薄壁铸件疏松、欠铸缺陷工艺改进

摘 要：调节片、密封片类高温合金铸件，壁厚从 1.1mm 改为 0.8mm 后，导致铸件凝固速度加快，原有的铸造工艺方法不能有效对铸件边缘进行充型、补缩，产生欠铸、疏松缺陷。对此，在原工艺方案基础上，采用在薄壁区域包裹石棉的方法，来减缓模壳降温，延长薄壁区域的凝固时间，使合金液有效充型、补缩铸件边缘，达到消除欠铸、疏松缺陷。

关键词：薄壁；欠铸；疏松；石棉

1 前言

调节片、密封片类高温合金铸件（如图 1 所示），90% 以上的区域壁厚要求为 0.8mm，铸件壁厚按上偏差（+0.3）铸造，浇注成型效果及冶金质量均较好，工艺方案基本成熟，但出现重量超出设计规定要求；壁厚改为按 0.8mm 铸造后，仍按原工艺方案生产，浇注出来的铸件， 几乎 100% 存在疏松，疏松缺陷集中在铸件底板两侧边缘位置（如图 2 所示），另外，40% 以上铸件出现欠铸，而夹渣缺陷也大幅度增多。

2 调节片、密封片类铸件疏松、欠铸缺陷分析

2.1 疏松缺陷分析

铸件底板两侧边缘的剖视图如图 3 所示， 边缘上有加强筋板，筋板壁厚与底板壁厚设计要求见图 3 所示。初始设计模具时，筋板壁厚与底板壁厚均按 1.1mm，即等壁厚。筋板与底板壁结合处，形成了铸造热节点；相对于底板， 热节点模数差别不大，加上热节点在铸件的边缘上，冷却、凝固相对较快，合金液可通过底板对热节点进行补缩，不会产生疏松缺陷。

底板壁厚改为 0.8 mm 后，底板的模数减少了近 1/3，底板冷却、凝固速度加快；而筋板壁厚未发生变化，热节点模数基本不变， 冷却、凝固速度也基本不变，导致合金液不能有效通过底板对热节点进行补缩，从而出现疏松。

2.2 欠铸缺陷分析

铸件整体为板状结构，壁厚薄、面积大， 为保证浇注成型，模壳需要装箱填砂预热，预热过程中，模壳受热软化，强度降低，在砂子挤压下，会有一定的变形量（见图 4 所示）， 导致内腔变窄，铸件壁厚略变小，底板壁厚改为 0.8 mm 后，实际壁厚会更小一点，加上冷却、凝固速度加快，一些位置合金液还来不及流到就已凝固，从而出现欠铸缺陷。

底板壁厚改为 0.8 mm 后，冷却、凝固速度加快，合金液中的夹渣物还来不及上浮或下沉， 合金液就已凝固，从而停留在铸件中，形成夹渣缺陷。

3 调节片、密封片类铸件疏松、欠铸缺陷改进措施

工艺上采取在模壳上包裹石棉的措施进行处理（如图5 所示），即在底板位置贴上石棉（留出热节点部位），浇注出来铸件，热节点位置

未发现有疏松，底板上也未见疏松，欠铸缺陷也提高了 80%。

4 工艺改进效果分析

熔炼浇注铸件时，抽真空过程中，模壳在熔炼炉内温度会下降，底板包裹石棉后，石棉对模壳起到保温作用，减缓底板的降温速度，延长了底板的凝固时间，从而保证合金液有效通过底板对热节点进行补缩，也有效保证底板充型。

石棉为软性材料，包裹石棉后，石棉减缓砂子对模壳挤压，减少了模壳的变形量，间接地增大了底板壁厚，延长了底板的充型时间。

包裹石棉后，延长了底板的凝固时间，使合金液中的夹杂物能充分上浮或下沉，无形中减少了铸件夹渣倾向。

5 结论

利用模壳包裹石棉的方法，可以阻碍砂子对模壳的挤压，降低模壳的降温速度，延长底板的充型、凝固时间，从而有效对铸件边缘处的热节点进行补缩，改善了疏松倾向。