《閥體鑄造工藝》PPT課件.ppt

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1、2020/9/3,閥門鑄造工藝,,蘭州理工大學 材料科學與工程學院,Lanzhou University of Technology,報告人：閻峰云 教授/博導,工業(yè)流程控制工藝及閥門應用技術講座 2014.8.26 蘇州,2020/9/3,主要內容,鑄造概述 鑄造工藝簡介及發(fā)展 合金元素對鋼的鑄造性能影響 鑄件的質量控制 鑄造CAE技術服務平臺簡介,，，，，。,2020/9/3,1、鑄造概述,一）何為鑄造：將液體金屬澆到具有與零件形狀相適應的鑄型空腔中，待其凝固后，以獲得一定形狀尺寸和表面質量的零件的產品，稱之為鑄造。 三大要素：合金、造型、澆注凝固 最大優(yōu)勢：可以成形復雜零件,202

2、0/9/3,二）鑄造發(fā)展（以造型方法為主） 鑄造：工藝古老，歷史悠久，曾經輝煌。青銅器的失蠟鑄造。 20世紀30年代開始使用氣動機器和人工粘土砂工藝生產。 1933年出現(xiàn)水泥砂型， 1967年出現(xiàn)水泥流態(tài)砂型； 1944年出現(xiàn)冷硬覆膜樹脂砂殼型； 1955年出現(xiàn)熱法覆膜樹脂砂殼型， 1958年出現(xiàn)呋喃樹脂自硬砂型； 1947年出現(xiàn)CO2硬化水玻璃砂型， 1968年出現(xiàn)了有機硬化劑的水玻璃。 近50年來，用物理手段制造鑄型的新方法，如：磁丸造型，真空密封造型法，消失模造型等。 基于金屬型的各種鑄造方法。 如離心鑄造、高壓壓鑄、低壓鑄造、液態(tài)擠壓等,2020/9/3,三）鑄造特點 適應性

3、廣，靈活性大。所有的金屬材料產品。鑄造不受零件的重量、尺寸和形狀限制。重量可從幾克到幾百噸，壁厚由0.3mm到1m，形狀可以是十分復雜的零件。 所用的原輔材料大多來源廣，價格低廉，如廢鋼、砂等。 鑄件可通過先進的鑄造工藝方法，提高鑄件的尺寸精度和表面質量，使零件做到少切割和無切割。 鑄件綜合成本低，投資少，上馬快。 鑄造部分企業(yè)工藝落后，機械化程度低，生產效率低。 鑄件的尺寸精度低、表面質量差、企業(yè)效益差。高耗能、高污染、高勞動強度。 鑄造屬于高危行業(yè)，工作苦、臟、累。行業(yè)效益差，人才流失嚴重。 鑄造工序較多，流程長，對產品質量難以控制、廢品率較高，鑄件成本大幅上升。,2020/9/3,2、鑄

4、造工藝簡介及發(fā)展,根據產品結構、大小及技術要求制定鑄造方式。通常分為兩種：砂鑄和特種鑄造。砂鑄：有粘土砂、樹脂砂（呋喃、堿性酚醛、聚尿烷等）、殼型鑄造 水玻璃砂(CO2法、真空CO2置換（VRH）、熱空氣法、硅酸二鈣和赤 泥等粉狀硬化劑的自硬砂、有機酯硬化。特鑄：有熔模鑄造（失蠟鑄造）、陶瓷型鑄造、磁性鑄造、真空密封造型、 消失模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造（高、低、差）、離心鑄造、 真空吸鑄等。 企業(yè)根據所具備的生產條件確定鑄造方式。,2020/9/3,一）砂型鑄造工藝,1、型砂型（芯）砂質量對鑄件質量有很大的影響，如：夾砂、砂眼、粘砂氣孔、裂紋等缺陷的產生常是由于型砂質量不合格所致

5、。 型砂性能對鑄件質量有重大影響。型砂應具備如下性能： （1）強度在外力作用下，其不易被破壞的性能稱為強度。在鑄型制造、搬運以及澆注時，不發(fā)生變形、損壞。否則造成塌箱、沖砂和砂眼等缺陷。 （2）透氣性型砂由于各砂粒間存在空隙，具有能使氣體透過的能力稱為透氣性。對應型芯的發(fā)氣性。 （3）耐火度型砂在高溫金屬液作用下不軟化、熔化的性能。當耐火度不足時，形成粘砂，輕則使切削時加快刀具磨損。重則使鑄件報廢，為彌補型砂耐火度不足，在鑄型型腔表面刷一層涂料。 （4）退讓性型（芯）砂具有隨著鑄件的冷卻收縮而被壓縮其體積的性能，澆注后，型砂高溫強度愈低，退讓性愈好，鑄件所受機械阻力也小。鑄件內應力減??；反之

6、收縮受阻，內應力大，甚至產生裂紋。 上述主要是鑄型的工作性能。還有回用性、潰散性、流動性和可塑性等工藝性能，對于樹脂砂還有微粉、灼燒減量、堿性樹脂的殘堿量、原砂的酸耗值等。,2020/9/3,2、型砂的分類：按照粘結劑的不同，型砂可分為： （1）粘土砂（2）水玻璃砂（3）樹脂砂(4)油砂及合脂砂。 樹脂砂工藝是鑄造工藝上的一次大變革，它采用“樹脂”作為粘接劑，使鑄造工藝在各個方面都上了一個臺階。 樹脂砂工藝的種類很多如殼芯，熱芯盒、冷芯盒，自硬砂等等。 呋喃樹脂自硬砂工藝不僅適用大批量的機械化生產，同時也適用于單件、多品種、小批量生產，它同傳統(tǒng)粘士砂比較它具有如下優(yōu)點：生產鑄件尺寸精度高，表

7、面粗糙度低，節(jié)省能源，提高勞動生產，改善工勞動件，舊砂回率高，污染小等。 該工藝自上世紀八十年代引入中國（蘭石、蘭高閥，自貢機床），尤其是生產線投入，相關技術原材料問題的解決。在我國發(fā)展很快，尤其在機床、造船、重機、電工等行業(yè)，所使用都取得較好的成果。 局限性，在澆注碳鋼薄壁鑄件時，因其高溫強度較高，故極易產生裂紋缺陷。高端閥門有問題，同時也有一個鑄件表面滲碳問題，對生產超低碳不銹鋼最好不要采用該工藝。,2020/9/3,9,3、造型方法： 造型方法分為手工造型和機器造型：手工造型適用于單件，小批量生產。 按砂箱特征可分為：兩箱、三箱、地坑、脫箱幾種。 按模型特征可分為：整模、挖砂、假箱、活塊

8、、分模、車板等。 4、砂型鑄造工藝設計 正確而有效的控制鑄件凝固是獲得優(yōu)質鑄鋼件的頭等重要條件。工藝措施如：澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵、工藝補正量等。閥門鑄鋼件由于其壁厚不均勻，應該采取順序冷卻、順序凝固的原則，以減少內應力、縮孔和縮松等缺陷。 控制鑄鋼件順序凝固的工藝措施： 1）設計合理分型位置、澆注位置和澆注系統(tǒng)。 2）冒口設計在鑄件最后凝固的部位，在起到補縮作用的同時，延緩冒口周圍鋼水的凝固，造成順序凝固的條件。保溫冒口應用。 3）澆注操作時，當鋼水上升至冒口高度1/4時，改從冒口頂上澆注，其作用可以增加鋼水壓頭，還可以提高冒口溫度。,2020/9/3,4）鑄鋼冒口尺寸的確定：其方法有模數法

9、；比值法和熱節(jié)圓法。目前工廠里為了滿足便捷的設計要求，常用的是熱節(jié)圓法，來確定冒口的尺寸。5）鑄件收縮率的選定：鑄鋼件在凝固冷卻的過程中，其體積和尺寸都會收縮減小，由液態(tài)凝固為固態(tài)的收縮量一般以長度的改變量--線收縮率來表示（%）。 影響鑄造收縮率的因素很多，主要有金屬合金的種類、鑄件結構和尺寸長度，另外造型材料、型芯的緊實程度等也影響鑄件產生非自由收縮率。,2020/9/3,（2）典型的砂型鑄造生產流程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2020/9/3,（3）幾種砂鑄工藝,1） 濕型砂：粘結劑為膨潤土。有一定的濕態(tài)強度，砂型退讓性較好。造型生產效率高，成本低，

10、便于中小件大批量生產。缺點是：鑄件易產生氣孔、夾砂、粘砂等缺陷，內在質量不高。多用于低壓鑄鐵閥門。鑄鋼件閥門極少用。 鑄鋼件濕型砂的配比及性能表,,干型砂：國家明令禁止要淘汰?。?！,2020/9/3,2）水玻璃砂,以水玻璃為粘結劑。多采用CO2硬化（普通CO2硬化，VRH法，熱CO2）氣硬化法造型和造芯的各種優(yōu)點，但存在型殼潰散性差，鑄件清砂困難以及舊砂再生、回用率低的缺點。最大特點：成本低，發(fā)氣性低。 水玻璃CO2硬化砂配比及性能表：,,2020/9/3,普通水玻璃CO2法大件。水輪機球閥閥體，碳鋼ZG230-400H 重14T（東方電機）,原砂采用 28/55目95%石英砂

11、加約1% 粘土混勻 ,然后加人水玻璃混勻 水玻璃比重控制在1.8-2.5，濃度在50-52度 模數控制：夏秋2.2-2.4,冬春2.4-2.6 混碾時間: 干混2min,濕混8min 濕透氣性250,濕壓強度0.07-0.15kg/cm2； 干拉強度15kg/cm2（220250烘干）,2020/9/3,VRH-CO2水玻璃砂,工藝參數 真空度: 19952660Pa之間; 水玻璃 模數:2.052.20, 密度:1.501.54g/cm3; 水玻璃加入量:面砂 2.5%4.0%,背砂 1.5%2.5%; CO2用量: CO2吹氣壓力0.04MPa左右,延時 90140s,問題： 1）鑄型強度

12、及表面穩(wěn)定性 在VRH-CO2法中, 日本工藝, 面砂水玻璃加入量< 3. 0。面砂在3.5%左右, 背砂在2.5%左右, 鑄型強度及表面穩(wěn)定性較好。氣溫對硬化有很大影響。 2）潰散性問題 比傳統(tǒng)水玻璃砂潰散性有所提高。潰散性的大小與水玻璃加入量及開箱時間有關。一般控制在鑄型溫度 200。 3） 閥體裂紋問題：薄壁與壁厚不均勻的大口徑閥體易于產生裂紋。,2020/9/3,酯硬化水玻璃砂,優(yōu)點 水玻璃加入量低 ( 一般 2. 5% 3. 5% ) ,強度高。 型砂工藝性能優(yōu)良, 冬季硬透性好 , 硬化速度通過粘結劑和固化劑種類的調整可調。 型芯砂潰散性好 , 鑄件出砂清理容易。舊砂易于干法再生

13、, 回用率 80%。 鑄件質量和尺寸精度可與樹脂砂工藝相似。 型芯砂熱塑性好 , 發(fā)氣量較低 , 可防止鑄件產生裂紋和氣孔等缺陷。 原砂的適用范圍廣 , 可以用硅砂、鉻、鐵礦砂或鎂橄欖石砂等。 在各種自硬砂工藝中, 其生產成本低 , 工作環(huán)境好。 問題：1）對水玻璃要求高，改性水玻璃研發(fā)， 2）對氣溫敏感。,2020/9/3,3）呋喃樹脂自硬砂造型,以呋喃樹脂為粘結劑。固化劑為無機、有機或混合酸。流動性好，易于緊實；潰散性好，鑄件的型砂易于清理；鑄件尺寸精度高，表面光潔度好，可以大大提高鑄件質量。缺點：對于原砂的質量要求高，生產現(xiàn)場有輕微的刺激性氣味，而且樹脂的成本也較高。 呋喃樹脂自硬砂

14、混合料配比及混制工藝：,樹脂自硬砂最好采用連續(xù)式混砂機。各種原料的加入順序如下： 原砂+固化劑（對甲苯磺酸水溶液）-（120180S）-樹脂+硅烷-（6090S）-出砂,2020/9/3,1）樹脂中加入0.3%的硅烷。 2）固化劑的濃度為7080%，加入量（占樹脂）隨室溫與砂溫而變。如室溫、砂溫在1015，固化劑加入量為605；室溫、砂溫1520，固化劑加入量為50%；如室溫15，砂溫可加熱到20，固化劑加入量為50%。,10in-300閘閥閥體，450Kg,2020/9/3,1）熔模鑄造 閥門行業(yè)常用的方法，主要生產中小鑄件。 兩種工藝方法： 采用低溫蠟基模料（硬脂酸+石蠟）、低壓注蠟、

15、水玻璃型殼、熱水脫蠟、大氣熔煉澆注工藝，主要用于質量要求一般的碳素鋼和低合金鋼鑄件，鑄件尺寸精度可達國家標準級。 采用中溫樹脂基模料、高壓注蠟、硅溶膠模殼、蒸汽脫蠟、快速大氣或真空熔煉澆注工藝，鑄件尺寸精度可達級的精密鑄件。,一）特種鑄造工藝,2020/9/3,熔模鑄造工藝優(yōu)勢與劣勢,鑄件尺寸精度高，表面粗糙度值小：尺寸CT4-6級，表面粗糙度Ra3.2-12.5； 可鑄造形狀復雜的鑄件：典型空心葉片，應用于鑄件輕量化技術； 合金材料不受限制：各種合金材料均可。 生產靈活性高、適應性強：由于工裝的靈活性，相應生產不受批量的限制。,A、優(yōu)勢,2020/9/3,鑄件尺寸不能太大：鑄件重量最大可做到

16、1000Kg，超出重量鑄件難度較大； 工藝流程繁瑣、生產周期長。 影響鑄件質量因素太多，工序質量控制難度增大； 鑄件冷卻速度較慢：導致鑄件晶粒粗大，碳鋼件易脫碳。 用于鑄造承壓薄殼閥門鑄件時，其承壓能力不能很高。,B、劣勢,2020/9/3,工藝流程,制模,蠟模組樹,制殼,脫 蠟,型殼焙燒,合 金 熔 煉,澆 注,脫 殼,落 件,模具制造,磨澆口,,,,,,,,,,,,拋丸,,精整,校正,,探傷防銹,,品質檢查,,成品入庫,,熱處理,,,2020/9/3,流程示意圖,注蠟,制模,組樹,涂料,撒砂,脫蠟,型殼焙燒,澆注,清理,鑄件,干燥,2020/9/3,制殼工藝,,2020/9/3,不銹鋼閥

17、門精鑄工藝,美標10 英寸(254 mm)41 型閘閥閥體, 公稱壓力為4.13MPa(600psi ) , 美標材質為AISI/ASTM 321, 鑄件質量439.5kg。,面層采用鋯英砂較剛玉和石英砂的表面質量要好些。加固層使用莫來石。 制殼工藝采用硅溶膠+ 水玻璃作粘結劑的復合型殼。前3 層硅溶膠型殼以較高的粉液比可獲得較高的表面質量, 加固層采用水玻璃涂料, 一是可縮短制殼周期, 二是利于水煮脫蠟工藝的實行, 以彌補硅溶膠制殼的濕強度不高。,2020/9/3,,,圖a冒口比圖b冒口的靜壓頭要高一些, 但截面積只有圖b冒口的83.8%, 整體樣如同花瓶般, 中間的鼓肚上有縮頸。,2020

18、/9/3,3、合金元素對鋼的鑄造性能影響,2020/9/3,,,2020/9/3,,,2020/9/3,4、鑄件質量控制,一什么是鑄件質量 在鑄件生產中“質量”二字，有兩方面的含義。一是鑄件本身的質量，即鑄件在使用過程中滿足用戶要求的程度；二是工程質量，即生產鑄件的工藝過程對產品質量提供保證的程度。兩者內容不同，但有相關。如管理技術落后，工程質量差的鑄造企業(yè)，通過精工細作，不惜工本也能制造出質量好的鑄件，如設施和管理都好的鑄造企業(yè)在承制要求不高的鑄件時，也不必刻意求精。,2020/9/3,1鑄件本身的質量 評定鑄件質量依據，首先是看其是否能滿足使用條件和設計者對其結構和功能的要求，其次是經濟性

19、，要求以最低的生產成本滿足產品的質量要求，要用價值工程的觀點來分析生產的各個環(huán)節(jié)，對鑄件企業(yè)來講保持產品的競爭能力。 2工程質量 工程質量是指企業(yè)的管理水平和技術素質對產品質量要求的保證程度，其主要因素是從業(yè)人員的素質、工藝技術水平、生產用原材料的控制和管理、設備狀況、工藝裝備的質量和企業(yè)的質量保證體系。,2020/9/3,二對鑄件的要求,1對鑄件材質要求 實物的成分和機械性能應滿足設計規(guī)定的標準和選定的材料牌號。 2尺寸公差、重量公差和表面粗糙程度 尺寸公差、質量公差、表面粗糙度都是反映鑄件質量的重要指標，但對各種各類的鑄件要求程度卻不盡相同。,2020/9/3,（1）鑄件的尺寸公差 應符合

20、我國標準GB/T6414鑄件尺寸公差和機械加工余量，其中分16個等級，根據鑄件的材質和選用的生產方式確定鑄件公差等級CT（鑄件的尺寸公差等級），根據不同的公稱尺寸查找具體公差值。一般粘土砂選14級、自硬砂1112級。 （2）鑄件的重量公差MT 重量公差按GB/T11351鑄件重量公差，同樣規(guī)定了16個等級，同上確定公差等級CT，根據不同重量查找公差數值。一般確認方式有下列幾個： 1)成批大量生產時，由供需雙方共同隨機抽10件，取其平均值； 2)小批、單件以合格鑄件的實際重量，供需雙方確認； 3)以標準樣品的實際重量作為公稱重量。,2020/9/3,,（3）鑄件的表面粗糙度M 到目前為止，我國尚

21、未制定鑄件粗糙度的分級標準，國際也未制定有關標準，目前大多數國家評定表面粗糙度的參數是用鑄件表面的輪廓算術平均偏差（Ra），單位用微米（um） 檢測粗糙度需用專用儀器，當前各工業(yè)國家都采用標準樣塊作對比法評定。,2020/9/3,,3.鑄件的質量 （1）鑄件外觀質量 通常鑄件的設計者根據鑄件的使用條件予以規(guī)定，或由供需雙方協(xié)商確定其鑄件上允許存在的缺陷，其缺陷一般通過檢驗人員用目測方法來檢查。通常按MSSSP-55閥門、法蘭及管件和其他管道元件鑄鋼件質量體系不規(guī)則表面的目測方法。如表面質量要求高的可提出鑄件需通過滲透探傷或磁粉探傷法檢測，這兩種無損傷檢測應按ASTMB16.34附錄B規(guī)定驗收。

22、,2020/9/3,,（2）鑄件的內在質量 通常情況下不規(guī)定檢測鑄件的內部缺陷，特殊產品才有要求。檢驗鑄件內部質量狀態(tài)，一般的二種方式：一為鑄件解剖，二為無損檢測。 無損檢測主要有滲透探傷（PT）、磁粉探傷（MT）、超聲波探傷（UT）和射線探傷（RT）。,2020/9/3,三對鑄造廠質量保證體系考察,鑄件的買方不僅注意鑄件本身的質量，還要關心鑄件生產廠制造鑄造的工程質量。對閥門的采購而言，因鑄件在閥門中按重量來講占有整臺閥門重量的90%左右，可見其鑄造的重要性，而產品的質量可靠性和經濟性與生產廠的工程質量有重要的相依關系。因此購買閥門時，對閥門的生產廠的實際能力，即鑄件是否自己生產，還是采購，

23、也可講其工程質量是否能滿足你所采購的物品的要求，對其進行質量保證考察。,2020/9/3,質量保證考察對鑄造一方面主要有三方內容：,1、生產單位的質量保證體系，包括質量管理機構、質量責任制、質量信息網絡、標準化組織、計量工作、對從業(yè)人員的質量教育、產品的技術檔案管理，技術資料等要求做到可追溯性 2、生產單位的基本設施，包括 生產設備（企業(yè)的機械化程度） 工藝裝備（如砂箱的完好車，定位銷等輔助裝備） 生產過程中的監(jiān)控,2020/9/3,,3、生產單位的人員素質，包括 生產工人上崗前是否經過技術培訓 關鍵工序的操作者是否經過必要的培訓和上崗資格認定 從業(yè)人員的文明生產習慣,2020/9/3,四、鑄

24、件缺陷分析,任何的鑄件內部都是會有缺陷的，這些缺陷的存在給鑄件的內在質量帶來很大的隱患，在生產過程中為消除這些缺陷進行的焊補也會給生產流程帶來很大的負擔。尤其是閥門作為承受壓力、溫度的薄殼鑄件，其內部的組織致密性非常重要。因此，鑄件的內部缺陷成為影響鑄件質量的決定因素。 閥門鑄件的內部缺陷主要有氣孔、夾砂、砂眼、縮松和裂紋等。,2020/9/3,（1）氣孔：氣孔由氣體產生，孔洞表面光滑，產生在鑄件內部或近表面，形狀多呈圓形或長圓形。 生成氣孔的氣體主要來源有：金屬中溶解的氮、氫在鑄件凝固的過程中被包容于金屬之中，形成封閉的圓形或橢圓形內壁有金屬光澤的氣孔。造型材料中的水分或揮發(fā)物質都會因受熱而

25、變成氣體，形成內壁為暗褐色的氣孔。金屬在澆注過程中，由于流動不穩(wěn)定，將空氣卷入而生成氣孔。,2020/9/3,,孔洞類常見缺陷主要有： 氣孔、渣氣孔、縮孔、縮松等缺陷。,氣孔(集中性氣孔) 特征：鑄件上存在著光滑孔眼缺陷,往往出現(xiàn)在鑄件個別部位。,2020/9/3,渣氣孔特征：鑄件表面存在著夾雜物與氣孔并存的孔眼，呈分散狀。,2020/9/3,,氣孔缺陷的防止方法： 在冶煉方面應盡量少用或不用銹蝕的金屬原料，工具和鋼水包要烘烤干燥。 鋼水澆注要高溫出爐、低溫澆注，鋼水要適當鎮(zhèn)靜以利于氣體的上浮。 澆冒口的工藝設計要增大鋼水的壓頭，避免氣體卷入，并設置人工氣路，合理排氣。 造型材料要控制含水量、

26、發(fā)氣量，增加透氣性，砂型和砂芯要盡量烘烤干燥。,2020/9/3,,（2）縮孔（松）：它是產生在鑄件內部的（尤其是在熱節(jié)部位）呈連貫或不連貫的圓形或不規(guī)則的空洞（腔），內表面粗糙，顏色較暗，金屬晶粒粗大，多呈樹枝狀結晶，聚集在一處或多處，水壓試驗時容易發(fā)生滲漏。 產生縮孔（松）的原因：金屬由液態(tài)凝固為固態(tài)時發(fā)生體積收縮，此時如得不到足夠的鋼水補充，則必然產生縮孔。鑄鋼件的縮孔基本是由于對順序凝固過程控制不當而造成的，原因可能有冒口設置不正確、鋼水澆注溫度過高，金屬收縮量大等。,2020/9/3,縮孔特征：鑄件內部存在的表面粗糙、形狀不規(guī)則的粗 大且集中的孔洞。,2020/9/3,縮松 特征：鑄

27、件內部有許多細小、分散且形狀不規(guī)則孔壁粗糙的孔眼,稱為縮松。,2020/9/3,,防止縮孔（松）產生的方法： 科學的設計鑄件的澆注系統(tǒng)，使鋼水實現(xiàn)順序凝固，先凝固的部位應有鋼水補充。 正確、合理的設置冒口、補貼、內外冷鐵，確保順序凝固。 在鋼水澆注時，最后從冒口處頂注補澆有利于保證鋼水溫度和補縮，減少縮孔的產生。 在澆注速度方面，低速澆注比高速澆注有利于順序凝固。在澆注溫度方面不宜過高，鋼水高溫出爐，經鎮(zhèn)靜后澆注，有利于減少縮孔。,2020/9/3,,（3）砂（渣）眼： 是在鑄件的內部出現(xiàn)不連貫的圓形的或不規(guī)則的孔洞，孔內夾雜著型砂或鋼渣，尺寸大小沒有規(guī)律，聚集在一處或多處，往往在上型的部分較

28、多。,2020/9/3,,產生砂（渣）眼的原因：渣眼是由于鋼水在冶煉或澆注過程中，離散的鋼渣隨著鋼水進入鑄件形成的。砂眼是由于造型時型腔的緊實度不夠，當鋼水澆入型腔時，型砂被鋼水沖起進入鑄件內部造成的。另外修型、合箱時操作不當，有掉砂現(xiàn)象也是造成砂眼的原因。,2020/9/3,,防止砂（渣）眼產生的方法： 鋼水冶煉時要盡量排氣排渣徹底，鋼水出爐后在鋼水包里鎮(zhèn)靜一下，有利于鋼渣的上浮。 鋼水的澆注包盡量不用翻包，而用茶壺包或底注包，以免鋼水上部的渣子順著鋼水進入鑄件型腔。 在鋼水澆注時要采取蓖渣措施，盡量減少鋼渣隨鋼水進入型腔。 為了減少夾砂的可能，在造型時要保證砂型的緊實度，修型時注意不要掉砂

29、，合箱前要將型腔吹干凈。,2020/9/3,（4）夾砂、鼠尾,B1、特征： 夾砂 鑄件表面局部呈翹舌狀金屬 疤塊， 金屬疤塊與鑄件間夾 有片狀型殼層（砂），又稱 結疤夾砂。 鼠尾 鑄件表面呈現(xiàn)條紋狀溝痕。 夾砂鼠 尾是熔模鑄造中常 見的表面缺陷， 常出現(xiàn)在 鑄件大平面或過熱處。,,,2020/9/3,夾砂形成原因: 型殼分層，主要有以下幾種情況: 面層涂料撒砂后干燥、硬化不良。 面層撒砂太細，過度層撒砂太粗，造成過度層與面層結合不好及砂中粉塵太多。 涂下層時，上層存在浮砂未清除。 涂料粘度過大，涂料流動性不好，產生局部堆積造成硬化不良。

30、 殘余硬化液作用在下層涂料上，使涂料兩面硬化，但兩面都硬化不透，使涂料本身形成未硬化的夾層。,2020/9/3,夾砂防止措施: 面層型殼充分干燥，硬化。 降低第二層涂料粘度,防止面涂料堆積。 面層撒砂不易過細，層間撒砂粒度差不易過于懸殊。 砂中粉塵含量及含水量要盡量小，并注意涂料前的浮砂去除。 型殼過濕不宜高溫入爐焙燒 盡量避免鑄件的大平面結構平面向上或平面澆注。 必要時，在大平面結構的鑄件上加設工藝筋、工藝孔，防止型殼分層導致鑄件產生此類缺陷。,2020/9/3,（5）粘砂,分為機械粘砂、化學粘砂 在用石英砂型殼澆注高錳鋼或高合金鋼鑄件時, 會發(fā)生類似情況，金屬液中鎳、鉻、鈦、錳等元素

31、易氧化。他們的氧化物在高溫時與型殼中SiO2反應生成低熔點化合物，造成化學粘砂。 當石英粉中存在金屬氧化物Fe2O3等有害雜質時, 會顯著降低型殼耐火度，使粘砂更為嚴重。 澆注溫度過高，鋼水氧化，與型殼發(fā)生界面反應,造成化學粘砂。 澆注系統(tǒng)設計不合理，造成型殼局部過熱，也會造成化學粘砂。,2020/9/3,粘砂防止措施 嚴格控制涂料中的雜質含量，特別是Fe2O3含量。 正確選擇耐火材料，做高錳鋼和高溫合金鋼鑄件時，應選用中性耐火材料為宜，如電熔鋼玉或鋯英砂粉等。 合金在熔煉及澆注時，應盡可能避免金屬液氧化并充分脫氧、除氣。 在可能的條件下，適當降低金屬液澆注溫度，薄壁件以提高型殼溫度，盡量做到

32、出殼后馬上澆注為宜。 改進澆注系統(tǒng)，改善型殼散熱條件，防止局部過熱。,2020/9/3,,（6）裂紋：鑄件的裂紋大多為熱裂紋，其形狀不規(guī)則，有穿透或不穿透、連續(xù)或斷續(xù)，裂紋處的金屬呈暗色或有表面氧化。 產生裂紋的原因：有兩個方面，即高溫應力與液膜變形。,2020/9/3,冷裂紋特征： 鑄件上連續(xù)地直線或折線及圓滑曲線狀穿過晶體的裂紋，稱為冷裂。外型呈寬度均勻的細長直線或折線 及圓滑曲線，而且常常穿過整個鑄件截面，斷口干凈，具有金屬光澤或輕微的氧化色。（說明裂紋出現(xiàn)在較低溫度),,2020/9/3,熱裂（常見及危害較大），是中碳鋼、合金鋼最常見和危險較大的缺陷之一。,特征 ：外裂：裂口從鑄件表面

33、開始，逐漸延伸到內部呈表面寬而內部窄,裂紋被氧化而變色。 內裂: 通常產生在鑄件最后凝固的地方(熱節(jié)處) 有時出現(xiàn)在縮孔的下部,不規(guī)則、有分叉。,2020/9/3,,高溫應力是鋼水在高溫下收縮變形受阻而形成的應力，當該應力超過了金屬在該溫度下的強度或塑性變形極限時便產生了裂紋。液膜變形是鋼水在凝固結晶過程中晶粒之間產生液膜，隨著凝固結晶的進行，液膜發(fā)生變形，變形量和變形速度超過一定極限時，便產生了裂紋。熱裂紋產生的溫度范圍約在12001450左右。,2020/9/3,,產生裂紋的影響因素： 鋼中S、P元素是產生裂紋的有害因素，他們和鐵的共晶物降低了鑄鋼在高溫的強度和塑性，導致裂紋產生。 鋼

34、中的夾渣和偏析增加了應力集中，因而增加了熱裂傾向。 鋼種的線收縮系數越大，熱裂的傾向越大。 鋼種的導熱系數越大，表面張力越大，高溫機械性能好，熱裂的傾向越小。 鑄件的結構設計工藝性不好，如圓角太小、壁厚懸殊太大、應力集中嚴重，都會產生裂紋。 砂型的緊實度太高，型芯的退讓性不良阻礙鑄件收縮會增加裂紋傾向。 其它如澆冒口排列不當、鑄件冷卻速度太快、切割澆冒口及熱處理造成過大應力等也都會影響裂紋的產生。,2020/9/3,,針對以上裂紋產生的原因和影響因素，采取對應的措施，就可以減少和避免裂紋缺陷的產生。 綜合以上鑄造缺陷產生原因的分析，查找存在的問題，采取相應的改進措施，就可以找到解決鑄造缺陷的方

35、法，有利于鑄件質量的提高。,2020/9/3,5、鑄造CAE技術簡介,平臺部署：提供完整CAD/CAE/CAM平臺搭建，定制和維護；開發(fā)自主產權的系統(tǒng)，為客戶制定符合企業(yè)的戰(zhàn)略目標企業(yè)信息化平臺的規(guī)劃，統(tǒng)籌信息化產品的管理,軟件系統(tǒng)：提供國際一流的專業(yè)工程軟件代理、銷售、培訓和技術支持,咨詢服務：專注為制造企業(yè)或研發(fā)機構提供專業(yè)、專家級、高附加值的工程技術咨詢服務,鑄造CAE技術平臺功能,2020/9/3,,鑄造CAE技術服務平臺,,,鑄造技術難題,鑄件工藝優(yōu)化 鑄件工藝設計 鑄件形狀輕量化設計 鑄件工藝驗證 鑄件材料測試與研發(fā) ,鑄件生產銷售,,,,,,鑄造 CAE平臺,發(fā)揮各自優(yōu)勢 助力產

36、業(yè)創(chuàng)新,2020/9/3,鑄件設計新理念（鑄造CAE）,2020/9/3,工藝優(yōu)化：全方位缺陷預測,軟件解決的 鑄造問題,模具壽命熱裂,裹氣,縮孔、縮松,冷隔、澆不足,沖砂,裂紋,2020/9/3,原始設計件,減少: -29%,鑄件,鑄件輕量化設計,2020/9/3,鑄造類型,真空吸鑄,壓力鑄造,離心鑄造,除重力鑄造以外,2020/9/3,,,第七屆鑄造專業(yè)委員會委員合影留念,平臺的行業(yè)專家,學校作為中國鑄造專業(yè)委員會常務理事單位,2020/9/3,徐志安研究員、博導。 1991 年至1994年在比利時根特大學 應用科學學院學習(博士)， 1994年至1995年在

37、比利時根特 大學應用科學學院博士后研究，1995年至今在比利時 SIRRIS國家工業(yè)研究院研究員，主要從事鑄造CAE軟件 ViewCast的研發(fā)，“鑄造CAD/CAE公共服務平臺”高級 海外專家顧問，為鑄造工程研究中心提供技術支持和咨詢,主要技術帶頭人,2020/9/3,已經申請到甘肅省鑄造CAE工程實驗室，可以為廣大企業(yè)提供相關服務,2020/9/3,合作伙伴,,,,,,,2020/9/3,,具備基礎條件,2020/9/3,,校企合作,與企業(yè)聯(lián)合成立了鑄造工程技術研究中心，開發(fā)了一批技術含量高的產品，攻克了多項技術難關。,產學研合作,2020/9/3,,與10余家企業(yè)簽訂了服務協(xié)議。,校企合

38、作,產學研合作,2020/9/3,成功實施的案例,建立了溫州泵閥企業(yè)鑄造CAE技術服務中心,成功實施的案例,與10余家企業(yè)建立合作關系,2020/9/3,模擬計算鑄件縮孔縮松區(qū)域,內部缺陷透視圖,澆注系統(tǒng)充型平穩(wěn),熔模鑄造不銹鋼高壓閥殼，企業(yè)原使用工藝鑄造產品打壓不合格，表面和內部均有缺陷,成功實施的案例,2020/9/3,內部和表面的缺陷消失，打壓合格，出品率55%,改進工藝表面缺陷消失,改進工藝,成功實施的案例,2020/9/3,,成功實施的案例,針對蘭煉集團公司鑄鋼廠生產的不銹鋼閥體件 (重量大約5.6噸)、澆注溫度高以及流動性差等生產問題，對其鑄造工藝進行了模擬與改進，較大程度地指導了

39、生產實際 。,成功實施的案例,2020/9/3,,,,焦化塔底閥前閥蓋的工藝優(yōu)化,泵體零件的鑄造工藝模擬,成功實施的案例,2020/9/3,成功實施的案例,對蘭州高壓閥門公司各類閥體的應力、應變、流場等模擬優(yōu)化,高溫高壓閥門應力、應變分析,平板閘閥總裝圖,閥體等效應力云圖,閥體流場云圖,閥內流體跡線分布俯視圖,成功實施的案例,2020/9/3,成功實施的案例,消失模鑄造實施案例,2020/9/3,用戶使用報告,產學研合作,2020/9/3,,取得一批成果,產學研合作,2020/9/3,,獲得獎勵,產學研合作,2020/9/3,獲得獎勵,,,,2020/9/3,獲得獎勵,,,2020/9/3,實施效果,鑄造CAE實現(xiàn)了鑄造可視化，是一項綠色的、先進的技術，改變了鑄造工藝設計的理念，是現(xiàn)代鑄造工藝設計的方向,有效地解決企業(yè)所面臨的資金、技術、人才、風險等問題,幫助企業(yè)大幅度地提高生產效率和回收率，降能耗，顯著地節(jié)約成本；提高研發(fā)能力，縮短研發(fā)周期，快速推出高質量、高性能新產品；降低信息化開發(fā)費和維護費；提高產品研發(fā)的速度、效率和質量,2020/9/3,謝 謝 ！,歡迎到蘭州理工大學材料學院考察指導工作！,