徐贵强 鞠 富 郝素斌 胡 杰 高思宝
（石家庄盛华企业集团有限公司）
摘要针对某支架产品浇不足缺陷，分析了其产生的原因，发现缺陷部位最后充型，而又最先凝固。采用提高型壳温度和浇注温度，在铸件容易产生浇不足处的型壳外表面粘贴保温棉，减少型壳层次以增加型壳透气性，有效解决了该铸件浇不足的问题。
浇不足是熔模铸造中常见的缺陷之一。一般解决办法是提高浇注速度及浇注温度，以增加金属液的流动能力。图1为我公司批量生产的一种支架产品，中间两个圆柱凸起处经常出现浇不足缺陷，废品率达到了7. 6%。
1 浇不足原因分析
1.1 产品结构分析及铸造工艺
支架铸件大部分是壁厚为10 mm的平板，在铸件方框中间的侧壁上存在两个与侧壁垂直、尺寸为φ5.5mm×11 mm的圆柱结构（见图2）。
支架铸件采用硅溶胶熔模铸造，组树方案见图3，蜡件设3个浇口，浇口尺寸分别为17 mm×32 mm×12mm的台阶状浇口1个，9 mm×25 mm×12 mm矩形浇口2个，浇注系统截面积为1125 mm2。
制壳工艺：面层采用硅溶胶、锆英粉涂料，涂料粘度为40～45 s，撒120目锆英砂；第2层采用硅溶胶、锆英粉涂料，涂料粘度为20～25 s,撒30～60目莫来砂；第3层采用硅溶胶、莫来粉涂料，涂料粘度为11～15 s，撒30～60目莫来砂；第4、5层采用硅溶胶、莫来粉涂料，涂料粘度为11～15 s，撒16～30目莫来砂；第6层采用硅溶胶、莫来粉涂料，涂料粘度为10～15 s，只涂挂涂料不撒砂。
支架铸件材质为低碳钢，浇注时的型壳温度为
1 050～1 100℃，浇注温度为1 630～1 640℃。
1.2工艺模拟分析
根据所制定的生产工艺，采用ProCast模拟软件对工艺方案进行了数值模拟。在模拟中WCB材质选用软件自带的低碳钢材料来代替，钢水温度为1 630℃，充型速度为0.55 m/s，型壳厚度为5.5层和4.5层时分别做充型模拟，并做对比分析。
1.2.1充型过程分析
图4为5.5层型壳，在充型1.5、3.0、3.8 s时壳型内金属液所填充到的位置，5.5层型壳总的充型时间为4.15 s。图5为4.5层型壳，分别充型1.5、3．O、3.8 s时壳型内金属液所填充到的位置，4.5层型壳总的充型时间为3. 95 s。由充型过程可以看出，两种型壳厚度下，铸件侧壁上的两个小圆柱都是最后充型的部位。但对比两种方案的充型时间看出，4.5层型壳较5.5层型壳易充型，同时检测两种方案最后充型处的钢水温度，5.5层的钢水温度为1 613℃，温降为17℃，而4.5层的钢水温度为1 624℃，温降为6℃。这说明4.5层的型壳由于壳型薄，透气性好，易于金属液充型，缩短充型时间，减少金属液末端的温降，从而降低铸件的浇不足倾向。型壳透气性不好时，在浇注时型壳发气，这些气体和型腔中原有的气体来不及排出，在金属液最后充型处形成很大的气体反压力，阻碍金属液充填，从而导致铸件出现浇不足缺陷。
1.2.2凝固过程分析
图6为整个模组各部位的凝固时间。从图6可以看出，铸件易出现浇不足的两圆柱部分是整个模组中最先凝固的部位。凝固7s后小圆柱处的钢水温度已降至1 527℃（见图7），此时钢水已经凝固。因此，在此处易出现浇不足。当两圆柱部位的型壳表面粘贴保温棉进行保温模拟时，从金属液充型完毕到10 s后圆柱处金属液温度才降低到1 515℃（见图8），延长了小圆柱处的凝固时间，因此对小圆柱处型壳进行保温处理，可降低此处形成浇不足的倾向。
采用红外测温仪检测型壳从烧壳窑中取出到浇注前的各部分温度变化，发现铸件易出现浇不足的两圆柱部分型壳出炉后5s内温度即可降低100℃，从而加剧了该部位出现浇不足缺陷的可能性。
2 解决方案
根据模拟分析，制定以下3种改进方案，并进行试验。
(1)提高型壳温度和浇注温度组树方案及制壳工艺不变，型壳温度提高到1 100～1 150℃，浇注温度提高到1 650～1 660℃。通过增加金属液的过热度，提高金属液流动性，减少铸件浇不足倾向。
(2)粘贴保温棉 组树方案及制壳工艺不变，在熔炼浇注时将型壳两圆柱部分粘贴10 mm厚的保温石棉，对型壳进行局部保温处理，型壳温度及浇注温度保持不变。
(3)调整制壳工艺 组树方案不变，面层采用硅溶胶、锆英粉涂料，涂料粘度为40～45 s，撒120目锆英砂；第2层采用硅溶胶、锆英粉涂料，涂料粘度为20～25 s，撒30～60目莫来砂；第3、4层采用硅溶胶、莫来粉涂料，涂料粘度为11～15 s，撒16～30目莫来砂；第5层采用硅溶胶、莫来粉涂料，涂料粘度为10～15 s，只涂挂涂料不撒砂。型壳共计涂挂4、5层，即将型壳减少一层，以提高型壳的透气性。试验了40组160件。试验结果见表1。
结合试验结果，最终确定采用4层半制壳，并在浇注时将型壳浇不足部分进行局部保温，适当提高型壳温度及浇注温度。按此工艺进行批量生产，浇注1 256件，浇不足共计14件，废品率为1.1%。批量生产中浇不足的废品率控制在2%以内。
3 结 论
(1)提高型壳温度及浇注温度，对易出现浇不足缺陷处的型壳局部粘贴保温棉，可以降低薄壁件的浇不足缺陷。
(2)通过减少型壳层次，增加型壳的透气性，可明显解决薄壁产品最后充型处的浇不足缺陷。
