■ 崔希文

澆注時(shí)，熔渣隨液體金屬進(jìn)入型腔，形成了鑄件的夾渣缺陷。在鑄造生產(chǎn)中，有很多鑄件（見(jiàn)圖1）都是因?yàn)槌霈F(xiàn)夾渣而報(bào)廢的，尤其是在一些要求較高的機(jī)床液壓件的生產(chǎn)上，夾渣成了鑄件致廢的一個(gè)主要原因。鑄件出現(xiàn)夾渣的原因很多，有熔煉、澆注操作、造型工藝方面的原因，也有澆注系統(tǒng)設(shè)置方面的因素等。

1. 熔煉過(guò)程中除渣措施

鑄鐵在熔煉過(guò)程會(huì)有許多渣子產(chǎn)生，人們總希望在鐵液進(jìn)入澆包之前能徹底地實(shí)現(xiàn)渣、鐵分離。一方面，渣子進(jìn)入澆包也就增加了被充入型腔的危險(xiǎn)，另一方面在澆包中進(jìn)行扒渣操作會(huì)降低鐵液的溫度，因此鑄鐵熔煉中的放渣操作就顯得特別重要。

在沖天爐內(nèi)，由焦炭的灰分、砂粒及爐襯剝落耐火材料等熔成黏度很大的熔渣，不易排出。在熔煉時(shí)加入適量的石灰石造渣劑，在爐內(nèi)遇熱分解為CaO后，與爐渣反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的鹽類物質(zhì)即熔渣，這些熔渣會(huì)隨著鐵液一起流到前爐中，由于密度不同，會(huì)發(fā)生分層，熔渣漂在上部，熔煉一段時(shí)間后應(yīng)及時(shí)打開(kāi)前爐的出渣孔進(jìn)行放渣，實(shí)現(xiàn)渣、鐵分離。如果造渣劑不足，渣子會(huì)變得黏稠，不易流出。

熔煉時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高鐵液溫度。鐵液溫度低，渣子黏稠不易放出；鐵液溫度太低，金屬液中的渣子要浮至金屬液的上部所遇到的阻力較大，也難去除掉。

2. 澆注過(guò)程中的除渣措施

鐵液由前爐流入澆包，部分渣子難免會(huì)隨之而入。那么澆注前，必須把澆包中的熔渣全部除盡，以免熔渣進(jìn)入鑄型造成夾渣缺陷。具體地說(shuō)就是在澆包中進(jìn)行“扒渣”作業(yè)。

進(jìn)行扒渣操作時(shí)，比較有效的辦法是首先要在澆包金屬液的表面撒集渣劑，使渣子與半熔的集渣劑黏在一起，然后即可用鐵棍挑出或扒出。常用的集渣劑主要是珍珠巖或火山灰。珍珠巖是較理想的集渣劑，我國(guó)南方一些工廠習(xí)慣用稻草灰作集渣劑。稻草灰對(duì)金屬液有保溫作用，但對(duì)爐渣的集渣效果較差（對(duì)爐渣有輕微的激冷作用）。北方的某些小廠習(xí)慣在澆包內(nèi)金屬液表面撒干砂。干砂雖然對(duì)漂浮的熔渣有一定的激冷作用，使渣子開(kāi)始凝結(jié)，但干砂完全不熔，對(duì)爐渣的集渣作用甚小。

進(jìn)行澆注操作時(shí)，要有專人拿著擋渣棒將渣子挑出或擋住，以免熔渣充入型腔形成夾渣缺陷。澆注時(shí)要避免斷流現(xiàn)象，否則會(huì)使直澆道不能保持充滿狀態(tài)，就會(huì)破壞澆注系統(tǒng)的撇渣作用，使那些本該滯留在澆口杯中的熔渣進(jìn)入直澆道，從而進(jìn)入型腔，使鑄件產(chǎn)生夾渣缺陷。

圖1 產(chǎn)生夾渣缺陷的鑄件實(shí)物

3. 造型操作中的除渣措施

比較明顯的渣子，可通過(guò)人工擋渣避免其進(jìn)入鑄型型腔，而有些渣子比較細(xì)小，很難察覺(jué)，澆注時(shí)稍有不慎，就會(huì)充入型腔，致使鑄件產(chǎn)生夾渣缺陷。對(duì)于這些渣子，就只有利用澆注系統(tǒng)的除渣功能進(jìn)行撇除了。

（1）某些澆注系統(tǒng)本身就有可能產(chǎn)生夾雜物，或促使鑄件出現(xiàn)夾渣缺陷。如：澆口中的擋渣壩若擋不住熔渣或浮渣，就會(huì)使其流入直澆道。設(shè)計(jì)澆口杯時(shí)，應(yīng)避免金屬液在澆口杯中產(chǎn)生旋渦，必須使渣子留在澆口中。

（2）澆口開(kāi)設(shè)時(shí)要控制好內(nèi)澆道、橫澆道的截面形狀。擋渣是橫澆道的主要作用，其截面多為高梯形或圓頂梯形，金屬液在橫澆道中水平方向流動(dòng)時(shí)，熔渣較容易上浮而留在橫澆道上部，純凈的金屬液由下部進(jìn)入型腔；內(nèi)澆道截面形狀一般為扁平梯形，其造成的吸動(dòng)區(qū)域小，有助于橫澆道發(fā)揮擋渣作用。

（3）第一排內(nèi)澆道至直澆道的距離即橫澆道的長(zhǎng)度要控制好，不得太短，要讓金屬液中渣子有時(shí)間浮至橫澆道的上方。

4. 采用特殊形式的澆注系統(tǒng)

采用一般的澆注系統(tǒng)其除渣性能有限，而在生產(chǎn)一些對(duì)夾渣缺陷限制較為嚴(yán)格的鑄件時(shí)，就必須選用一些具有顯著除渣功效的特殊形式的澆注系統(tǒng)。如采用緩流式橫澆道、阻流式澆注系統(tǒng)，或在橫澆道加設(shè)集渣包等，以提高澆注系統(tǒng)的除渣效果。

（1）在比較重要而復(fù)雜的中小型鑄件的成批或大量生產(chǎn)中，常采用緩流式橫澆道來(lái)提高除渣效果。在大批量生產(chǎn)且擋渣要求較高的鑄件時(shí)，也可采用阻流式橫澆道。

（2）在重要的大中型鑄件生產(chǎn)中常采用帶有離心式集渣包的澆注系統(tǒng)，即在橫澆道和內(nèi)澆道之間加設(shè)一離心式集渣包，金屬液沿集渣包切向引入時(shí)，在集渣包內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借助于離心力、上浮力的作用使渣子聚集在集渣包的上部中心處，這種澆注系統(tǒng)除渣效果很好。

（3）在高要求厚壁小件生產(chǎn)中可將離心式集渣包與冒口的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，起到補(bǔ)縮、除渣雙重效果，提高鑄件出品率。

集渣包內(nèi)儲(chǔ)有較多的高溫金屬液，只要在具體參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，滿足冒口補(bǔ)縮的條件，即可同時(shí)使其具有冒口的作用，對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮，避免產(chǎn)生收縮缺陷。

圖2為臺(tái)鉆導(dǎo)向套零件的鑄造工藝，要求材質(zhì)為HT200。工藝設(shè)計(jì)時(shí)采用一型4件、對(duì)角分布，4個(gè)零件中間設(shè)置一集渣包。金屬液通過(guò)直澆道、橫澆道、集渣包、內(nèi)澆道進(jìn)入型腔。集渣包兼有除渣、補(bǔ)縮雙重功效，既避免了導(dǎo)向套鑄件產(chǎn)生收縮缺陷，又根治了其夾渣缺陷的產(chǎn)生。

（4）對(duì)于厚壁鑄件需要加設(shè)冒口進(jìn)行補(bǔ)縮時(shí)，盡量采用澆口、冒口配合的辦法來(lái)排除型腔中的渣子。澆口用來(lái)引導(dǎo)金屬液平穩(wěn)、連續(xù)地充滿型腔，并去除一部分渣子，型腔充滿后漂浮在金屬液上表面的未被撇出的一些渣子隨著液流進(jìn)入溢流冒口中，從而保證型腔內(nèi)金屬液的純凈。冒口溢流技術(shù)有耳冒口溢流或飛邊冒口溢流兩種。

圖3為剪板機(jī)軸套零件的工藝示意，金屬液從圖示澆注系統(tǒng)引入，平穩(wěn)地充滿型腔，漂浮在金屬液面上的渣子隨著液流進(jìn)入溢流耳冒口內(nèi)，避免了軸套鑄件夾渣缺陷的產(chǎn)生。由于耳冒口冒口頸寬度大，排渣去氣的效果顯著。

圖2 導(dǎo)向套工藝

圖3 軸套工藝示意

5. 結(jié)語(yǔ)

熔煉操作時(shí)要及時(shí)“放渣”，澆注操作前要做好“扒渣”，澆注過(guò)程中要進(jìn)行“擋渣”，同時(shí)，要根據(jù)零件的具體情況設(shè)置合理的澆冒口系統(tǒng)等，每一環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格把關(guān)，才能防止熔渣充入型腔，避免鑄件夾渣缺陷的產(chǎn)生。