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摘 要：针对我司采用消失模生产的汽车模具类球磨铸铁表面皱皮缺陷严重进行原因分析原因，并通过试验验证泡沫密度及浇注温度等因素变动对缺陷改善情况。
关键词：消失模;皱皮;试验
由于汽车模具具有单一、不重复的特性，因此多数采用消失模进行铸造，我公司现生产的汽车模具中第一序的拉延模等多采用QT600-3或更高牌号的材质，生产过程中铸件侧面及顶面常常会出现不同程度的皱皮，未抛丸前明显存在炭黑。皱皮的出现严重影响铸件质量，对顶面进行加工发现炭黑深度在3～5mm，严重的甚至更深达到10mm。特别是在铸件四个吊耳周边特别严重，部分要求严格的客户甚至要求报废模具，给公司造成极大困扰，也严重影响公司在客户心目中的形象，因此解决该问题公司迫在眉睫。
1 产生原因
（1）塑料模型材料的影响：浇注过程中铁水进入砂型内，高温使EPS塑料剧烈分解，在EPS与铁液之间存在液态、气态两相，由于EPS塑料模型碳含量高达92%[1]，碳含量越高，产生的液相就越多，就越容易形成炭黑包裹在铁液中。
（2）浇注温度的影响：由于EPS模型分解需要吸收热量，提高浇注温度有利于加快EPS模型分解，使PES模型和铁水间的液相变少，从而减少炭黑的产生。
（3）浇注速度的影响：提高浇注速度，减少热量损失，有利于减少炭黑的产生。但由于提高浇注温度会增加铁液的液相收缩，同时提高浇注温度还会使型砂烧结、铸件粘砂等问题，浇注温度不能无限制的增加。
（4）冒口集、排渣系统的影响：在铸件顶部安放冒口，集、排渣系统进行收集EPS分解产生的炭黑。
（5）其他因素影响：涂料透气性[2]、真空度等由于未进行试验，这里不做赘述。
2 试验方案
（1）方案一、验证浇注速度对炭黑、皱皮缺陷的影响。
通过改变直浇道、横浇道、内浇道大小，改变浇注速度[3]，其他条件不变，验证浇注速度对炭黑、皱皮缺陷的影响。设定浇注速度分别为50kg/s和100kg/s。
试验结果
都次重復试验发现，浇注速度为100kg/s铸件外观质量优于浇注速度为50kg/s，但表面外观质量仅仅是好转，并不能消除表面炭黑、皱皮缺陷。说明快浇有利于降低炭黑、皱皮缺陷。
（2）方案二、验证浇注温度的影响。
选取结构相似，重量相当的铸件，仅仅用不同浇注温度进行浇注，铸件清理完成后验证铸件表面炭黑、皱皮缺陷的情况。分别取浇注温度为1400℃、1416℃、1426℃浇注进行验证结果。
试验结果：如下图所示，图1浇注温度1400℃，铸件顶面明显出现冷隔等浇不足的现象，表面炭黑、皱皮严重;图2浇注温度为1416℃铸件表面质量有所好转，侧面及顶面任然存在大面积的炭黑、皱皮，不存在冷隔等现象;图3浇注温度为1426℃，侧面及顶面任然存在炭黑、皱皮，深度明显减小。
（3）方案三、验证不同密度EPS模型的影响。
分别取不同密度EPS塑料泡沫制作模型，同时采用高温、快速浇注的方式进行浇注，对比试验结果。对EPS进行取样，建模计算其密度分别样品1为18kg/m3，样品2为16.4kg/m3。
试验结果：使用低密度EPS泡沫模型的铸件侧面及顶面炭黑、皱皮缺陷明显减少。用低密度EPS泡沫模型的铸件仅仅在靠近盖箱面的侧面导板处有少量的炭黑、皱皮缺陷。加工后基本消除炭黑缺陷，满足客户要求;普通的EPS模型的铸件则在整个侧面均有夹渣情况，只有接近底箱面的位置稍微好一点。
（4）方案4、验证集、排渣系统的影响。
采用高温快、快速浇注的方式，同时，在模型顶面容易产生炭黑、皱皮的位置安装排渣通道，再用EPS泡沫连接各个排渣通道。
试验结果：结合之前方案增加集、排渣系统后，成功解决了铸件表面炭黑、皱皮曲线，但由于安放集、排渣系统破坏了铸件白模表面涂料层的完整性，增加铸件夹涂料的风险，从铸件清理后的效果也看出盖箱面夹涂料情况增加，集渣系统增加后期清理难度。
3 结论
EPS塑料模型的密度、浇注温度、浇注速度、集排渣系统都不同程度的影响消失模球墨铸铁件表面炭黑、皱皮缺陷的产生。
（1）低密度EPS泡沫制作模型更有利于减少炭黑、皱皮缺陷;
（2）提高浇注温度有利于减少炭黑、皱皮缺陷;
（3）加快浇注速度有利于减少炭黑、皱皮缺陷;
（4）在铸件顶面安放集、排渣系统有利于减少炭黑、皱皮缺陷。
综上所述，采用低密度EPS模型同时采用高温快速浇注，铸件表面碳渣、皱皮缺陷基本可以消除，只存在少量的炭黑，加工后完全可以去除。由于集排渣系统后期清理难度较大，增加夹涂料风险，因此不建议采用。
参考文件
[1]张武城.消失模铸造技术.机械工业出版社
[2]新余，杨淑涛，游誉林等.消失模铸造球磨铸铁缺陷分析及解决途径.机械工人
[3]陈辉.消失模铸造球墨铸铁件缺陷分析及措施.铸造设备与工艺.2014年第1期
关键词：消失模;皱皮;试验
由于汽车模具具有单一、不重复的特性，因此多数采用消失模进行铸造，我公司现生产的汽车模具中第一序的拉延模等多采用QT600-3或更高牌号的材质，生产过程中铸件侧面及顶面常常会出现不同程度的皱皮，未抛丸前明显存在炭黑。皱皮的出现严重影响铸件质量，对顶面进行加工发现炭黑深度在3～5mm，严重的甚至更深达到10mm。特别是在铸件四个吊耳周边特别严重，部分要求严格的客户甚至要求报废模具，给公司造成极大困扰，也严重影响公司在客户心目中的形象，因此解决该问题公司迫在眉睫。
1 产生原因
（1）塑料模型材料的影响：浇注过程中铁水进入砂型内，高温使EPS塑料剧烈分解，在EPS与铁液之间存在液态、气态两相，由于EPS塑料模型碳含量高达92%[1]，碳含量越高，产生的液相就越多，就越容易形成炭黑包裹在铁液中。
（2）浇注温度的影响：由于EPS模型分解需要吸收热量，提高浇注温度有利于加快EPS模型分解，使PES模型和铁水间的液相变少，从而减少炭黑的产生。
（3）浇注速度的影响：提高浇注速度，减少热量损失，有利于减少炭黑的产生。但由于提高浇注温度会增加铁液的液相收缩，同时提高浇注温度还会使型砂烧结、铸件粘砂等问题，浇注温度不能无限制的增加。
（4）冒口集、排渣系统的影响：在铸件顶部安放冒口，集、排渣系统进行收集EPS分解产生的炭黑。
（5）其他因素影响：涂料透气性[2]、真空度等由于未进行试验，这里不做赘述。
2 试验方案
（1）方案一、验证浇注速度对炭黑、皱皮缺陷的影响。
通过改变直浇道、横浇道、内浇道大小，改变浇注速度[3]，其他条件不变，验证浇注速度对炭黑、皱皮缺陷的影响。设定浇注速度分别为50kg/s和100kg/s。
试验结果
都次重復试验发现，浇注速度为100kg/s铸件外观质量优于浇注速度为50kg/s，但表面外观质量仅仅是好转，并不能消除表面炭黑、皱皮缺陷。说明快浇有利于降低炭黑、皱皮缺陷。
（2）方案二、验证浇注温度的影响。
选取结构相似，重量相当的铸件，仅仅用不同浇注温度进行浇注，铸件清理完成后验证铸件表面炭黑、皱皮缺陷的情况。分别取浇注温度为1400℃、1416℃、1426℃浇注进行验证结果。
试验结果：如下图所示，图1浇注温度1400℃，铸件顶面明显出现冷隔等浇不足的现象，表面炭黑、皱皮严重;图2浇注温度为1416℃铸件表面质量有所好转，侧面及顶面任然存在大面积的炭黑、皱皮，不存在冷隔等现象;图3浇注温度为1426℃，侧面及顶面任然存在炭黑、皱皮，深度明显减小。
（3）方案三、验证不同密度EPS模型的影响。
分别取不同密度EPS塑料泡沫制作模型，同时采用高温、快速浇注的方式进行浇注，对比试验结果。对EPS进行取样，建模计算其密度分别样品1为18kg/m3，样品2为16.4kg/m3。
试验结果：使用低密度EPS泡沫模型的铸件侧面及顶面炭黑、皱皮缺陷明显减少。用低密度EPS泡沫模型的铸件仅仅在靠近盖箱面的侧面导板处有少量的炭黑、皱皮缺陷。加工后基本消除炭黑缺陷，满足客户要求;普通的EPS模型的铸件则在整个侧面均有夹渣情况，只有接近底箱面的位置稍微好一点。
（4）方案4、验证集、排渣系统的影响。
采用高温快、快速浇注的方式，同时，在模型顶面容易产生炭黑、皱皮的位置安装排渣通道，再用EPS泡沫连接各个排渣通道。
试验结果：结合之前方案增加集、排渣系统后，成功解决了铸件表面炭黑、皱皮曲线，但由于安放集、排渣系统破坏了铸件白模表面涂料层的完整性，增加铸件夹涂料的风险，从铸件清理后的效果也看出盖箱面夹涂料情况增加，集渣系统增加后期清理难度。
3 结论
EPS塑料模型的密度、浇注温度、浇注速度、集排渣系统都不同程度的影响消失模球墨铸铁件表面炭黑、皱皮缺陷的产生。
（1）低密度EPS泡沫制作模型更有利于减少炭黑、皱皮缺陷;
（2）提高浇注温度有利于减少炭黑、皱皮缺陷;
（3）加快浇注速度有利于减少炭黑、皱皮缺陷;
（4）在铸件顶面安放集、排渣系统有利于减少炭黑、皱皮缺陷。
综上所述，采用低密度EPS模型同时采用高温快速浇注，铸件表面碳渣、皱皮缺陷基本可以消除，只存在少量的炭黑，加工后完全可以去除。由于集排渣系统后期清理难度较大，增加夹涂料风险，因此不建议采用。
参考文件
[1]张武城.消失模铸造技术.机械工业出版社
[2]新余，杨淑涛，游誉林等.消失模铸造球磨铸铁缺陷分析及解决途径.机械工人
[3]陈辉.消失模铸造球墨铸铁件缺陷分析及措施.铸造设备与工艺.2014年第1期