1前言与普通湿型相比，干砂型的抗金属液冲刷的能力较差，很容易受损而带来一系列缺陷，甚至会 导致铸型崩溃。虽然微振能提高干砂型的紧实度，从而提高了砂型的抗剪强度，但砂粒间仍是自然 接触，砂型表面强度提高不大。由于铸铁合金的密度较大，所以增加了干砂铸型的型壁移动和上部 砂子被抬起的危险性。所以干砂消失模铸造在铸铁件大批量生产时难度较大．采用抽真空，可以极 大的改善干砂铸型的强度，但目前采用的负压度一般都较小，铸型的刚性不能满足汽车铸特件尺寸 精度的要求。但高的负压度会带来什么后果，目前尚无报道。因此，我们对高的负压度对消失模铸 造工艺的影响进行了研究。2试验方法和试验条件2．IK3％方法干砂型的强度、紧实度无法象 湿型那样进行测定，但可以用铸型表面硬度来评定干砂型的紧实质量，因为硬度随紧实度的增加而 增加。为了较真实地反映在不同负压度下铸型的硬度，采用农用地膜薄膜来密封砂箱，由余C型砂 型硬度计探头太尖，易穿透薄膜，故用A型砂型硬度计测定不同负压度时干砂铸型的表面硬度。硬 度值是按砂箱表面9个不同点测出的结果计算平均值。测定铸铁合金液充填性能采用的试样见图1 。测定铸件表面质量的试样（试样尺寸350X5X15mm）见图2。图亚洲走铸铁合金获充切 能力试样自2测定铸件表面质量的试样2．Zjk．viH条件国产EPS和PMMA板材，EP S的密度为0．0165g／cm’，PMMA的密度为0．0274g／cm’涂料采用东风汽 车公司通用铸锻厂的实型铸造用涂料。型砂振动台，激振频率1460次／分，最大级振力320 0kg。SZ－3水环式真空泵，最大真空度92％。A型砂型硬度计，弹簧压力2刃g。型砂振 动台，激振频率1460次／分，最大激振力3200kg。SZ—3水环式真空泵，最大真空度 92％。A型砂型硬度计，弹簧压力2379。将组装好的试样刷上涂料干燥后放人自制的底抽式 砂箱里，填如70／140目的干砂微震紧实，在密封抽真空的条件下进行浇注。浇注合金为HT 200，QT400－10，中频炉熔炼。3试验结果及分析31负压度对铸型硬度的影响既要保 持干砂型的优点，又要提高砂型的强度，主要途径就是使砂粒间的摩擦力增加。根据库伦滑动摩擦 定律，物体的最大静摩擦力的方向与相对滑动趋势的方向相反，其大小与两物体的正压力成正比， 即：凡。一刀厂式中Fm。——物体的最大静摩擦力f——静滑动摩擦系数，对于干砂，f—ig 4N——两物体间的正压力提高铸型的紧实度，增加砂粒间的接触面积，施加一定的正压力，这都 能使砂粒间的摩擦力增加。对干砂型密封后抽真空，可以实现上述要求。试验结果见图3。图3负 压度对负压消失模铸造铸型硬度的影响试验发现，铸型的表面硬度随负压度的增加而增加。开始时 ，硬度增加较快，当负压度超过一定值后，硬度增加趋于平缓。砂粒间没有粘着力，但有内摩擦力 。在没施加负压时，砂粒之间吴松散状，无法测定硬度，施加负压后，砂粒在负压的作用下，开始 紧密靠拢，砂粒间接触面增多，相互间的摩擦力增大，对外力的抗力增加，所以砂型硬度增加很快 。随着负压度均升高，小的砂粒被吸入大砂粒间的孔隙，使砂粒间的接触面进一步增加，砂型硬度 也随之增加。当负压度再继续增加，砂粒间已充分紧实，接触面不可能继续增加，但由于负压度高 ，使得作用在砂粒上的正压力很大，砂粒间被压得非常紧，很难移动，所以砂型硬度进一步增加。 当负压度达到一0．070时，砂型表面硬度已达到高压造型的铸型表面硬度（从东汽铸造二厂测 得高压造型的砂型表面A型硬度在脚左右）。在这样的条件下，干砂铸型对高温铁水冲击的抵抗能 力大大提高，型壁移动此时也很难进行，可减少或消除缩孔和服砂缺陷。此外，通过抽真空，砂粒 被紧紧的接触在一起，从而将减小上层砂子被金属抬起的可能性。从上述试验分析知，提高负压度 是获得干砂铸型强度的最有效的途径。3．2负压度对铸铁合金液充型能力的影响要提高铸铁合金 在消失模铸造中的充型能力，应该想法让模样材料的热分解产生的气体迅速排出铸型，以降低气隙 层中的气体压力。抽真空能否提高铸铁合金液的充型能力，我们对此进行了试验，试验结果见表三 。来1不同负压度时铸铁合金浪的充填长应试验结果看。提高负压度可以明显地改善铸铁合金液在 消失模铸造中的充型能力，对发气量较大的PMMA材料，作用更为显著。在消失模铸造中，由于 模样热分解产生的气体将阻碍金属液的流动，要使合金液充填能够顺利进行，就必须使分布在液体 金属与模样界面上的气体不断地向外选出。模样材料热分解时产生的气体主要是通过涂层流向砂型 ，然后通过砂子颗粒间的孔隙逸出铸型。在不抽真空的情况下，气体外选的动力主要是铁水的静压 力和气隙层的压力。如果在浇注过程中将砂箱密封后抽真空，使砂型外表面呈负压，这样就会使砂 型从里到外建立起一个压力梯度，有利于模样材料热分解气体的外逸，使模样与金属液前沿的气隙 层压力减小，从而使铸铁合金液的充型能力大为提高。PMMA因其热分解时产生的气体量大，发 气速度快，所以浇注时作用在砂型上的负压度应比浇注EPS模样时高。3．3负压度对铸件表面 质量的影响在使用EPS材料时，由于在高温分解时它将分解出大量的含碳气体，当铸型排气不畅 时，极易沉积在铸铁件表面形成碳缺陷。我们对不同负压度下浇注的试样的上表面进行取样，试验 结果见图4。从图可看出，当负压（a）－0．078MPa（b）－0．045MPa图4不同 负压度下铸铁件的表面碳缺陷X100度提高到在一0．078MPa时，试样表面的碳缺陷明显 减少，这是因为，在浇注高熔点合金时，EPS将分解成大量的低分子含碳气体，在抽真空条件下 ，铸型外表面与内腔将形成一个压力梯度，有利于气体的排除，形成的碳被气流带走，而沉积在铸 型型腔表面或更深的砂层，这样减小了铸件表面生成碳缺陷的可能性，负压度越大，这种趋势就越 大。通过试验发现，采用实型铸造用涂料，当负压度较低时，试样表面较光滑，在负压度增（a） －0045MPa小）－O078MPa臼5不同负压度下试样的表面状况加到一0．078MP a时，试样的下表面出现了结疤缺陷。见图5。由前面分析知，在消失模铸造中，浇注时由于模样 材料分解将产生大量的气体，会影响金属液的充填能力。要改善金属液的充填性能，就要想法让分 解气体顺利逸出铸型。在负压度为0时（不抽真空），气体的逸出全依赖于涂层和砂型的透气性， 所以通常强调提高涂层的透气性。但随着涂料透气性的增加，涂料的强度将受到影响。涂料强度主 要取决于两个方面，一是粘结剂的粘结力，一是涂料颗粒间的接触面。当涂料透气性增加时，则意 味着涂料的孔隙度增加，涂料颗粒间的接触面减少，在粘结剂一定的情况下，势必会导致涂料的强 度下降，金属液会穿过涂层，进入到铸型中；同时，涂料孔隙度增加，在高负压度的条件下，金属 液极易渗入到铸型中，这样就会产生结疤缺陷。因为本试验采用的是底抽式，所以结疤缺陷产生在 试样的底部。所以，随着负压度增高，铸型内外的压力差增大，分解气体的逸出动力增大，这时涂 料的强度已是主要矛盾，此时不应过分强调涂料层的透气性，否则会造成铁水穿过涂层产生结疤缺 陷。4结论1．增加负压度，可提高干砂铸型的强度；在高负压度下，可获得与高压造型相近的砂 型表面硬度。2．提高负压度，可改善铸铁合金液的充填能力。3．在高负压度条件下，不应过分 强调涂料层的透气性，否则会造成铁水穿过涂层产生结疤缺陷。高负压度对消失模铸造工艺的影响 @毛高波$湖北汽车工业学院@饶群章$湖北汽车工业学院负压度;;消失模铸造本文研究了负压度对消失模铸造的铸型强度、金属液充填能力、铸件表面质量的影响．结果表明，高的负压度会提高干砂铸型的强度和金属液的充填能力，在高负压度条件下，涂料高的透气性会导致铸件产生结疤缺陷。1C.R.Robert Foam Pattern Casting Processis Making Headway. Foundry M&T,1990(10):20
2李庆堂等.现代汽车铝铸件.上海科学技术出版社,1990
3 梁光泽.实型铸造.上海科学技术出版社,1986S材料时，由于在高温分解时它将分解出大量的 含碳气体，当铸型排气不畅时，极易沉积在铸铁件表面形成碳缺陷。我们对不同负压度下浇注的试 样的上表面进行取样，试验结果见图4。从图可看出，当负压（a）－0．078MPa（b）－ 0．045MPa图4不同负压度下铸铁件的表面碳缺陷X100度提高到在一0．078MPa 时，试样表面的碳缺陷明显减少，这是因为，在浇注高熔点合金时，EPS将分解成大量的低分子 含碳气体，在抽真空条件下，铸型外表面与内腔将形成一个压力梯度，有利于气体的排除，形成的 碳被气流带走，而沉积在铸型型腔表面或更深的砂层，这样减小了铸件表面生成碳缺陷的可能性， 负压度越大，这种趋势就越大。通过试验发现，采用实型铸造用涂料，当负压度较低时，试样表面 较光滑，在负压度增（a）－0045MPa小）－O078MPa臼5不同负压度下试样的表面 状况加到一0．078MPa时，试样的下表面出现了结疤缺陷。见图5。由前面分析知，在消失 模铸造中，浇注时由于模样材料分解将产生大量的气体，会影响金属液的充填能力。要改善金属液 的充填性能，就要想法让分解气体顺利逸出铸型。在负压度为0时（不抽真空），气体的逸出全依 赖于涂层和砂型的透气性，所以通常强调提高涂层的透气性。但随着涂料透气性的增加，涂料的强 度将受到影响。涂料强度主要取决于两个方面，一是粘结剂的粘结力，一是涂料颗粒间的接触面。 当涂料透气性增加时，则意味着涂料的孔隙度增加，涂料颗粒间的接触面减少，在粘结剂一定的情 况下，势必会导致涂料的强度下降，金属液会穿过涂层，进入到铸型中；同时，涂料孔隙度增加，在高负压度的条件下，金属液极易渗入到铸型中，这样就会产生结疤缺陷。因为本试验采用的是底抽式
More abstracts about the 高负压度对消失模铸造工艺的影响