铸造工艺范文

铸造工艺篇1

关键词：风电机组，齿轮箱，行星架

中图分类号：TG233

风能作为一种可再生的清洁能源，被广泛的开发和利用着，特别是我国风资源丰富，风电技术也日益成熟，风力发电将得到更好的发展。风电齿轮箱是风电机组的重要核心部件，对可靠性的要求也极为苛刻。大型风电齿轮箱均采用行星传动，通过行星架输入风轮叶片传来的转矩，行星架是典型的低速、重载、变转矩和增速传动件。在齿轮箱的故障率中行星传动的故障率约占40%。行星架质量的可靠性对机组的安全运行具有重要影响。以下针对1.5MW 机组用铸钢行星架为研究对象，以MAGMA-soft软件为模拟手段，对行星架铸件的成套生产工艺进行研究。

1、铸件结构及质量要求

行星架是齿轮箱的核心部件，工作时，其支撑主轴、承受纵向力。因风电机组必须满足长期工作免维护的要求，故系统对行星架有很高的可靠性要求。行星架选用的材料是G32NiCrMo8-5-4，有良好的强韧性、较高的屈强比。鉴于行星架在齿轮箱中的重要性，行星架铸件不得有影响强度的缺陷，轮毂处及各孔处等主受力部位应经超声波探伤（UT），质量要求不低于JB/T5000.14―1998 技术条件中的2级。铸件外表面及内表面经湿法荧光磁粉探伤（MT）检查，不应有裂纹。

2、行星架的工艺设计

2.1 行星架的铸造工艺

为确保铸件内、外质量，决定采用透气性和溃散性均较优的酯硬化水玻璃砂造型，局部砂芯和圆角处采用水玻璃铬铁矿砂-CO2 硬化。采用底注式浇注系统，以使钢液平稳进入铸型。直浇道直径尴80mm，横浇道2道，直径为尴60mm，内浇道4道，直径为尴60mm。形成开放式浇注系统，各截面的比例为：F 直∶F 横∶F 内=1∶1.125∶2.25。开放式浇注系统的优点是钢液平稳进入铸型，能避免钢液飞溅产生铁豆。为了提高冒口的补缩效率，采用阶梯式浇注系统，在接近冒口根部设置阶梯内浇道，直径为尴80mm。当浇注钢液到达冒口根部高度时，阶梯浇口开始进钢液，冒口进入高温钢液，以提高冒口的补缩效率。铸件设置一个顶冒口，直径尴940mm，高度550mm。钢液浇注完毕后在冒口液面覆盖冒口发热剂（加入量为钢液量的1.5%），以减缓冒口的冷却速度，提高冒口的补缩效率。铸件浇注温度为1550～1560℃，漏包浇注，浇注口直径尴60mm，单件浇注7200kg，每包浇2 件。

2.2 化学成分优化

为提高G32NiCrMo8-5-4 钢的铸造工艺性能和焊修性能，在保证满足力学性能的前提下，决定将C 及Ni、Mo、Cr 等合金元素控制在3 试制中出现的问题及其解决措施

3.1 试制中出现的问题

用上述工艺试制了94 版和03 版两个规格的铸钢行星架，铸件力学性能、内在质量和表面质量等虽然基本达到了用户要求，但存在铸件表面和内部缺陷较多，焊修工作量大、成本和废品率较高等缺点。经对缺陷进行技术分析，主要有以下几类：（1）二次夹渣。铸件表面局部有大量的毛细裂纹状缺陷，形成夹渣。（2）气孔。在浇注结束后可以在冒口中看到不断有气泡冒出，说明钢液中产生了气体，在凝固过程中析出。（3）行星架上下法兰间的3 个三角立柱跟部裂纹。

3.2 解决措施

针对行星架铸件的缺陷，铸造工艺上采取了以下措施。

（1）提高钢液冶炼质量

严格控制钢液冶炼过程，减少钢液气体含量和夹渣物含量，有利于较少铸件夹渣和降低产生气孔的可能性。

（2）改进浇注系统

将开放式浇注系统改成半封闭式浇注系统，较少浇注过程中钢液的氧化吸气。直浇道由尴80mm 改为尴100mm，横浇道和内浇道保持不变，则浇注系统各截面的比例为：F 直∶F 横∶F 内=1∶0.72∶1.44。由于浇注系统采用了半封闭结构，阶梯式浇口必须进行相应的修改或去除。如去除阶梯浇口，则浇注完毕后必须补浇冒口，提高冒口钢液的温度，以提高冒口的补缩效率。补浇冒口完毕后在冒口钢液液面覆盖发热剂。

（3）内浇道与铸件结构呈对称布置，提高温度场径向分布均匀性；局部提高砂芯的退让性，防止铸件圆角处产生裂纹。

（4）行星架上下法兰间砂芯近表面布置尴10mm 通气绳，使造型材料产生的气体尽可能通过通气道排出，防止气体进入铸件。

（5）行星架上下法兰间砂芯近3个三角立柱跟部处填埋秸秆等易燃材料，铸件浇注后这些填埋材料被烧毁，改善砂芯的退让性，防止铸造裂纹的产生。按以上改进后的工艺及流程开始了小批量生产行星架，经探伤、热处理、加工，生产出了合格产品。从探伤结果看，铸件表面（MT 探伤）合格率达到了97%，内部质量（UT探伤）合格率达到了95%，证明通过本项研究所确定的铸件工艺合理、完善，且根据目前资料看还具备一定的先进性。同时，由于保证了成品率，使铸件的生产有较好的经济性，具备了批量工业化生产的基础。

4 结论

通过对风力发电机组行星架结构工艺性研究，以及铸造用合金钢化学成分的优化的研究，形成了行星架铸件的成套生产工艺；冶炼出了化学成份和各项性能均合格、且烧注性能较优的G32NiCrMo8-5-4 钢液；通过对铸钢行星架铸造工艺的优化设计，生产出的行星架合格率高、生产经济性好，具备了批量工业化生产的基础。此外，所研制的工艺具有参数选择合理、布局流畅、经济性好、系统性强等优点，具有一定的先进性。

参考文献：

【1】刘文川，赖小平，祝举章，等. 适用范围宽的铸件有效浇注时间计算公式[J]. 铸造技术，2000，（5）：3-7.

【2】刘忠明，段守敏，王长路.风力发电齿轮箱设计制造技术的发展与展望[J].机械传动，2006，30（6）：l～6.

【3】寻孝荃. 高大机床铸铁件浇注系统的分层处理[J]. 铸造，1991，（7）：34-36.

铸造工艺篇2

关键词：铣床 床身 铸造工艺

X8130A工具铣床是按照德国技术生产的，其中的床身铸件结构紧凑，壁厚相差很大，水平及垂直导轨不允许有任何铸造缺陷。六个轴孔加工后不能有组织疏松。本文从铸造生产过程中的各个工序分析，重点研究了该件铸造工艺的特殊性和过程控制要点。

1. 床身铸件结构特点和技术要求

X8130床身，外形尺寸为870×400×400，毛重261KG，有水平导轨和垂直导轨。铸件最薄处12MM，最厚处56MM，床身内部二、三、四轴轴孔中心线毛坏要求±1MM。材质为MTCrCu300，导轨面硬度为HB190-220，硬度差不大于HB25。结构示意见附图。

2. 浇注位置的确定

2.1 该件的导轨面为关键面，依据“关键面或重要面位于底面或侧面”的原则。并且考虑到各个轴孔下砂后易于检测，分型面选择为过五个轴孔的中心线。

2.2 模型分箱作业，芯盒采用脱落式结构。长度方向缩尺1.3%，其余方向1.1%。

2.3 依据铸件重量和平均壁厚，查得∑F内最小为18CM2，①该件为合金铸铁，壁厚相差较大，需快速充型，故将∑F内确定为22CM2。采用上下两层横浇口和内浇口，封闭式浇注系统，浇比为F∑内：F∑横：F∑直=1：1.7：1.7。

2.4 内浇口上下两层各四道，从床身敝口处壁厚为12MM处均布引入。导轨面设置冒口进行补缩，共6个冒口，冒口尺寸为20×40×180。窗口上平面均布放置10MM出气棒。

3. 造型操作控制

3.1 采用呋喃树脂砂造型，制芯。2#芯和3#芯下芯后要保证2，3，4轴与分型面位于同一平面。分别用下芯样板检测水平与垂直导轨在分型面的宽度尺寸、各芯组合后形成的壁厚尺寸符合图纸要求，检查气眼深度符合工艺要求。

3.2 下芯完毕检验合格后，按工艺规定在指定的位置放置芯撑，合箱后将各出气孔用出气绳引出箱外，以利浇注时点火引气。

4. 冶炼技术及浇注

4.1 MTCrCu300是耐磨铸铁，是在孕育铸铁的基础上，加入微量的铜和铬来达到细化晶粒，提高厚断面处的珠光体含量，减少断面硬度差，从而使铸件的本体硬度提高。

4.2 化学成分的确定：MTCrCu300耐磨铸铁要求原铁液中碳硅含量较低，必须保证有足够的白口倾向，孕育后才能达到足够的强度。炉前常用三角试块的白口宽度来检验孕育前后的铁液是否满足低碳硅铁液的要求。若孕育后白口宽度相同，孕育前白口宽度越大，则强度及硬度越高。①②此件确定CE=3.5-3.7，Si/C=0.6-0.7，Cu=0.9-1.2，Cr=0.2-0.4。④

4.3 采用5T自热式热风冲天炉熔炼铁水，焦碳为固定碳大于87%的一级铸造焦，原生铁为冀州春风18#铁，废钢为厚度大于5MM的A3下脚料。

4.4 铜和铬以冲入法加入为佳：成分偏析小，合金吸收率高。高温铁水冲入后，迅速搅拌铁水。

4.5 炉前直读光谱仪化验化学成分，三角试块检验孕育前后效果。要求孕育前白口宽度大于10MM，以保证导轨硬度达到HB190-230；孕育后白口宽度3MM，以保证12MM的薄边及窗口具有良好的加工性能。

4.6 铁水出炉温度大于1450℃，浇注温度1350-1370℃。

4.7 快速浇注，保证盆型浇口杯处于充满状态。浇注时间控制在t=40S之内。验算液面平均上升速度VL=C/t=38/40=0.95（CM/S），式中C-铸件在浇注位置时的高度（CM），t-浇注时间（S），VL-液面平均上升速度（CM/S），符合要求。③

5. 尺寸检测和本体硬度检测

铸件清理抛丸后，划线检测各尺寸符合图纸要求。用锤击式便携式硬度计检测铸件本体，导轨HB=195，12MM薄边HB=215，窗口HB=220，达到了图纸的技术要求。

6. 结束语

通过科学分析铸件结构特点，合理制定铸造工艺，并加强铸造生产过程中的工序检验和过程控制，生产出了合格的床身铸件。床身铸件的开发成功，为工具铣床其它系列的铸件生产提供了保证，同时也为生产高牌号铸铁件积累了丰富的经验。

参考文献

①《铸造手册-铸铁》 机械工业出版社

②《圣泉铸工手册》 东北大学出版社

③《铸造工艺设计技术与生产质量控制》 金版电子出版公司

铸造工艺篇3

[关键词]V法；铸造；工艺应用

中图分类号：TQ172.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0397-02

1 V法概述

1.1 定义

V法造型是一种真空密封造型方法，又被称之为负压造型。V法造型是一种物理造型方法，其通过真空泵抽出塑料薄膜密封砂箱内的空气，造成铸型内外的压力差，迫使干砂压紧，进而可以形成所需的型腔。

1.2 工艺过程

V法铸造工艺的一般包含以下几个阶段：

第一步，将模样固定在带有抽气箱和抽气孔的模板上；

第二步，如图1所示，在负压的作用下，将预先加热好的塑料薄膜，吸附到模板的整个表面上，并且在薄膜上喷上一层均匀的涂料并烘干。

第三步，将带有抽气管的砂箱放到已覆好塑料薄膜的模板上。

第四步，向砂箱内倾倒干砂，微震干砂，待干砂紧实之后刮平，在顶面放上密封薄膜。

第五步，如图2所示，通过真空泵的作用对砂箱做抽真空处理，使铸型内外形成约0.03～0.06Mpa压力差，在压力差的作用下使铸型成型。

第六步，关闭模板的抽气阀门，即可起模；

第七步，如图3所示，进行下芯、合箱、浇注。

第八步，待铸件凝固后，关闭对铸型抽气阀门，在型内压力趋于大气压的时候，铸型即可自行溃散，便于从干砂中取出铸件，且铸型的干砂能进行循环使用。

1.3 应用范围

目前，V法铸造工艺主要应用在一些大中型较精密铸件生产，其中主要包括铜、铝、镁等有色金属或者铸铁、铸钢等黑色金属，但值得一提的是这些铸件壁厚范围在3～340mm。

2 V法铸造工艺特点

2.1 优点

（1）V法铸造的铸件表面光洁、尺寸准确、轮廓清晰，所获得的铸件外观较好；

（2）V法铸造所使用的设备较简单，不但能够节约投资，而且可以提高生产效率。另外，V法铸造的旧砂回用率可达到95%。

（3）工人劳动强度降低，劳动力降低约25%左右；

（4）由于模样不和砂子直接接触，那么模样的使用寿命得以延长；

（5）V法铸造是一种绿色铸造工艺，主要是因为其采用的无粘结剂的干砂，不需要进行振动落砂，那么很好地改善了车间环境，降低了环境污染，有利于环境保护。

2.2 缺点

（1）V法铸造很容易产生一些针孔和皮下气孔；

（2）V法铸造的操作较为复杂，一般只适用于小批量生产；

（3）V法铸造受到塑料薄膜的延伸性的限制，那么该工艺方法得不到较大规模的扩大应用。

3 V法铸造工艺在铸钢件生产中的应用

目前，V法铸造工艺主要应用于铸铁件的生产上，也得以日趋广泛的发展应用。尤其是近年来，我国高速公路和集装箱运输业的快速发展，一些大吨位的重型卡车需要大型的汽车桥壳，而V法铸造能够很好地制作汽车桥壳方面，下面本文以汽车桥壳为例，对V法铸造的应用进行探讨。

如图4所示的汽车桥壳，其单件质量为240kg左右，其所要求的技术特点有：

（1）铸件需要安放砂芯；

（2）铸件壁厚不均，会出现裂纹；

（3）铸件长度较长，容易出现弯曲变形的情况；

（4）力学性能要求较高，屈服强度σs≥355MPa，抗拉强度σb≥550MPa，延伸率δ≥18%；

（5）对汽车桥壳进行铸件气密性试验，在规定压力下无漏气。

（6）对汽车桥壳铸件要进行台架试验，其值疲劳寿命需要超过80万次。

3.1 铸造方案

（1）造型制芯工艺。制芯主要是采用V法造型+树脂砂工艺；在容易出现裂纹的位置加设防裂筋，提高抗裂性；在热节点出采用保温冒口，避免铸件出现缩孔、缩松等情况；

（2）浇注温度。无论在哪种铸造工艺，浇注温度都是较为重要的技术参数，在V法浇注过程中，由于铸件表面冷却速度较快，需要适当的提高浇注温度。一般将浇注温度控制在1540～1600℃范围内，即可很好的避免产生出现一些铸件缺陷问题；

（3）负压值及保压时间。负压值及保压时间是V法铸造工艺中的重要的技术参数，因为其不仅关系到铸型的紧实度，而且会对金属液的充型过程造成直接影响，所以需要对负压值和保压时间进行严格控制。

3.2 V法铸造铸钢汽车桥壳的质量

V法铸造与树脂砂和水玻璃砂工艺制造的桥壳相比，在质量上有了较大的提高，而且V法铸造的成本与树脂砂工艺一样，远低于水玻璃砂铸造成本。在其他方面的质量主要体现在以下几个方面：

第一，V法铸造的铸件几何形状清晰，外观明显优于树脂砂铸造；

第二，V法铸造铸件表面粗糙度好，一般能够达到25μm；V法铸造铸件的尺寸精度高，一般达到GBCT8级，在进行机加工时均能满足图纸要求的加工尺寸；铸件的质量精度高，质量精度优于GBMT5级；

第三，V法铸造汽车桥壳材质，一般使用的是自主研发的合金铸钢材质，根据力学性能试验的结果显示，如表1所示，其抗拉强度σb≥550MPa，屈服强度σs≥355MPa，延伸率δ≥18%，可见该材质完全符合设计要求。

第四，对V法铸造汽车桥壳的台架试验，其结果显示V法铸造汽车桥壳中值疲劳寿命达到90.2万次，高于80万次的行业标准（QC/T533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》）。

3.3 生产现状

通过V法铸造采取一系列的工艺措施，能够促使汽车桥壳达到了较高水准的质量，进一步地提升了汽车的安全性能。目前V法铸造主要生产应用在以下几个方面：

第一，在高锰钢铸件中的V法铸造工艺应用。我国最早采用V法铸造工艺生产高锰钢铸件的厂家――中铁山桥集团有限公司，于1983年引进日本新东公司的V法生产线生产高锰钢辙岔，并获得成功。V法铸造工艺在颚板、耐磨衬板、轧臼壁、破碎壁、轮辊、对辊等耐磨高锰钢铸件中得到了较为广泛的应用。

第二，V法铸造工艺广泛地运用在一些工程机械桥壳、摇枕、侧架等方面。目前，国内约有十余家企业开始使用V法铸造工艺对工程机械桥壳进行生产制作，其中河南天瑞、齐轨道装备等公司将V法铸造工艺应用在铸钢摇枕、侧架的大批量生产方面。

第三，V法铸造工艺在铸钢槽帮上的应用。例如山东能源机械集团乾泰精密机械有限公司将V法工艺应用在730槽帮的铸造方面。

总结

综上所述，由于V法铸造工艺具备许多优点，而且是很多铸造工艺不可比拟的，对节约能源、保护环境方面都是值得推广的。然而V法铸造生产过程中会出现一些气孔、针孔等情况，所以需要对V法铸造工艺进行不断深入的研究，使其应用范围进一步拓展。

参考文献

[1]邵京城，李俊涛，艾国，杨刚.汽车铝合金缸体缸盖铸造工艺研究现状[J].热加工工艺.2011（03）

[2]周德刚.V法铸造工艺、设备和质量[J].铸造设备研究.2008（05）

[3]冯海东.用V法造型生产挖掘机配重[J].铸造技术.2004（02）

铸造工艺篇4

[关键词]消失模铸造 涂料使用 模型制作 三孔缺陷

中图分类号：TG249.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0003-01

消失模铸造是一种近无余量、精确成型的铸造方法，被铸造界的权威人士称为“21世纪的铸造工艺革命”和“最值得推广的绿色铸造工程。消失模铸造工艺及产品以其外观质量好，尺寸精度较高，工人劳动强度低以及作业环境好等优点在我国铸造行业中得到了很好运用，特别是近年来，国内有关厂家及科技人员不断在原材料和工艺设备上进行研制开发，使该工艺基本实现国产化，更进一步推动了消失模铸造工艺，技术的发展。

在国外由于机械化、自动化消失模铸造生产线的陆续建成投产及所产生的显著的经济和社会效益，使消失模铸造技术显现出强大的生命力。前一段时间我国的消失模铸造技术应用虽然进展缓慢，但在近几年得到了快速发展。特别是由于消失模铸造设备投资少、工艺路线短，许多原有的中小铸造企业也越来越多地采用该项技术。但是，有些企业对一些操作问题未能加以重视，使得在生产过程中出现了一些问题，对铸件的质量产生了很大影响。

消失模铸造由于其近净精确成形，清洁环保，高效生产的特点已得到越来越广泛的应用，在铸造生产中已经占有重要的地位，也是铸造行业实现节能减排的有效途径之一。但消失模工艺也有一定的缺点，填砂紧实或振动紧实时模样会发生变形，从而导致铸件变形。最困难的问题是，铝合金铸件的冷隔和针孔缺陷以及球墨铸件的积碳、皱皮缺陷和低碳钢件的渗碳缺陷等等，这些问题是由金属液中模样热解残留物造成的，或是由此而显著加重的。在黑色金属消失模铸件中粘砂也是一个重要的问题，这是由于振动紧实不当或凹陷部位没有填实引起的。

1.模型制作

在消失模铸造工艺中，模型制作是一个非常重要的环节。EPS原料的选择、模型的加工工艺、尺寸精度、模型密度、浇注时热解产物多少等因素的控制，是获得优质铸件的前提。现有的中小企业模型制作有以下几种方式：（1）用包装EPS板材切割、粘接而成。（2）自制模具，委托外厂加工。（3）自制简易的预发成型设备。

采用上述方法制作模型，普遍存在不重视模样密度变化的现象，特别是模型在委托外厂加工时水分不易控制，经常性出现浇注时铁水从浇口中反喷或铸件出现冷隔、浇不足等现象。为此在生a过程中应加强对模型密度的检验，增加对模型的烘干时间等方法；EPS珠粒经工艺实验选定后，不能随意改变原料生产厂家；预发时用称量工具控制珠粒密度，改变凭人工经验控制珠粒密度的方法；采取上述方法后，使问题得到了解决。

2.涂料使用存在问题

在消失模铸造工艺中，使用涂料可提高模样的刚度和强度，使EPS模样与铸型隔离，防止粘砂及铸型塌陷；在浇铸过程中允许模样高温分解产物及时顺利地通过涂层排出。涂料一般由耐火材料、粘结剂、悬浮剂等组成，各组成物的比例对涂料的性能有很大影响。但一些企业对涂料组成的作用不十分清楚，随意改动涂料配方和配制工艺，或由于缺少某组成物时继续配制使用，导致涂料性能大大下降；有些企业在模样浸涂烘干工序中存在问题，有时为了缩短时间，在第一次涂料未干的情况下就进行下一次浸涂，导致模型内部未充分干燥，其中存在着水分；而夏季只采用晾晒方法，工艺上存在着不稳定性，造成浇注时反喷或产生气孔；涂层厚度没有注意到根据铸件不同、浇注温度和铁水压头的变化有所变化。

只有注意并解决了上述问题，并在操作细节上下功夫，就不会产生由于涂料而产生的铸造缺陷。

3.振动存在的问题

振动紧实是消失模铸造的四大关键技术之一，振动的作用是使干砂在砂箱中产生动态流动，提高干砂的充填性及其密度，防止出现铸造缺陷。在干砂振动充填时，比较理想的状况是，干砂在振动过程中进行有序流动，在保证模型不变形的前提下，均匀地充填到模型的各个部位，使砂箱内型砂获得较高和较均匀的充填密度。中小企业的消失模铸造振动台多为自制设备，在振动时，最常见的现象是由于振动操作不当，造成模样变形、涂料层开裂等，从而造成相应的铸造缺陷。有些振动台本身由于激振力过大、同一组电机的偏振块不平衡也易造成模样变形。为此，主要应调整激振力、振幅和振动时间；对于尺寸较大而结构简单的铸件，可将六个电机的三维振动改为双电机的垂直或水平振动；特别是通过检测仪器对振动台的各参数加以检测和调整，使之达到设计的要求。

4.浇注过程存在问题

消失模铸造在浇注时，为了排出气体和模样气化残渣，直浇道要有足够的高度以使金属液有足够的压头以推动金属液流稳定快速充型，确保铸件表面完整清晰。在实践中有些企业采用原有砂型铸造用的浇口杯，由于尺寸较小，易出现液流不平稳导致工件报废的现象。为保证有足够的流量使浇注过程不断流，并很快建立起动压头，可改用较大的浇口杯；直浇道做成中空来减少发气反喷，增大开始浇注时的压头。

消失模铸造采用负压干砂振动造型，采用此种方法造型时铸型强度远大于湿型砂强度。采用抽负压方法可提高铸型的稳定性，及时抽走模样气化时产生的热解气化产物。但在生产过程中，有些工厂只注意观察浇注前的表负压，但浇注过程中往往忽视负压变化，从而造成铸件缺陷。通过采取根据铸件大小和热解产物的多少，在浇注过程中对负压进行调节的方法，可很好地解决此问题。

5消失模三孔缺陷

这里所讲的消失模三孔缺陷是气孔、缩孔、渣孔的统称。非加工类铸件，如高锰钢、耐热钢铸件，大都是铸态使用，对三孔的要求很少，只要材质合格、尺寸合格、表面光洁就可以交付使用，一般用户也没有特殊的要求。然而碳素钢、不锈钢、铸铁铸铜件大都需要机械加工，有些特殊铸件还要进行解剖，压力极限爆破等破坏性试验，重点部位不允许焊补及组织偏析。我们的消失模铸造企业，在生产全加工铸件及有以上特殊要求的铸件时纷纷受阻，既使最终得以解决，也要付出很大的代价，一定程度上影响了消失模铸造的应用范围。

消失模遵循高温出炉低温快浇的原则。高温出炉是为包内镇静留下适宜的时间，钢水最终脱氧除渣是减少三孔缺陷的先决条件，出炉前取样观察钢水的收缩状况，如果试样不收缩不允许出炉，炉衬、包衬、炉台要保持清洁卫生。消失模的浇注工艺是以充满浇杯封闭直浇口为原则，如果浇注速度忽快忽慢，使充型造成剧烈的紊乱并在型腔内剧烈沸腾，将来不及气化的泡沫包挟在合金液体内形成气孔，特别不允许暴露直浇道使渣气侵入，理想的浇注速度是液态合金的充型速度等于或略小于模型的气化速度。

参考文献

[1] 刘兰俊.消失模铸造涂料的研制[J].铸造技术，2001（3）.

铸造工艺篇5

关键词：呋喃树脂砂型造型工艺；铸造缺陷；铜合金；艺术铸造

中图分类号： G5.T206 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）21-163-20 引言

砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造已经成为当代中国艺术铸造行业应用最广的三大工艺方法。特别是砂型铸造工艺在艺术铸造大型青铜雕塑方面占据着越来越重要的地位。在生产实践中我们采用的呋喃树脂砂造型工艺。造型用砂是产自河北的擦洗砂。我们应用呋喃树脂砂型工艺成功地完成了许多有重大影响的大型巨型青铜雕塑，其中包括出口美国、高33米，长64米、美国本土最大的青铜雕塑《马与龙》（图1）；全球最长的青铜雕塑，广州白云机场长78米的巨型青铜雕塑《五云九如》（图2）；全球最大的青铜雕塑群、鄂尔多斯巨型青铜《成吉思汗雕塑群》；河北唐山高78米的巨型青铜雕塑《丹凤朝阳》等等。现结合多年的生产实践，谈一谈呋喃树脂砂造型工艺铸件缺陷的形成原因和防止解决办法。

1 铸件表面粘砂形成原因及解决方法

砂型紧实度不够，要求在砂箱制作过程中必须对树脂砂捣实、砸紧。

涂料涂刷不均匀，要求必须均匀全面涂刷，决不留死角。

涂料配比不合理，导致涂料过稀而不能起到很好的表面涂刷作用，要求涂料严格按配比操作，做到稠稀得当。

设有内浇道的砂型，内浇道涂料刷涂不到和浇道清理不干净，要求在设有浇道的砂型刷涂料之前将内浇道清理干净，并保证浇道内壁都能均匀刷涂，由于现在都是插管，内浇道涂料不好刷涂，我们采用将棉布固定在铁丝一端，往进拖拽刷涂料。

砂型合箱时，由于吊钩角度问题，致使内外芯摩擦导致落砂，要求合箱时组织专人、多人，从不同侧面观察，引导使内外芯顺利合箱，而不致于摩擦落砂。

2 浇冒口和浇道设置对铸件质量影响

合理的浇冒口应高于砂型，并高出排气孔，这样压力大易排气，保证成品。根据型块的大小，选用大小不同的浇口杯，并保证浇口杯高于砂箱三十公分。

浇道的设置因型而异分为雨淋式、阶梯式。由于青铜铸造铜温一般在200℃左右，比铸铁、铸钢温度低，所以只能对一些简单的砂型使用雨淋式浇道，而对工艺件比较复杂的型壳就必须要使用阶梯式，阶梯式浇道在开设引流时必须达到阶梯要求，使铜液由下而上，逐层浇注，达到排气顺畅。

3 涨箱

合适的内固架对保证铸件的工艺壁厚有着至关重要的作用。由于艺术件铸造无固定的规格和形状，通常是一个工艺件一个样，所以在造型过程中，要求对不同的艺术件内固架设置不一样，我们采用的是用钢管来进行焊接，这样在焊接过程中就要求做到：

①必须能够保证安全起吊，不变形。起吊翻型的主支撑管通常比内部管粗，防止起吊时四角掉块而达不到起吊要求，使砂型受伤变形。②在浇注时能够和内芯进行合理的加固，保证不涨箱。通常采用的是管与管之间距离为40cm―50cm之间，在焊接内芯骨架时要做到与外型骨架钢管对齐，以利于后期合箱时便于加固，在合箱加固时采用钢管连接内外型骨架钢管，达到良好的加固作用，防止浇注涨箱。 ③合理开设加固孔。根据工艺件大小不同，开设数量不等的加固孔，一般采用一平方米一个加固孔的开设原则，对于比较大的工艺件，则适当增加加固孔的开设数量，在合箱浇注之前，用螺丝从加固孔穿过，对内外型同时受力加固，此项也能很好的防止涨箱，同时要求焊接内骨架时顺型而焊。可以节约树脂砂使用量，而降低成本，对于一些比较规则的工艺件，则可以使用砂箱直接造型而不用焊架。砂箱优点：一次制作重复使用，节约人力和成本；缺点：对不规则，高低与落差较大的模具无法使用，单次投入成本较大。我们目前制作的砂箱尺寸为2500cm×2500cm，内间距为50cm×50cm。

4 披缝缺陷

合理的制作活块、小块，对披缝的产生有着很好的杜绝作用，由于本次生产海澜之家大型青铜《天马骄嘶》群雕（长36米，高9米）模型比较复杂，所以在造型过程中需要制作大量的活块，否则模具根本无法脱模，在制作活块过程中精细化操作，合理分型，并保证合箱顺利，目前还是比较满意。

5 贴泥

工艺件的薄厚与贴泥息息相关，合理的贴泥厚度对一件完美的铸件起着决定性作用。以前采用人擀泥，但厚度很难控制均匀，经过改进目前采用压面机压片，由于泥巴无法在压面机成型，我们采用橡皮泥（彩色土）代替，这样擀出来的泥薄厚均匀，在贴泥过程中要做到泥必须与砂型贴紧，不能有缝隙，否则就会使工艺件加厚，从而增加成本，贴泥厚度均匀，铜件在收缩过程中能够均匀收缩，保证不变形。

6 浇注、裁型、清砂

在栽型时必须保证两边排气孔在同一高度上，否则就会出现一边浇足，另一边未能浇足情况发生，必要时可在排气孔处点火，引导气体快速排出，杜绝憋气造成缺陷。必须保证足够的铜液，杜绝浇不足现象发生，对于偶尔出现的跑火，在合箱完成后对型壳缝隙用泥巴或树脂砂填充，防止跑漏。

在浇注前仔细打渣，浇注时挡渣，杜绝夹渣铸件产生。

最后是铸件变形：①开箱过早直接变形。要求严格遵守2小时开箱法则，不足浇注2小时的砂箱决不开箱；②在清砂过程中机械手操作不当导致变形。要求提高机械手的产品质量认识，做到精细化操作，避免对铸件造成伤害。

7 结论

铸造工艺篇6

关键词：热节；缺陷；铸件；工艺设计

侧架的内腔连接筋较多，生产制造时容易受人为影响，常常因为对接不良而产生错位[1]。铸造工艺过程比较复杂，易于显现出来缺陷，利用微机模拟仿真，便可在熔炼浇注前对可能出现的缺陷位置和凝固持续时间进行计算，以便设计出最合适的工艺，以保证铸件的生产品质，缩短试验时间，为生产提供理论依据[2]。

1模拟计算前处理

1.1铸件分析

铸件外型尺寸为长2199.64mm，宽565.3mm，高419.8mm；体积为3.963×107mm3,毛坯质量为381kg。平均壁厚为25mm，内腔连接筋较多，材质为B级钢，多用于铁路机车车辆上，其凝固方式为中间凝固，实验性能不好，液相温度高，易形成集中缩孔热裂等铸造缺陷。此零件是对称的，为了加快仿真时间，模拟运算时，只取零件的一半。计算网格数目166万。

1.2边界条件及参数设置

边界条件以及相关参数的设置准确与否，直接影响金属液体和铸型等的换热，会导致热节计算、凝固进程以及缺陷预测偏差很大，经过多次试验、模拟，进行如下设置。凝固过程在液态金属未完全充满型腔时已经开始，对于快浇大中件的砂型铸造，t凝＞＞t浇，充型时间很短暂，不考虑充型对初始条件的影响，结果计算误差不大，由于侧架尺寸比较大，充型速度大，砂型的起始温度设定为室温（即20℃），铸件初始温度稍低于浇注温度为1580℃。设铸件与砂型之间的换热系数为1100W/m2,砂型表面与大气之间的换热系数为500W/m2。

2裸件凝固模拟及制定工艺

2.1凝固进程模拟及确定

热节边界条件设置好之后，进行无浇注系统和无冒口的裸件凝固计算。通过凝固计算预测出侧架各个部位的凝固时间，确定热节部位及预测各热节的凝固时间。从而使得铸件的浇冒口可以按照热节的温度、出现部位进行设计，参照热节的凝固时间设计，使得铸件按照顺序凝固进行[3]。通过凝固模拟计算得出铸件的整体凝固时间为381.76s，侧架左右两侧凹进去的部位凝固时间最长，为最后凝固部位，是第一热节；凹进去的侧旁的热节为倒数第二最后凝固的部位，凝固时间约为321s，为第二热节，第三热节凝固时间为303s，第四热节为243s，充型结束190.88s以内，没有明显的热节，确定了侧架的热节和凝固次序。

2.2缺陷预测及工艺制定

预测的缺陷主要在铸件的厚大部位[4]，尤其是中间顶部的肋板处，缺陷比较集中，根据缺陷预测的位置及凝固进程，制定了如下工艺方案。

（1）冒口。铸件中间上部两肋板交叉处壁最厚，液相结晶凝固最慢，分别设置冒口，尺寸为ф100mm×130mm。铸件中心空腔靠近第三热节的凸台，预测有缩孔，对称地在两凸台分别设计冒口，尺寸为ф85mm×90mm。铸件最长框架中间上部设计一冒口，尺寸为ф50mm×85mm，第一热节处，铸件两侧各设置一冒口，尺寸都为ф80.5mm×120.4mm，并设计了冒口颈。

（2）冷铁。第二热节处设计外冷铁，尺寸为ф16mm×50mm，两肋板交叉处下方设置一冷铁，尺寸为ф16mm×90mm，第四热节共四个位置设计四个冷铁，尺寸都为ф16mm×30mm。

（3）浇注系统。浇注位置从两侧导柱头浇注，分型面在零件竖直方向中间平面上；内浇口安放在两端，内浇口长宽高分别为34.7mm、25mm、40mm，从浇口杯流进钢液，设计为过桥浇注，一件一箱，直浇道直径为45.3mm、高424mm,为了缓冲液体流动速度，在直浇道正下方设计了一浇口窝，浇口窝由一个立方体块和一个半球组成，立方体块在半球上方，立方体块的长宽高尺寸分别为：71.8mm、71.8mm、40.5mm，半球的直径为71mm。

2.3有浇补系统的铸件模拟

计算凝固时间是1461.42s，与裸件的凝固时间381.76s相比，时间变为4倍，其原因是设置了浇补系统总质量增加，从凝固进程图中看出，冒口和浇注系统都比铸件热节凝固时间要晚，从而很好地补缩了铸件凝固过程中的收缩，裸件凝固预测的热节已经基本消除，最后凝固的部位都从裸件中的热节转移到浇冒系统中，表明铸造浇冒工艺设计是合理的[5]。

3预测缺陷与实物对比

比较实物纵剖面图和对应缺陷预测，可以发现此剖面内部型腔没有大缺陷，只是中间空腔上部有少许缩松，实物和预测情况基本吻合，表明上述工艺是切实可行的。

4结语

（1）通过反复试验，找到了合适的初始条件和边界条件相关参数，为准确预测热节、缺陷奠定了基础。

（2）通过不加浇冒系统的裸件凝固模拟，找出了各个热节、预测出各热节的凝固时间，并预测出铸件的缺陷大小和位置，从而为合理地设计浇冒系统提供了参考。

（3）参照各个热节以及缺陷大小和位置，设计出了合理的浇冒系统，进行电脑虚拟浇注后，发现热节和缺陷已经基本消除，并与实物缺陷相比较，结果计算机预测缺陷和实物缺陷基本吻合。

（4）电脑虚拟浇注为铸造实验的进行提供了科学的指导作用，可以降低试制时间、改进工艺及降低实验耗费，是一种科学可靠的铸造技术。

参考文献

[2]柳百城.铸造技术和计算机模拟发展趋势[J].铸造技术，2005（7）：611-616.

[3]中国机械工程学会铸造分会.铸造手册[M].北京：机械工业出版社，2004：46-82.

[4]王文清，李魁盛.铸造工艺学［M］.北京：机械工业出版社，2002．

[5]李英民,崔宝侠.计算机在材料热加工领域中的应用[M].北京:机械工业出版社，2001.

[6]刘敬豪，凌云飞.支撑座一体侧架铸造工艺研究及实践[J].中国铸造装备与技术,2013(2).

铸造工艺篇7

关键词：教学方法；铸造工艺设计；案例教学；现场教学；虚拟实习

Teaching reform and practice on design of casting process

Liu Ruiling， Wei Shenghui， Jia Limin

Hebei University， Shijiazhuang， 050018， China

Abstract： Teaching methods have been reformed according to the characteristics of the course design of casting process， the knowledge of students and the need of application talents training. By using case teaching， virtual practice of "clinic" and scene teaching， the learning interest of students has been stimulated， practical knowledge of them has been increased， and the time-effectiveness and teaching effect have been improved.

Key words： teaching method； casting process design； case teaching； scene teaching； virtual practice

铸造工艺设计是材料成型及控制工程专业铸造模块的一门主干专业课，主要讲授砂型铸造工艺设计的方法和原理，课程实践性和应用性较强。传统的课堂教学注重理论基础，忽视了学生缺乏实践知识的背景的情况，教学效果不甚理想，影响了课程设计、毕业设计等后续教学环节的顺利进行。笔者在多年教学经验的基础上，针对课程特点、学生的知识背景以及应用型人才培养需要，对本课程的教学方法进行了改革。

1 传统教学存在的问题

铸造工艺设计课程包含铸造工艺设计和铸造工装设计两大部分内容，教材的各章节是根据设计程序和内容展开的。对于教师而言，教材内容完整、思路清晰，既有理论基础，又有应用实例，所以，多年来的课堂教学一直按照教材的内容和顺序系统地讲授。但是，笔者发现，在本课程后续的课程设计、毕业设计等环节中，有部分学生对铸造工艺设计的程序、方法掌握得不系统，设计工作无从下手，有的学生甚至对设计内容以及基本概念不清楚，而且，历届学生都存在类似问题，不得不引起我们反思，是学生学习态度和学习方法有问题，还是教学存在问题？

经过反思，笔者认为，学生的学习态度、学习方法固然存在问题，但更重要的是传统的教学方法存在诸多弊端。

（1）对铸造工艺设计课程，不论是教材内容，还是生产过程，不论从理论层面，还是具体实践，教师都非常熟悉，可是，对于学生，它是全新的知识，很多概念只是停留在语言文字上，教师自认为讲解得很有条理，但学生理解和记忆都很困难。

（2）铸造工艺设计课程知识点零散、实践性强、课程内容不易引起学生兴趣。在教学过程中，如果完全按照教材的顺序和内容，采用传统的教学方法，很难取得较好的教学效果。

（3）在传统教学方法中，主要是单向灌输式讲授法，学生成了被动的观众，教师传授的是知识而非能力，而知识的主体理论知识，忽视和淡化了实践性知识，有悖于我校“培养具有创新精神和工程实践能力的应用型人才”的培养目标。

因此，应对传统的教学方法进行改革，提高教学效果和教学质量。

2 采用案例教学法，激发学习兴趣，提高教学效果

案例教学法是指根据教学目的和内容的要求，在教师的指导下，采用理论知识应用于实际的典型案例组织学生学习、理解理论知识和提高知识应用能力的教学方法[1]。但是，不同的课程、不同的教师有不同的方法。本课程运用案例引出各章节内容，并将案例贯穿于整门课程教学中，以避免刻板、生硬地按照教材顺序讲授书本内容。

案例是指来源于实际生产的某个铸件及其完整的铸造工艺方案。它的选择原则是：铸件结构简单；除生产中的铸造工艺方案外，另有2～3种方案供选择；工艺涉及内容全面，如必须有砂芯、冒口等。我们将符合这些要求的案例称为典型案例。

可以借助多媒体教学手段引入典型案例，展示铸件实物图片、生产视频、模拟动画等，把学生带进生产实际，让他们有身临其境的感觉，引发他们的好奇心和学习兴趣。当案例的生产背景和生产过程介绍清楚后，提出问题，引出各种概念及各章节内容，将各章节的理论知识与案例中的具体工艺联系，并进行分析。

由于案例有工程背景，学生听课时是带着兴趣和目的听，容易理解和接受，因此，教学效率和教学效果均有所提高。

3 多种教学方法并用，增加学生实践性知识

3.1 虚拟“临床”实习，感受工程实景

众所周知，医科大学的学生要进行临床实习，因为掌握理论不是学习唯一的目的，积累实践知识和经验非常重要，所以，他们需要通过临床实习积累经验。工科学生没有条件进行如此长时间的实习，但是，他们的工作仍然需要实践知识和经验，而获得这些知识和经验需要时间。因此，全社会都在呼吁理工科高等教育要加强实践性教学环节，其目的是让学生在校期间尽量积累实践知识，缩短毕业后适应工作的时间。

理工科教学，尤其是对于像铸造工艺设计这类实践性强的课程，如何在现有的教学环境下通过改变教学方法促进学生实践知识的积累，值得每个任课教师深思。

在计算机网络、通信、多媒体等技术发达的时代，我们可以通过多种渠道收集铸造生产的素材资料，如图片资料、视频资料、文字资料等。这些素材经过筛选整理后，在教学过程中采用多媒体手段展现给学生，让学生在课堂中感受工程技术实景[2]。犹如我们逛网店代替逛实体店，虽然感受有所不同，但是利用高科技手段提高了效率。况且，实际生产的素材资料是经过教师精心挑选和整理的。笔者将这种教学方法命名为虚拟“临床”实习。它可以让学生在课堂中体会和感受实践景象，增强实践性知识，也是将理论知识和实践知识紧密结合的最短途径。

3.2 利用模拟软件，使工艺方案“眼见为实”

说本课程的实践性强，是因为本课程的内容直接用于指导铸造生产，铸造工艺设计对铸件品质、生产率和成本起着重要作用。但是，这些在传统课堂教学中是以文字和口头表达的方式传递给学生的，虽然有理论解释，有时辅以照片、实物展示等，但是理论指导实践的过程，学生看不见，摸不着，教学如同纸上谈兵。

计算机模拟技术的发展，给我们提供了教学具象化的机会，利用铸造模拟软件模拟浇注，使看不见、摸不着的过程变成“眼见为实”。

上课之前，教师首先选择一个典型铸件，设计几种不同的浇注系统和冒口方案，然后利用模拟软件对不同的方案进行模拟。课堂讲解时，播放模拟的充型过程、凝固过程、凝固后出现的缺陷，并对这几个过程进行分析，比较每种方案的优缺点。这样，学生对理论指导实践有了认识，产生了兴趣。接下来，可以进行模拟实验。选择一个简单铸件，将学生分成若干小组，每组学生对这个铸件进行铸造工艺设计（要求各组选用不同的方案），课下到虚拟仿真实验室进行模拟，小组同学分工合作，最后每组写出一份报告。

课堂模拟的可视化过程、课下的小组模拟实验使铸件浇注过程和凝固过程可以“眼见为实”，让学生“亲眼见到”理论指导实践的过程。这是利用理论教学增加实践性和应用性的另一途径。

另外，小组设计和模拟实验，为学生提供了发挥主观能动性和创造性的空间，也给小组同学团结协作提供了机会。

3.3 模型展室现场教学，事半功倍

铸造工装设计内容在教材中占的篇幅不多，教学课时也很少，但在铸造工艺设计课程中是必不可少的部分。这部分内容理论计算和分析少，实践性强。对学生而言，认识工装主要依靠实习。在生产实习中，他们只是对铸造工装有了初步的感性认识，而没有仔细观察、思考和实际应用的机会。在多媒体课件中，他们看到的也是二维和三维图片，有些概念理解不透，工装设计部分的课堂教学历来事倍功半。

为了改善工装部分课堂教学效果差的现状，也为了加强学生在这方面的实践知识，我们建设了铸造工艺设计多功能立体教室。室内陈列典型的铸造工艺及铸造工装模型，每个模型配有图片、文字说明，同时还配有电子文件，包括二维工程图，三维实体图、爆炸图，解说音频，学生可通过计算机大屏幕对照模型实物仔细阅读、观看、收听。

近两年，我校在多功能立体教室进行铸造工装设计内容的“现场”教学，学生可仔细观看实物、详细阅读说明，并对照大屏幕的爆炸图对模型进行拆装。教师讲解时，学生可随时提问，并随时讨论。这种现场教学给学生提供了进一步的感性认识和动手机会，也使他们在教学过程中有动脑筋、提问题的时间，教学效果远远超出传统的课堂教学[3]。

4 结束语

教师在课堂上通过案例引出课程内容，引发了学生的学习兴趣；充分利用多媒体技术、计算机模拟技术，使学生在课堂的虚拟实践中感受工程实景，增加了实践知识；利用模具展室现场教学，给学生提供了感性认识和动手的机会，提高了教学的时效性。总之，对于铸造工艺设计这门实践性很强的课程，在理论教学过程中，采取多种手段、多种方法，可以增强学生对实践的认识和感受，提高教学效果，为后续教学奠定良好的基础。

参考文献

[1] 蔡敬民.地方本科院校应用型人才培养的理论与实践探索[M].合肥：合肥工业大学出版社，2013.

[2] 马瑞，冯春生，马丽霞.面向工程教育的课堂教学方法改革与实践[J].教学研究，2011（4）：44-46.

铸造工艺篇8

关键词泡沫陶瓷，铸造，过滤器

1前 言

泡沫陶瓷是多孔材料的一种,它具备三维立体网络结构和高孔隙率特征。由于泡沫陶瓷的这种特殊结构,使其具有密度小、气孔率高、比强度高、抗热震性好、耐高温等优点。因此泡沫陶瓷被广泛应用在气体液体过滤、净化分离、化工催化、吸声减震、高级保温材料、生物植入材料以及特种强体材料和传感器等多方面[1，2]。

铸造是泡沫陶瓷过滤器应用最为广泛的行业之一。它的作用是使紊乱、翻腾的金属液经过泡沫陶瓷蜂窝孔后变得平稳、均匀、干净，从而大大降低由于非金属夹杂物等铸造缺陷导致的铸件废品率，节约生产成本[3]。

2泡沫陶瓷的生产工艺

泡沫陶瓷过滤器(CFF,即Ceramic FoamFilter) 是采用聚氨酯泡沫塑料为载体,将其浸入到由陶瓷粉末、粘结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的料浆中,然后挤掉多余浆料,使陶瓷浆料均匀涂敷于载体骨架从而形成坯体,再把坯体烘干并经高温烧结而成[4]。这种工艺又称为有机泡沫浸渍法，是目前国内较为成熟的生产工艺。

2.1 工艺流程

泡沫陶瓷的生产工艺流程见下图。

2.1.1 海绵加工工序

所用的有机泡沫多指聚氨酯多孔海绵，按不同孔径进行分类，有10PPi、15PPi、20PPi、30PPi等。海绵的网孔分类与产品网孔的分类却不尽相同，一般来说，PPi（Pore Per Inch,每英寸的孔数）数值越大，对应孔径越小，过滤的夹杂物也越小。

海绵加工工序作为头道工序，也非常关键。首先是海绵的选择，由于每个海绵泡体可能网孔不一，即使同一批海绵，加工前也一定要仔细核对网孔标准；其次是海绵切削的尺寸要精确；最后是加工好的海绵制品保证无倾斜。

2.1.2 调浆工序

配方的选择必须要保证浆料稠度与流动性的最佳状况，才能保证上浆过程产品能均匀上浆，达到所规定的上浆重量。因为这都是保证产品强度与通孔率合格的前提。调好的浆料通过其比重和稠度来判断其使用性能。

2.1.3 海绵改性工序

海绵改性是为上浆工序作准备，提高海绵的挂浆性能，使上浆均匀。

2.1.4 浸渍上浆工序

将改性好的干燥海绵制品，通过调好的浆料在辊压机上均匀涂敷成坯体。对于不同网孔的海绵制品需要不同稠度的浆料来上浆，否则达不到上浆的效果。

2.1.5 干燥工序

干燥工序主要是让上好浆的半成品将水分挥发掉，一般控制在1.0%以下即可。对于较大规格的产品，需要控制好干燥的环境，如温度、湿度等，以防止出现干燥变形与裂纹缺陷。

2.1.6 烧成工序

烧成工序是生产中最后一道的工序，由于配方的改进，考虑到生产的成本，现在泡沫陶瓷企业大多数的SiC泡沫陶瓷烧成都不需要进行气氛保护，烧成温度一般在1350～1450℃。

2.1.7 质检工序

泡沫陶瓷由于自身的多孔结构，烧出的产品都或多或少地存在掉渣现象。对于铸造厂来说，除了考虑过滤器的强度和网孔外，掉渣现象也是他们最关注的热点问题。因为过滤器本身就是用来过滤夹杂物的，而自身的掉渣却会起到相反的作用，从而导致铸件的报废。因此，质检工序除了检测外观与内质的合格外，清理掉渣也十分必要。

3铸造用泡沫陶瓷的过滤机理和使用建议

3.1 泡沫陶瓷过滤器的过滤机理

泡沫陶瓷过滤器通过对金属液的三种物理化学作用来分离液态铸造合金中的夹杂物,从而达到净化金属液的效果[5～6]。

3.1.1 滤饼效应

复杂的泡沫陶瓷结构,可以高效率地进行机械挡渣,当金属液通过结构复杂的泡沫陶瓷过滤器时,过滤介质通过机械分离作用,把大于过滤器表面孔径的夹杂物滤除,并使之沉淀在过滤器液态金属的流入端。随着夹杂物在过滤器表面上堆积数量的增多,逐渐会形成一层“滤饼”,使金属液流道进一步变细,因此新增的过滤介质表面可以滤除更为细小的夹杂物,与此同时,介质内部也有过滤作用,在贯穿于陶瓷体的众多小孔中,有的呈现微小狭缝,有的存在死角,这些变化不同的区域都是截获夹杂物的可能位置,过滤器内部也存在“滤饼”效应。

3.1.2 表面效应

当金属液流经结构复杂的陶瓷体时,被分成许多细小的流股,增大了金属液中夹杂物与过滤介质的接触面积及接触几率,由于过滤器表面是极微小的凹凸面,凹块尺寸约为1～10μm ,对夹杂物有静电吸附和粘附截流作用。

3.1.3 整流效应

金属液流过泡沫陶瓷过滤器时被分割成许多细小单元的流股,其直径较小,从而使雷诺数(Re=vd/r)变小，使液流趋于层流运动。当金属液处于层流状态时，由于熔融金属液的密度远大于夹杂物的密度,因此夹杂物有充分的时间被上浮除去,也即泡沫陶瓷过滤器能辅助横浇道进行挡渣。浇注系统中放置过滤器后,金属液流动的阻力增加,在横浇道中流动的金属液容易形成充满运动,并使流速降低, 有利于夹杂物上浮, 并滞留在横浇道顶面。

3.2 泡沫陶瓷过滤器的使用建议

（1） 根据合金熔点来选用合适材料的过滤片，以免温度过高，损坏过滤片功能，达不到过滤效果。

（2） 选择相应的网孔，净化效果要与铸件要求相配。

（3） 浇铸温度尽量采用工艺上限，以增加金属流动性。

（4） 过滤网水平放置在交口杯下或分型面上时，浇铸高度不能超过20cm，最好金属液冲在交口杯壁，不直接冲向过滤网。

（5） 过滤片须轻拿轻放。不用时，放在干燥通风处，以免吸潮影响过滤片的强度。

4结论

有机泡沫浸渍法是目前泡沫陶瓷过滤器应用较广泛的生产工艺。但随着市场竞争的加剧、原材料价格的上升等因素影响，如何进一步改善该工艺，提高生产效率、提高产品质量、降低生产成本已成为当前研究的重要课题。国内泡沫陶瓷过滤器与国外相比,无论在外观与产品质量上都存在不小的差距。并且现有的品种单一，只能占有部分中低档市场。虽然也有泡沫陶瓷国产产品出口，但价格却不理想，供货也不稳定。另一方面，尽快制定泡沫陶瓷过滤器国家标准，有利于泡沫陶瓷行业的发展。

今后还需进一步加大研究、开发和应用力度，提高泡沫陶瓷性能，完善现有的制造工艺，彻底解决铸钢、高温合金和连铸用中高档泡沫陶瓷的实际生产问题。同时开发化工、环保、节能、医学、电子等领域的泡沫陶瓷。

参考文献

1 靳洪允.泡沫陶瓷材料的研究进展[J].现代技术陶瓷,2005(3):33～35

2 陈汉添.氧化锆基泡沫陶瓷的工艺原理及性能表征[J].陶瓷,2006(6):16

3 冯胜山,陈巨乔.泡沫陶瓷过滤器的研究现状和发展趋势[J]. 耐火材料,2002,36(4):235～239

4 Sutton WH,et al.Development of Ceramic Foam Materials for Filtering High Temperature Alloys[J].AFS Transactions,1985,93:171～176

5 房文斌,耿耀宏等.泡沫陶瓷过滤器过滤净化液态金属的机制[J].铸造,2001,50(8):482～484

6 Wiser P F,Dutta I.Priming And Flow Through Filters[J].AFS Transactions,1986:85

The Process of Ceramic Foam Filter Used in Foundry

WangXia

（Foshan Ceramic Research InstituteFoshanGuangdong 528031）

Abstract: Production technology and filtering mechanism of ceramic foam filter was discussed in details.Foam processing,pulp conditioning and sintering processes are introduced respectively.The technical requirements of filters production and casting process are pointed out in this paper.