-4分钟浇完每炉钢水的原则下，计算和选择感应炉的最佳容量；二是在炉口面设置惰性气体保护装置，在除渣和出钢浇注阰段打开惰性气体保护装置，在钢液面形成惰性气体层，保护裸露的钢液不被二次氧化。

3.精密铸造常用的几种非真空感应炉熔炼和浇注的方式（3种）： ①较小容量感应电炉快速重熔,叉壳直接浇注法：

A:方式:采用容量为80-100kg、频率为3仟赫左右的快速感应电炉熔炼;每炉熔化时间为20-25分钟;以熔炉为浇包,将钢水直接浇入叉至炉咀前的型壳中.B:特点: 熔化速度较快，钢液与大气接触时间较短;钢液由熔炉直接浇入型壳可保持钢液和型壳的最高温度，具有最好的充型条件;能浇注厚度仅一毫米的薄壁铸件如空心球头

浇注前要充分除渣，浇注过程钢液裸露易二次氧化，故浇注时间不宜长;浇注过程无挡渣能力，稀渣易进入型壳;人工叉壳力量有限，不适合浇大型壳;②较大容量感应电炉快速重熔,转包浇注法：

A:方式:采用容量为150~250Kg.频率为1~3仟赫的感应电炉熔炼;每炉熔化时间为

30~40分钟;钢水熔化后,倒入具有挡渣功能的茶壶式浇包中,逐个型壳浇注.B:特点: 熔化速度相对较快，钢液与大气接触时间缩短;用茶壶包浇注避免了钢渣进入型壳，减少铸件渣孔缺陷;可以浇注较大型壳;钢液一次注入浇包，熔炉可再装料熔化，节省钢液保温用电;转包后钢液温度下降，且需予先出壳，型壳温度也下降，故不宜浇注薄壁小件 增加了浇包制作、烘烤和维护的环节.③小容量感应电炉更快速重熔,翻转浇注法：

A:方式：采用容量在30Kg以内,频率为4仟赫以上,具有炉体翻转机构的小感应电炉熔炼;每炉熔化时间为2~6分钟;钢水熔化后,将型壳浇口杯倒扣在炉口上,并密封和压紧型壳,然后熔炉与型壳翻转180度,钢液瞬间倾入型壳中.B:特点: 熔化时间最短,钢液最纯净;浇注时间极短,钢液不易二次氧化;钢液充型速度最快,薄壁另件易于成形;对炉料的要求更高.4.非真空感应炉熔炼新技术(3项): ①惰性气体覆盖保护在非真空感应电炉熔炼中的应用.惰性气体覆盖保护法的基本原理是,在熔炉熔池的表面,形成一层不被合金吸收又不与合金反应的惰性气幕,从而保持合金在熔化过程的纯净度

②感应炉内氩气精炼.感应炉内氩气精炼是将高纯度的氩气，通过安装在坩埚底部可更换的透气砖（只透过气体不会渗漏出钢液）导入钢液。氩气被分散成许多分散度高、具有较大上升速度的气泡流，通过钢液时将会对钢液产生精炼作用。

③刚玉-镁铝尖晶石炉衬的应用。

以镁铝尖晶石为连接桥的新型炉衬。炉衬材料的组成都是由粗细不同的颗粒和粉状材料进行合理级配组成，以提高其紧实密度。粗细颗粒为骨料，一定量的细粉料填充着大小颗粒料之间的间隙，成为连接桥，在高温下这些细粉料会先于颗粒料烧结，形成三维网状结构，其目的是依靠骨料抵御高温侵蚀，达到提高炉衬的使用寿命，而改善起连结桥作用的网状结构的材质将会提高炉衬的整体寿命。因而在刚玉质的炉衬材料中加入一定量的电熔镁粉，其目的就是为了形成镁铝尖晶石的连接桥网络。

下表为刚玉-镁铝尖晶石炉衬的配方。

镁铝尖晶石炉衬的不足（2点）：

由于刚玉-镁铝尖晶石软化点比氧化镁低，故高温下炉壁较软，加料时需要注意，否则容易碰撞出凹坑。

刚玉-镁铝尖晶石炉衬抗高温性不如镁砂炉衬，熔炼温度超过1700℃时，炉衬寿命会缩短。可以用电熔氧化镁-镁铝尖晶石炉衬熔炼温度要求高的金属。

5.感应电炉的原理及种类：

①无芯感应电炉的基本原理是电磁感应原理和电流热效应原理，即是利用电磁感应在金

属内部形成的感应电流来加热和熔化金属。它是由变频电源、电容器、感应圈的坩

埚中的金属炉料等组成的基本电路。

②用法拉第的电磁感应原理及焦耳楞茨的电流热效应定律描述感应加热：

当交变频率的电流通过坩埚外侧螺旋形水冷线圈时,在线圈包围的空间和四周产生了交变的磁场,其中一部份磁力线穿透感应圈内坩埚中的金属炉料,从而金属炉料内产生感应电流 ,它在闭合回路内流动时.要克服金属炉料导体的电阻而使金属炉料温度升高,由电能转化为热能,使金属炉料被加热和熔化。

③感应熔炼设备的种类：

A：按照电源频率分（3类）：

工频感应炉(50赫)；中频感应炉(150赫~10千赫)；高频感应炉(10~300千赫)B：按照熔炼环境分（2类）：

－3 非真空感应炉；真空感应炉（真空度可达5x10托）C：等离子感应炉：

D:炉衬材料和坩埚配料:

十二、熔模铸造浇冒系统设计：

设计过程应注意的7个问题：确保充填；保证补缩；避免产生裂纹；减少内应力

和变形；方便制壳；排蜡通畅；提高工艺出品率。

1、冒口的设计：冒口是铸型内用于储存金属液的空腔，习惯上把冒口

所铸成的金属实体也称为冒口。

① 冒口的作用(4点)：

A：补偿铸件凝固时的收缩。设在最后凝固部位、使缩孔移入冒口、防止铸件 产生缩孔、缩松缺陷。

B：调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。

C：排气、集渣作用。

D:精铸件的大型铸件可利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。

②设计冒口应遵循的基本条件：

A：冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝 固收缩，补偿浇注后型腔扩大的体积。

B:冒口的凝固时间应大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间。

C:在铸件整个凝固过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即： 使扩张角始终向着冒口。

D:对于结晶温度间隔较宽，易于产生分散性缩松的合金铸件，还需要注意将 冒口与浇注系统、工艺补贴、保温措施、激冷措施等配合使用，使铸件在 较大的温度梯度下，自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺 序凝固。

③补缩通道扩张角: A:铸件的凝固过程，由于凝固是从下部和壁的周围同时推进的，这样在液

相线之间便形成了向冒口方向扩张的夹角Φ，角Φ称为补缩通道扩张角。

B:Φ角大小和方向决定着补缩通道畅通与否和畅通的程度，Φ角越大，通道越畅通、补缩越容易;向着冒口方向的温度梯度越大，Φ角就越大;反之Φ角越小。

④冒口的有效补缩距离: 冒口作用区长度与末端区长度之和称为冒口有效补缩距离。冒口有效补缩距离与合金种类、铸件结构、以及铸件凝固方向上的温度梯度有关，也和凝固时析出气体的压力及冒口的补缩压力有关。

⑤确定冒口的重要原则（4点）: A:先确定铸件的热节位置，侧冒口应就近设在热节的上方或侧旁。

B:冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。

C:对于壁厚均匀铸件，需根据冒口的有效补缩距离来确定冒口的位置和数量。D:冒口的安放应便于铸件的清理、切割、打磨等操作。

最重要的是要记住(2点)：

冒口应比铸件（或被补缩部位）凝固的晚 冒口应有足够的金属液补偿铸件凝固时的收缩

2、浇注系统设计：

① 定义：浇注系统是铸型中金属流入型腔的通道，通常由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道、冒口、缓冲窝、出气口、集渣包等单元组成。

②浇注系统的功能：

充填、补缩、排蜡、配热、其它

③对浇注系统的基本要求（4点）：

A：应在一定的浇注时间内保证充满型壳,获得轮廓清晰的铸件，防止产生浇

不足。

B:应能控制液体金属流入型腔的速度和方向，尽可能使金属液平稳流入型

腔，防止发生冲击、飞溅和漩涡等不良现象，以免铸件产生氧化夹渣、气 孔等缺陷。

C:应能把混入金属液中的熔渣和气体挡在浇注系统里，防止产生夹渣和气孔

缺陷。

D:应能控制铸件凝固时的温度分布，减少或消除铸件产生缩孔、缩松、裂纹

和变形等缺陷。

E:浇注系统结构力求简单，便于清理、切割和减少液体金属的消耗。

④液态金属在浇注系统和型腔中的流动情况（4种）: 液态金属在型腔中流动时呈现出如下的水力学特性：

A:粘性流体流动：水力学研究的对象通常是无粘性的理想流体，而液态金属则是有粘性的流体。其粘性与成分有关，在流动中又随金属温度的降低而不断增大，当液态金属中出现晶体时，液态的粘度急剧增加，液态金属流动过程中若有氧化夹渣混入，液流的粘度还会进一步增加。

B:不稳定流动：在充型过程中由于液态金属温度不断降低，铸型温度不断升高，使两者之间的热交换呈不稳定状态。随着温度下降粘度增加，流动阻力也随之增加；加之充型过程中液流的压头的增加和减少，液态金属的流速和流态也在不断变化着，所以说液态金属在充型过程能中的流动是不稳定的。

C:多孔管中流动：由于型壳具有透气性，可把型腔看作是多孔的管道和容器。液态金属在“多孔管”中流动时，往往不能很好的贴附于管壁，此时可能将外界气体卷入液流，形成气孔或引起金属液的氧化，形成氧化夹渣。D:紊流流动：液态金属在浇注系统中流动时，其雷诺数大于临界雷诺数，属于紊流流动。对于水平浇注的簿壁铸件或厚大铸件的充型，液流上升速度很慢，也有可能得到层流流动。

⑤液态金属在浇口杯中的流动情况: A:浇口杯的作用(3点)：

承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注； 减轻液流对型腔的冲击，分散渣滓和气泡，阻止其进入型腔；

增加充型压力头。

B:浇口杯的结构形状(2种): 漏斗形浇口杯：结构简单，挡渣作用差，金属液易产生绕垂直轴旋转的涡流，易于卷入气体和熔渣。

池形浇口杯：精铸浇注系统一般不用，该浇口杯不形成涡流，有利于防止卷气和夹渣.⑥液态金属在直浇道中的流动情况: A:直浇道的功用:从浇口杯引导金属液向下进入横浇道、内浇口或直接

导入型腔。或者从横浇道引导金属液向下进入内浇口、或直接导入型腔。

B:液态金属在直浇道中的流态(2种): 充满式流动：在上大下小的锥形直浇道中液流呈充满状态，该状态

无负压和吸气现象。

非充满式流动：在等截面的圆柱形和上小下大的倒锥形直浇道中液

流呈非充满状态。流股自上而下呈渐缩形，流股表面压力接近大气压，微呈正压。流股表面会带动气体向下运动，并能冲入型内上升的金属液内。

⑦液态金属在横浇道中的流动情况: A:横浇道的功用:主要有稳流、分配液流和挡渣作用。是浇注系统的

重要单元。

B:液流在横浇道中的流动情况: 对于收缩式浇注系统，从直浇道下落的液流可立即把横浇道充满；

对于扩张式浇注系统（铝合金铸造常用），横浇道并不立即被充满，而是随着型腔中合金液面的升高而逐渐地被充满.C:横浇道的分流作用: 液流充满横浇道时，即由横浇道分配给各个内浇道。同一个横浇

道上有多个等截面的内浇道时，各内浇道的流量不等。一般情况 下远离直浇道的流量大，近直浇道的流量小。

当合金液柱较高，横浇道不十分长时，从直浇道流入横浇道的合 金液，大部分流入距直浇道较远的内浇道； D:横浇道的挡渣作用（以黑色合金熔渣密度低于合金液的情况为例）:

⑧液态金属在内浇道中的流动情况: A：内浇道是浇注系统中把液体金属引入型腔的一个单元，其功能是：控制充型速度和方向，分配液态金属，调解铸件各部位温度分布和凝固次序，并对铸件有一定的补缩作用。B:内浇口的放置位置原则（6点）:

一般情况下内浇道应放置在铸件的厚大部位的热节处，使液态金

属与铸件凝固区域保持畅通，形成补缩通道。

对于体型较大的铸件，如果铸件壁厚较大而又均匀时，为了保证铸件同时凝固，合金液应从四周通过较多的内浇道导入，在铸件的最后凝固设置冒口以便补缩。

体型较大的铸件，在不破坏铸件顺序凝固的前提下，内浇道数量宜多些，并分散均匀布置，以避免集中导入合金液引起铸件产生局部过热。

对于带有陶瓷型芯的铸件，内浇道应避免垂直对着陶瓷型芯，以

防合金液冲击造成露芯、偏芯。

内浇道不要开设在铸件机加工初基准面上，以避免浇道切割残留

量影响铸件的夹持和定位。

内浇道的位置最好选择在铸件平面或凸出部位上，不要妨碍切

割、打磨、清理等工序。

⑨浇注系统的类型（4种）：

A:顶注式浇注系统及其特点:以浇注位置为准，金属液从铸件型腔顶部，导入的浇注系统称为顶注式浇注系统。

顶注式浇注系统特点（4点）：

在铸件浇注和凝固过程中，铸件上部温度高于下部，有利于自下而

上顺序凝固，能够有效的发挥顶部冒口的补缩作用。

在液态金属的整个充型阶段始终有一个不变压头，液流流量大、充

型时间短，充型能力强。

浇注系统和冒口消耗金属少，浇注系统切割清理容易。

缺点:液态金属从高处落下进入型腔，对型壳冲击大，容易导致金

属液飞溅、氧化和卷入气体，形成氧化夹渣和气孔缺陷。

B:底注式浇注系统及其特点:内浇道设在铸件底部的浇注系统 称为底注式浇注系统。

底注式浇注系统及其特点(3点):

合金液从下部充填型腔，流动平稳，不易产生冲击、飞溅、氧化和

卷入气体，便于排除型腔中的气体。横浇道基本工作在充满状态，有利于挡渣。

缺点:充型后铸件的温度不利于自下而上的顺序凝固，补缩作用

差；铸件底部内浇口附近容易过热，使铸件产生缩松、缩孔、晶粒粗大等缺陷；充型能力较差，对大型薄壁铸件容易产生冷隔和浇不足的缺陷；组树工艺复杂，金属消耗量大。

C:阶梯（侧注）式浇注系统及其特点:在铸件不同高度上开设多层内浇

道的浇注系统称为阶梯式浇注系统。

阶梯（侧注）式浇注系统特点（5点）: 金属液自下而上充型，充型平稳，型腔内气体排出顺利。

充型后上部金属温度高于下部，有利于顺序凝固，铸件组织致密。

充型能力较强，易于避免冷隔和浇不足等铸造缺陷。

利用多内浇道，可减轻内浇道附近的局部过热现象。

缺点：组树工艺复杂，容易出现上下各层内浇道同时进入金属液的

“乱浇”现象，或底层进入金属液过多，形成下部温度高的过 热现象。

D:复合式浇注系统:大型复杂铸件采用一种浇注系统，往往难于得到理

想的充型过程，故采用两种或两种以上类型的浇注 系统，以取长补短。

复合式浇注特点(2点)：

和收缩式恰恰相反，其主要优点是金属液在横浇道和内浇道中流

速较慢，在进入型腔时流动平稳。

不足之处是横浇道在充填初期不易充满，开始阶段浮渣作用较差。

十三、熔模铸件缺陷类型及工艺特点： 1.熔模铸件缺陷类型（6类）：

①:铸件尺寸精度超差

②:铸件表面粗糙

③:铸件表面缺陷：粘砂、夹砂、鼠尾与凹陷、麻点、鼓胀、金属刺、金属珠

④:孔洞类缺陷： 缩孔、缩松、气孔、渣气孔

⑤:裂纹缺陷： 冷裂、热裂

⑥:其它缺陷： 铸件脆断、变形、表面脱碳。

2.熔模铸造工艺过程及特点：

①：熔模铸造工艺过程：

②:熔模铸造的工艺特点(3点)：

A:使用可熔(溶)性一次模和一次型(芯)，不用开型起模，无分型面。

B:采用涂料浆制型壳，涂层对蜡模（易熔模）复印性好。C:采用热壳浇注,金属液充型性好。

③熔模铸造工艺的局限性(5点)：

A:工艺过程复杂、工序多，影响铸件质量的工艺因素多。

B:原辅材料种类多，不宜控制其质量的好坏，不同程度的影响铸件质量。C:适宜中小型铸件，有一定的限制。D:生产周期长。

E:铸件冷却速度较慢，易产生铸件晶粒粗大，碳钢件还容易形成表面脱层。

④获得优良铸钢件的条件(5个):

A:优质的、脱氧的、高温的、去除了有害杂质的、并符合铸件用途的材质；

B:良好的造型材料：强度、压溃性、透气性、耐火性、热传导性、膨胀性等； C:正确的造型工艺设计，工艺收得率：40~70%； D:适宜的热处理；

F:合理的铸件结构设计。

十四.熔模铸件缺陷缺陷分析及对策

1.铸件尺寸超差：

①影响熔模铸件尺寸变化的因素有五个方面: 铸件形状、大小和结构；压型尺寸（模具尺寸）；制易熔模（模料及制模工艺）；型壳（模壳材料和工艺）；浇注工艺。

②模料及制模工艺对铸件尺寸的影响：

A：模料的影响：填充蜡，非填充蜡，再生蜡。B:造成熔模尺寸偏差的制模工艺因素：

压蜡设备、压蜡温度、压注压力、流动速度，保温时间、压型温度、开型时间、冷却方式、室温等因素波动而造成。

压注时间： 压注时间包括充型，压实，和保压三个时间段。延长压注时

间可减小收缩率。

压蜡温度;压注时间短时，压蜡温度上升收缩率增大;但压注时间长（增

加到35秒以上）随着压蜡温度上升蜡模收缩率反而变小。

压注压力：压力增大收缩率略有减小，压蜡温度高时 压力增大的效果会

更明显一些。（但延长压注时间会减小压力的影响）

流动速度:改变压蜡机模料流速的设定，如改变注蜡口截面积。此方法对

蜡模收缩率有一定影响。(体收缩明显，线收缩影响不大）。

压注设备：压蜡机冷却系统对蜡模收缩率可能产生0.3%的影响。压型温

度高，蜡模冷却慢，收缩大。起模时蜡模温度高，收缩就大（此时蜡模处在自由收缩状态），反之则小。

C:为了减少熔模尺寸偏差对铸件尺寸的影响，应注意以下5个方面： 采用线收缩小的模料，且注意保持模料的工艺性能（及时补加新蜡，脱蜡工艺）;根据熔模结构、形状、大小，正确选择合理的压注工艺参数;保证工作环境温度、恒温，并注意对尺寸精度要求高的熔模取模后的存 放时间;手工压蜡时，注意锁紧力均匀、注射力、保压时间及取模时间的合理;设备因素.③制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响:型壳热膨胀影响铸件尺寸，而型壳热膨胀

又和制壳材料及工艺有关。

A:对熔模铸造型壳影响其热膨胀的首先是所用的耐火材料，它直接影响着铸

件尺寸，耐火材料膨胀系数大的，对铸件尺寸精度影响就越大。

B:水玻璃工艺及硅溶胶工艺对铸件尺寸精度影响中（由于耐火材料的不同），我们可清楚的看到区别。

④浇注条件对铸件尺寸的影响:浇注时型壳温度、金属液浇注温度、铸件在型壳

中的位置均会影响铸件尺寸。

A:浇注时型壳温度在室温至900℃之间变化时，铸件尺寸变化将达1.5%（冷 壳和热壳的区别）。

B:金属液浇注温度改变了型、芯的过热情况，从而使金属冷却时受阻程度不

同造成铸件尺寸的波动。

C:相同铸件处于不同浇注位置时，金属液实际温 度及铸件所受压力均不相

同，也会引起尺寸的波动。2.熔模铸件表面粗糙: ①影响熔模表面粗糙度的因素: A: 压型表面粗糙度

B:压制方式（糊状模料压制或液态模料压制）C: 压制工艺参数

采用糊状模料压制熔模时，模料温度、压型温度、压注压力、保压时间

等都会对熔模表面粗糙度产生很大的影响。模料温度和压型温度低，压注压力小,保压时间短及压射速度慢均会使所

制熔模表面粗糙度高。

②要得到高质量的熔模表面质量，应注意以下几个方面：

A:讲究压型制作质量并加强使用中和保存的管理。

B: 根据熔模结构,大小,形状的不同,合理选择压制工艺参数。C: 注蜡道尺寸应根据熔模大小合理设计。

③影响型壳表面粗糙度的因素: A:在熔模表面粗糙度合格的条件下型壳表面粗糙度将成为影响铸件表面粗糙度的另一个重要因素。

B:影响型壳表面粗糙度的因素主要有面层涂料对熔模的湿润性，即复印熔模的性能；其次是涂料的粉液比要足够高，使制得的面层致密；第三是面层的干燥条件。

④其它影响铸件表面粗糙度的因素: A:金属液凝固过程中的二次氧化的影响;浇注和金属液凝固过程中，铸件表面会氧化，而造成铸件表面粗糙。

金属液二次氧化物与型壳中的氧化物有可能作用，增高铸件的表面粗糙度。B:清理对熔模铸件表面粗糙度的影响;喷砂清理的方法比喷丸清理铸件表面粗糙度好2级以上。

采用高压水力清砂是保证铸件表面粗糙度较好的方法。

整组铸件组振壳后，先喷丸再切割，个别清不到的地方采用喷砂处理。减少或不用在抛丸滚筒中进行清理。

铸件的热处理应采取防氧化保护措施，以免因铸件表面氧化而增加铸件表

面粗糙度。

液氮清理:将冷却（－250°F到到－500 °F）加压（5000psi~5500psi）的液氮高速（2000mph）推进到要清理的铸件组型壳中，几毫秒内液氮由超临界液体转变为气体，体积膨胀五倍，使型壳材料从铸件上剥落下去。被冲击下来的型壳材料成干燥粉末落到地下。铸件清洁干净，不仅能去除型壳，还能清除铸件上的铁皮鳞状物；更重要的是它大大减小了对环境的危害，从而节省了废物处理成本。

3.粘砂:

① 特征：粘砂是熔模铸造中常见的一种表面缺陷。它的特征是在铸件表面

上粘附一层金属与型壳的化合物或型壳材料.②形成原因：

A:面层为硅砂粉的型壳，浇注铸钢件时，由于型壳中存有氧化性

气氛，使金属表面氧化.氧化亚铁(FeO)与硅酸粉中的主要矿物成分石英作用发生下列反应：

生成的硅酸亚铁（铁橄榄石)FeO²SiO2熔点仅1205°C，在高于熔点温度时，有很好的流动性，能湿润溶解石英，型壳表面被硅酸亚铁腐蚀后，颗粒间孔隙则不断扩大，FeO²SiO2进一步渗入，凝固后将砂粒和铸件粘结在一起，形成了化学粘砂。

B:在金属液中铬、钛、锰等合金元素易氧化。他们的氧化物在高温时与型壳中SiO2反应也会生成低熔点化合物，造成化学粘砂。

C:当石英粉中存在金属氧化物Fe2O3等有害杂质时, 会显著降低型壳耐火度，使粘砂更为严重。

D:浇注温度过高，钢水氧化，与型壳发生界面反应,造成化学粘砂。E：浇注系统设计不合理，造成型壳局部过热，也会造成化学粘砂。

③防止措施：

A：严格控制面层涂料及撒砂中的杂质含量，特别是Fe2O3含量。

B:正确选择型壳耐火材料，做高锰钢和高温合金钢铸件时，面层涂料、撒砂应选用中性耐火材料为宜，如电熔钢玉或锆英砂粉等。

C:金在熔炼及浇注时，应尽可能避免金属液氧化并充分脱氧、除气。D:在可能的条件下，适当降低金属液浇注温度，薄壁件以提高型壳温度，尽量做到出壳后马上浇注为宜。

E:改进浇注系统，改善型壳散热条件，防止局部过热。

4.夹砂、鼠尾:

① 特征: A:夹砂 — 铸件表面局部呈翘舌状金属疤块，金属疤块与铸件间

夹有片状型壳层(砂),又称结疤夹砂。

B:鼠尾 — 铸件表面呈现条纹状沟痕。夹砂鼠尾是熔模铸造中常

见的表面缺陷，常出现在铸件大平面或过热处。

②形成原因: A:面层涂料撒砂后干燥、硬化不良。(涂料厚或硬化液浓度不够

温度低及风速不够)B:面层撒砂太细，过度层撒砂太粗，造成过度层与面层结合不好

及砂中粉尘太多。

C:涂下层时，上层存在浮砂未清除。

D:涂料粘度过大，涂料流动性不好，产生局部堆积造成硬化不良。

E:残余硬化液作用在下层涂料上，使涂料两面硬化，但两面都硬化不透，使涂料本身形成未硬化的夹层。

F:型壳浇入金属后的冷却过程中，型壳微裂纹内的气体在压力的作用下形成鼠尾缺陷并伴随氧化现象．

③防止措施: A:面层型壳充分干燥，硬化。

B: 降低第二层涂料粘度,防止面涂料堆积。

C: 面层撒砂不易过细，层间撒砂粒度差不易过于悬殊。

D: 砂中粉尘含量及含水量要尽量小，并注意涂料前的浮砂去除。E:型壳过湿不宜高温入炉焙烧。

F:尽量避免铸件的大平面结构平面向上或平面 浇注。

G:必要时，在大平面结构的铸件上加设工艺筋、工艺孔，防止型壳分层导

致铸件产生此类缺陷。

5.麻点:

①特征：铸件表面上有许多密集的圆形浅洼斑点，称为麻点缺陷。此类缺

常出现在含Cr<20% ,Ni<10%的合金钢铸件，碳钢铸件上也时有发生。未清理前浅凹坑中充满着熔渣物质。

② 形成原因：

A:麻点是金属液中氧化物与型壳材料中氧化物发生化学反应形成的。经光 谱分析,缺陷处金属中硅含量增加，而锰含量极少,熔渣的岩相分析表 明，熔渣中含有硅酸铁，硅酸锰及硅酸钴等氧化物。

B:金属液温度过高，浇注过程中产生二次氧化,或在氧化气氛中凝固，也会造成铸件产生麻点缺陷。③ 防止措施: A:严格控制面层耐火材料中杂质含量，特别是Fe2O等氧化含量。

B:防止和减少金属氧化，尽量采用快速熔化，并对金属液进行充分的脱氧。

C:提高型壳焙烧温度，适当降低浇注温度，型壳浇注时要尽量保证型壳温

度高，做到快出快浇。

D:采取浇注后在还原性气氛中凝固，如浇注后马上撒些废蜡或废机油等碳

氢化合物并加罩密封，使其造成在还原性气氛中凝固。

E:第3层使用碳砂撒砂工艺.6.鼓胀:

①特征：铸件表面局部出现圆弧状鼓凸现象。水玻璃型壳产生的铸件鼓胀缺陷

多于硅溶胶和硅酸乙酯型壳。

②形成原因：型壳的常温强度或高温强度太低，在型壳脱蜡时，型壳受蜡料膨

胀而蜡料不能及时排出使局部膨胀变形；或在浇注时，型壳受高 温金属液作用而变形，造成铸件局部出现鼓胀。造成型壳常温强度及高温强度不高的主要原因与粘结剂种类、耐火材料种类及质量和制壳工艺等因素有关。

③防止措施：

A:严格控制耐火材料的质量,使用杂质含量低的耐火材料。

B: 选用适宜粘结剂,提高型壳高温强度。

C:根据铸件大小、形状正确选择型壳层数，件大时适当增加制壳层数。D:保证型壳制造时的涂挂撒砂均匀，及干燥、硬化效果。

E:适当提高脱蜡介质浓度及温度，缩短脱蜡时间。

F:适当降低浇注温度，必要时采用磌砂浇注。

G:对大平面易产生膨胀的部位加设工艺筋或工艺孔.7.金属刺（毛刺）:

①特征：铸件表面上有分散或密集的微小突刺，称为金属刺（或毛刺)。②形成原因:壳面层不致密,有很多孔洞缺陷，浇注时金属液进入型壳孔洞造

成金属刺缺陷。

A:面层涂料粘度过低，粉液比太低造成型壳表面孔洞多,不致密。B:涂料同模料的润湿角大于涂料对耐火材料的润湿角，也就是说耐火材料对涂料的润湿性比对模料好，使涂料局部脱离开蜡模表面，从而在型壳表面形成一些单个或密集的小孔洞。③防止措施：

A:面层涂料中加入适量润湿剂(表面活性剂)0.3%左右,并使蜡模充分脱酯，改善涂料与蜡模的润湿能力。B:保证面层涂料厚度，不可太薄，撒砂粒度合理选择，不可太粗。

C:涂料充分搅拌和回性(回性≥12小时)。

8.金属珠（钢豆）:

①特征：铸件表面有突出的球形金属颗粒，常出现在铸件凹槽或拐角处。②形成原因：面层涂料中含气泡或涂料对蜡模的润湿性差，在涂挂涂料

时，在凹槽拐角处留有气泡，造成型壳表面存在珠形孔洞，浇注时金属液进入孔洞形成突出在铸件表面上的金属珠。

③防止措施: A:面层涂料加入改善润湿性的表面活性剂后，应加入0.1--0.3%的

消泡剂。

B:除在搅拌涂料时应防止卷入气体外，配好的涂料留有足够的时间

气体逸出。

C:蜡模充分脱酯以改善涂挂性。

D:挂面层涂料时，用压缩空气吹去存留在蜡模凹槽、拐角处的气泡。

E:有条件时可采用真空涂面层涂料。

9.气孔(集中性气孔)：

① 特征：铸件上存在着光滑孔眼缺陷,往往出现在铸件个别部位。② 形成原因: A:型壳焙烧不充分,浇注时型壳中产生大量气体侵入金属液中(侵入性 气孔)。

B:浇注方法不合理，浇注时卷入气体进入型腔(此类为卷入性气孔)。C:浇注系统设计不合理,型壳排气不好。D:金属液脱氧、除气不充分。

③ 防止方法: A:适当提高焙烧温度，并保证足够的保温时间≥20分钟。

B:熟练掌握浇注方法，引流要准，浇注要稳，避免卷入气体进入型腔。C:合理设置排气道，尽可能采用底注式浇注系统。

D:熔炼过程中尽量避免氧化、吸气,浇注前金属液充分脱氧、除气。

10.弥散性气孔（析出性气孔）:

①特征：铸件上有分散或密集的孔眼，有时在整个截面上都有,有时出

现在铸件皮下，加工后出现(此类又称皮下气孔）。

②形成原因:此类气孔的产生主要是由于金属液中所含气体，随温度降

低气体溶解度减小，过饱和气体从金属液中析出形成气泡，在铸件凝固前未能上浮逸出而造成，由于是金属液析出气 体所形成，故又称析出性气孔。③防止方法：

A:选用清洁炉料并减少回炉料用量,炉料要干燥,采用预热炉料更好。B:严格控制熔炼工艺，避免熔炼过程中的钢水氧化和吸气。C:掌握正确的脱氧方法，脱氧充分,提高钢水纯净。D:镇静钢液后浇注，使气体逸出。

11：渣气孔:

① 特征：铸件表面存在着夹杂物与气孔并存的孔眼，呈分散状。② 形成原因:此类缺陷的产生主要是熔炼过程中所使用的金属炉料

不干净或回炉料过多，产生了较多的金属夹杂物，金属

液脱氧除气不充分使钢液中含气量多或型壳焙烧不充分浇注时产生气体,铸件凝固后产生渣气孔。

③ 防止方法：

A:选用清洁炉料并减少回炉料用量。

B:严格控制熔炼工艺，加强脱氧、除渣、除气。C:镇静钢液,使夹杂物及气体上浮逸出。D:充分焙烧型壳，保证保温时间。

12.缩孔: ①特征：铸件内部存在的表面粗糙、形状不规则的粗大且集中的孔洞。

②形成原因:合金在液态收缩和凝固时，铸件某部位（通常是最后凝固的热节处）不能及时得到液体金属的补缩，而形成缩孔。如热节过多过大、浇冒口设计不当，不利于顺序凝固，使铸件热节处得不到金属液补充、浇注温度过高，散热条件差造成局部过热。

③防止方法：

A:改进铸件结构，力求壁厚均匀，减少热节，有利于顺序凝固。B:合理设置浇冒口系统（包括合理确定内浇口的位置、内浇口的大

小、形状)以保证造成顺序凝固。（确保补缩的钢水的温度）C:合理组装模组,使铸件间有一定距离，防止局部过热。

D:适当提高型壳温度，以降低浇注温度，保证型壳和金属液浇注温 度的合理性。

E:保证浇道、浇口杯充满，或在浇口杯和冒口上加发热剂、保温剂。F:改进熔炼工艺，减少金属液中气体和氧化物，提高其流动性和补 缩能力。

13.缩松:

第二篇：熔模精密铸造 依托核心企业中小企业融资另辟蹊径

熔模精密铸造 依托核心企业中小企业融资另辟蹊径 围绕一家核心企业，向其上游几十家中小企业供货商提供贷款，这成为工商银行河南分行为中小企业融资的又一金融创新。洛阳市金山铸造有限公司日前就通过这样的方式获得一笔15万元的贷款。

洛阳市金山铸造有限公司由熔模精密铸造厂和砂型铸造厂组成，主营业务是设计和制造各种精密铸造件，多年来给一拖股份有限公司（以下简称一拖股份）下属10余家企业提供配套设施，目前有130人左右的员工，年产值在2000万元左右，规模相对较小。

金山铸造总经理牛武强表示，“2009年下半年，一拖股份的生产量逐渐提高，对于精密铸造件的需求量明显上升，公司也在扩大业务量,铸造，目前公司产量产值较上年均增加了一倍。”

扩大业务之前，资金缺口是牛武强担忧的问题，&,精铸厂;银行对中小企业并不关注，门槛比较高，从银行获得贷款比较难。”

而这次工商银行河南分行主动找到公司提出发放贷款，改变了牛武强“银行门槛高”的印象。

工商银行河南分行根据一拖股份提供的供应商列表找到了牛武强，在查看了公司报表以及和一拖股份的订单后，给公司发放了15万元的贷款。“第一次从银行贷款只是把银行贷款手续走一遍，小试牛刀，往后肯定会有更多的业务合作。”牛武强信心十足。

洛阳金山铸造只是工商银行河南分行给中小企业贷款中的一家。据统计，截至2009年12月末，工商银行河南分行共对一拖股份上游供应商办理国内保理业务12笔，金额2000余万元，已上报待审批20户，金额3000余万元，已达成合作意向40户，金额7000余万元。

工商银行河南分行相关负责人介绍，该行对其上游供应商提供贷款主要是基于对一拖股份的应付账款的情况的了解，近3年一拖股份的应付账款平均值保持在5亿元左右，而从其历年来现金流量表中反映的购买商品、支付劳务支出所支付的现金，平均值保持在54亿元，平均每个月要支付货款约4.5亿元。

对于核心企业有总体的了解，对于供应商也要有总体的分类，上述相关负责人分析，“从总体特点来看，依托一拖股份的供应商绝大部分为中小企业，企业的经营主要依靠自有资金的运作，并且多数企业在财务管理等方面不能达到银行的各项标准，在银行融资较为困难，即使有部分融资，融资成本也较高，资金短缺成为目前阻碍这些企业发展的主要原因之一。”

这些供应商企业经营主要围绕一拖股份进行，是大型企业供应链的一部分，其所拥有的大型企业的债权都是优质的资源，上述相关负责人表示，“我行国内回购型保理业务的融资方式和条件能够符合客户需求，也符合我行信贷结构调整的要求。”

根据一拖股份上游供应商与一拖股份的合作情况和融资需求情况，该行还为其制定了以办理国内回购型保理融资业务的融资方案。

具体内容包括：工商银行和一拖股份共同选择并确定上游供应商，对共同选择并确定的上游供应商进行评级授信。经一拖股份核对确认的发票实有金额的90%直接认定授信及单笔融资金额为参考，确保到期足额还款。

在发放贷款的同时，双方考虑的更多的是模式的可持续性，上述工商银行负责人表示，“在较短时间里将贷款发放到位，解决企业融资难题，不仅实现该行针对核心企业上游供应商开展贸易融资业务零的突破，同时也实现了银行、核心企业及其上游供应商的三方共赢。”

第三篇：精密铸造实习总结[模版]

精密铸造实习总结

我很荣幸在这短短的三个月里在公司领导和各位同仁的帮助下，使我从完全不知道铸造到对精密铸造有了深刻的了解。也为我以后的工作和学习打下坚实的基础。

在见习的过程中，能不断的学习新的知识让我感到非常满足，我感觉自己取得了很大的进步。尤其是在制造部见习过程中，让我在短的时间内学到了很多先进精铸技术的知识。还有人力资源部组织的周六例会，与各位新同仁一起讨论见习心得，让我博览众彩，从而取彼之长，补己之短。总之，非常感谢公司给我这次学习机会，也非常感谢公司各位领导、各位师傅，还有一起努力的新老同仁。现将我这三个月见习情况作如下汇报：

进入车间见习才是我真正意义上开始接触溶模制造。对我来说一切都是新鲜的，在车间，许多很简单的问题对于我来说，都有可能成为难点，但这不是解决不了的理由，是谁都需要经历的一个过程。在不断的学习中，不断的摸索中，去培养自己的自主学习能力，思考问题能力。

我首先了解了生产制作流程，然后又逐步了解了熔模铸造工艺及各工序控制要点，以及溶模铸造的基本知识。制造部主要包括型壳、浇注、后处理、热处理、机加工几大车间。产品的一般生产流程为：压蜡→蜡检→修蜡→组树→制壳→浇铸→光谱检→切割、初抛→清理→初检→焊修→中检→热处理→热处理检→加工浇口→整形→中整检→咬酸、抛丸、喷砂→酸洗→酸检→整形、清洗→酸整检→表面处理→表面检→毛坯库→内、外部加工→外抛光→加工检→内、外部热处理→整形装配→装配检→内、外部表面终处理→表面终检→成品库。每道工序都安排有师傅，在师傅的细心辅导下，我对每道工序应该注意的地方和容易造成的产品缺陷，以及导致这些缺陷的原因等有了一定了解。1，型壳车间：

压蜡：此工序与产品模具直接接触，与研发课工作联系密切。整个型壳车间是产品的最初阶段，也是最关键的阶段。万事开头难，蜡模的质量直接关系到产品表面尺寸和质量的好坏。操作时注意射蜡湿度、压力、流速、保压时间，以及产生各种缺陷（如：凹陷、气泡、缩孔、蜡模破裂、油温冷叠、射不满）的原因以及对后序产品的影响。作为研发人员还要特别注意，不同结构产品模具的设计方法、模具型腔尺寸与蜡模尺寸的差异等。

修蜡：则主要是将冷却后的蜡模表面合模线、飞边、射蜡口修补过渡圆顺；凹陷填平、气泡挑破补平，油纹擦净等。一切表面缺陷修补完好。这道工序要求操作者要集中精力，以防不小心用修蜡刀把蜡件划伤。

组树：本工序主要与工艺课的关系紧密，它直接反映工艺出品率。组数时注意树上的蜡模上表面距浇口杯上边缘>90mm，蜡模间距>9mm，蜡模放置角度要利于脱蜡，内浇口长度12～25mm利于切割。焊接处无凹陷、无缝隙、无尖边、无蜡片粘符。组树还要注意的一个原则是尽量保证工件在脱蜡时蜡能全部排出。制壳：所需要的材料有碱性硅溶胶、锆英粉（用来配制面层涂料）、锆英砂（用于面层撒砂）、煤矸石粉（用于配制背层涂料）、煤矸石砂（是制背层型壳的撒砂）。制壳的工序比较复杂，所需要注意的地方如：各种材料的混合比例、温度、湿度、干燥时间的控制等。型壳质量的好坏直接在铸件表面体现出来，比如铸件表面的毛刺、裂纹、跑火、剥落、回溶、壳裂、鼓胀、夹砂等缺陷，都和浆料的配制、搅拌时间以及浆料的粘度、干燥过程中的温度和湿度有着及大的关系。脱蜡和蜡处理：要注意的就是温度、压力、时间、以及脱蜡釜、脱蜡用水分蒸发器、除水桶、静置桶、保温箱操作规程等。脱蜡过程要迅速，从带蜡模壳推进脱蜡釜至达到0.56Mpa压力时间<14S，才能实现瞬间脱蜡，减小因蜡模膨胀造成的模壳损坏。压力控制在0.8~0.9Mpa持续9~18分钟，保证脱蜡完全。

通过在型壳车间的见习，我不但对在型壳车间的各工序进行学习并参与实践操作，更重要的是对铸造用的蜡型模具有了初步认识，对蜡和硅溶胶制壳体的性质和特性也有了一定了解。如产品在设计过程中，有些地方模具无法实现，有些地方制壳无法实现或反映在蜡模上会出现各种缺陷。这对我以后的工作将会有很大的帮助。2，浇注车间

浇注主要有焙烧、熔炼、浇注、振壳、切割、初抛等工序。需要注意的是焙烧、熔炼、浇注的温度、时间，还有炉前的经济配料。以及产生各种缺陷的分类和原因。

铸造过程中熔炼是一个十分重要的环节。它除了对材质、熔炼温度、熔炼时间以及脱氧剂的添加量有严格的控制以外。还需要求熔炼师傅们具有专业的技术知识及丰富的工作经验，才能熔炼出合格的钢液。在浇铸、振壳、切割这些工序中最要注意的是安全。要严格遵守安全制度，严守纪律，确保安全第一！

浇铸后的铸件经冷却后，方可转入振壳工序。振壳分机械振壳和人工振壳。对于一些用横模头组合的铸件树要用人工振壳，人工振壳比较慢、效率低。但一些用竖模头来组合的铸件树就可以用机振了，省时省力，效率也高。为了进一步清除铸件表面残留的型壳。在切割以前要进行悬挂抛丸。就是在悬挂式抛丸机内用喷射铸铁砂丸的方式将整棵铸件树上的残壳清除掉。但也不是所有的铸件都要先抛丸再切割，有一些结构简单、内浇口处残留型壳较少的产品，也可以直接进行切割。切割时不可以切伤铸件本体，但也不可以留有太长的内浇口，大概有1—2mm即可。通过在浇铸车间的见习，我对浇铸车间的各工序有了更直观的认识。对壳体的性质有了更深的了解，如壳体高温高强度、透气性好，低温强度低等性质。3，后处理车间

后处理主要是对产品表面质量和整体形状进行处理。它的工序最为复杂，包括抛丸、喷砂、咬酸、酸洗、粗磨、精磨、整形、焊修、电抛光、研磨等工序。它与质检车间毛坯检的联系紧密，产品在它们两者之间不停的流动，直到合格入毛坯库。

在后处理工序中，产品没有固定的工艺流程，通常根据产品结构和现场的工作安排来协调加工流程。如在清理过程中，抛丸、喷砂、粗磨就没有先后顺序可以根据现场情况协调。有需要咬酸的清理过程中在咬完酸后进行抛丸再喷砂，根据产品结构和质量要求选择咬酸时机。

对于表面质量要求比较高的产品。要进行喷砂处理。喷砂是以压缩空气为动力，通过喷枪将砂料高速喷击铸件表面，以清除残留在铸件外表和内孔中的残砂及氧化皮。工艺上对喷砂使用的砂的种类、粗细以及喷砂压力都有明确要求。因为压力过大容易造成产品表面损伤。操作时还要注意不要把铸件正对喷枪口摆放。以防喷伤铸件。喷砂后的产品表面比抛丸后的产品表面细腻得多。

粗磨是用砂布带将内浇口磨低，磨至离铸件表面高度小于1mm.然后精磨，根据不同表面质量要求的产品，选用不同粗细的砂布带进行精磨。精磨时必须精力集中，以防磨伤产品表面

从检验车间转到焊修车间的都是表面有缺陷的产品。一般来说产品的表面缺陷可分为两大类：凸出类和凹陷类。凸出类缺陷有：飞边、毛刺、钢豆或较明显的合模线等。凹陷类缺陷有：气孔、缩坑、切伤、磨伤等。修磨和焊补即是分别针对表面这两大缺陷的修补方式。修磨主要就是利用气动风枪、绞磨机等修磨工具，装上不同型号和类型的磨头。把产品表面的凸出类缺陷修平、磨平。修产品大表面上的凸出类缺陷的时候会选择砂磨头，比较快。但是有一些孔、沟、槽等砂磨头修不到的地方就会用到钢磨头。因为钢磨头比较细，修那些比较小的地方会更便捷。焊补则是针对凹类缺陷的修复方式，比如：气孔、缩坑、切伤、磨伤等。焊修师傅根据铸件选择同材质的焊条。利用高超的专业技术将铸件修补平。和修磨有异曲同工之处。整形和焊修的目的相同。就是通过不同方式修复产品不同类型的缺陷，使不合格的产品合格。它主要是针对形状变形产品的校正。一般容易变形的都是一些造型简单、壁厚较薄的产品。至于那些壁厚较厚、而结构又复杂的产品则比较不易变形。对于一些可预见的变形，一般都会在压蜡工序中采取冷却工装、合理摆放等措施来进行预防以减少变形率、返修率。虽然车间里有两台校正液压机，但利用率很低，只有一些简单而又规则的产品才用得到。大部分产品都是人工修整。利用材质硬度较低的金属棒、工装、量具等用具，用击打的方式来使产品平整、圆顺、垂直等。以使产品恢复原始形状，达到工艺要求。保证尺寸精度。

咬酸是为了彻底清除残壳和软化铸件表面的氧化皮，咬酸常用的酸有硝酸和氢氟酸。酸洗一般都是指洗混合酸，是硝酸和氢氟酸按一定比例配制而成的。咬酸和酸洗都对时间和温度有一定的要求。咬酸或酸洗时要注意观察铸件，以防咬酸或酸洗过度。酸洗后铸件表面呈银白色。特别要注意的是碳钢不可以酸洗。

电抛光是工件做阳极，铅板做阴极，在硫酸、磷酸，乙甘油等组成的电解液内，通过电解反应使金属表面抛出光泽。

研磨作业则通过流动式光饰机带动磨料研磨工件表面，通过震动式光饰机上光，上光剂有石子，玉米芯等。4，热处理车间

热处理有热处理和爆碱两部分，我着重学习的是热处理工艺的生产过程。钢在加热和冷却时组织转变的机理；各种热处理的具体工艺过程；钢在加热和冷却过程中产生的缺陷；钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和适用的钢种，零件的范围。

通过这三个月的实习，学到了不少专业的知识，但我深深地知道理论上的精通不是真正意义上的对技术的精通，技术最终要应用于生产，就避免不了在实践中遇到各种问题，只有在实践中不断的发现和解决问题。才能让自己掌握的知识得到真正的成长

也只有通过不断的实践中的经验积累才能达到的真正意义上的对技术的精通。

三个月的实习就要结束了。在这里我再次深深地感谢公司领导给了我这次学习的机会。也感谢那些在我实习过程中悉心指导过我的师傅们。是他们的言传身教让我从对精铸制造的一无所知到现在的熟悉了解，虽然见习时间很短，很多方面都无法深刻的掌握，但请相信，在今后的工作中，我会以加倍的努力不断学习充实自己，以便能更好的做好本职工作，与公司共同发展

第四篇：控制蜡模车间的质量是做好精密铸造产品的前提

控制蜡模车间的质量是做好精密铸造产品的前提

质量控制是蜡模车间的一项重要工作，精密有很多缺陷是由于前制过程中蜡模引起，一旦出现问题，产品已流通到后续各个部门，无法或很难处理，所以控制蜡模车间的质量是做好精密铸造质量的前提，下面荣申公司就根据多年经验来谈一下几点：

一、为稳定制蜡车间的蜡料性能，我司针对原高温脱水工艺的缺点改为静置放水及液压机脱水工艺，蜡料的杂质，灰分大大减少，质量得到保证。

二、确认设备是否正常使用，要及时维修及每年进行年检。A：液压、空压机运作正常；B：冰水机温度要求规定范围，输蜡管及蜡缸保温正常；C：确保射蜡机的温度仪、压力表正常。

总之，确保一台射蜡机各参数是标准的，当其它设备有问题时，可用这台机器对照校正

三、蜡件的质量控制。

（一）蜡件外观、确保不出现下以下几种外观缺陷：1.蜡有裂痕；2.蜡流纹，表面粗糙；3.陶芯在蜡模中断裂或水溶芯有残留；4.凹陷(、蜡温度太高，压力不足，进蜡口位置不对或者太小，没有放激冷块或放冷蜡)；5.模具不良；6.飞边大，尤其是分模线的地方(模具磨损)；

6.变形(通常射蜡时间短或取模方式不正确引起)；7.有气泡，白蜡。

（二）控制蜡件的尺寸。为保证精密铸造的尺寸公差，必须进行蜡件尺寸控制，前提是蜡模的温度必须完全冷却至蜡件要求的室温。

A）尺寸变化影响最大的是蜡的缩水率，掌握蜡的收缩率，是获得正确的模具尺寸的关键，必须随时正确掌握蜡料的收缩率。为测出蜡的收缩率，在相同的标准的射蜡工艺参数下，测量尺寸已稳定的蜡样数据，按公式计算出

B）通常一些铸件尺寸必须在蜡件尺寸上仔细检测控制，对一些批量大的蜡件，可用精确度到0.01克的电子称进行镑重，如超出规定上下范围，则再进行游标卡尺抽检复核，这样可以省去用游标卡尺全检，下列情况通常需要在蜡件尺寸控制：容易产生凹陷的产品，如结构厚薄不均等产品；有型位公差要求的，如平面度，垂直度等；精密铸造有严格的精密公差要求，通常用卡规或游标卡尺全检；特殊产品，如U型产品；与分型面相关重要尺寸（铝模磨损或分模面脏）。(end)文章内容仅供参考()(2012-6-6)

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