1、消失模鑄造增碳及夾雜
因消失模鑄造中泡沫塑料模,被密封在被真空系統(tǒng)抽成負(fù)壓的干砂中,澆注時(shí),屬無氧狀態(tài),泡沫塑料只能熱解,是典型的“只熔不燒”。熱解中形成產(chǎn)物:
(1)氣相:CO、CO2、H2、CH4和分子量較小的苯乙烯以及他們的衍生物組成。氣相物很容易被真空系統(tǒng)抽走,穿過涂料層、干砂層,排到大氣中。
(2)液相:主要有苯、甲苯、乙烯、玻璃狀聚苯乙烯等組成。
(3)固相:主要由聚苯乙烯熱解成的光亮碳和焦油狀殘留物組成。
這些熱解產(chǎn)物均屬碳?xì)浠衔,澆注中不能排出鑄型,與澆入的鋼液接觸,其中的碳就擴(kuò)散到鋼中,造成鑄件增碳及夾雜。有的資料將這些熱解產(chǎn)物稱為“碳庫(kù)”,而且鑄件含碳量越低,增碳趨勢(shì)越大。生產(chǎn)鑄鐵件,因鑄鐵本身含碳量高,鐵水流動(dòng)好,排渣能力強(qiáng),增碳及夾雜現(xiàn)象影響不大。但生產(chǎn)鑄鋼件,因含碳量低,鋼水流動(dòng)性差,排渣能力也差,特別是含碳0.45%以下的中低碳鑄鋼件,增碳及夾雜就成了影響鑄件質(zhì)量的大問題,生產(chǎn)含碳要求0.04%以下超低碳不銹鋼鑄件就更成了難題。
2、V法鑄造增碳
前面談到V法鑄造工藝是有型腔的,型腔設(shè)有專門的通氣口,使型腔與環(huán)境大氣相通,型腔內(nèi)有空氣,含氧量在20%左右,真空系統(tǒng)只將型砂顆粒間的空氣抽走,原則上不允許抽型腔的氣體。實(shí)際操作中,EVA密封薄膜,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部損壞,造成漏氣。砂箱局部漏氣,真空管道局部漏氣,真空系統(tǒng)則成為維持負(fù)壓強(qiáng)度的手段。V法造型工藝應(yīng)對(duì)漏氣處進(jìn)行修補(bǔ)、黏封,盡量減少漏氣,保證真空系統(tǒng)的負(fù)壓強(qiáng)度值。
澆注中,前期因型腔中有足夠的氧氣,當(dāng)鋼液接觸EVA薄膜時(shí)則發(fā)生以燃燒為主的氧化反應(yīng),塑料薄膜中的碳,與空氣中的氧,發(fā)生反應(yīng)生成CO2,隨同受熱膨脹的熱氣流,從通氣口逸出型腔到大氣中,這個(gè)階段不會(huì)發(fā)生增碳。澆注中期,因鋼液的充填鑄型,型腔越來越小。澆注前期,產(chǎn)生CO2時(shí),造成氧的大量消耗,型腔的含氧量下降,這時(shí)碳、氧反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生部分CO,因CO也是氣相,也會(huì)隨熱氣流從通氣口逸出到大氣中。這個(gè)時(shí)期,仍然不會(huì)發(fā)生增碳,總體講,鑄型中氧氣越來越少,產(chǎn)出的CO越來越多。到澆注后期,氧氣嚴(yán)重不足,氧化反應(yīng)越來越差,就會(huì)發(fā)生增碳現(xiàn)象。特別是到了澆滿的瞬間,也會(huì)發(fā)生只熔不燒,也會(huì)像消失模鑄造一樣,產(chǎn)生增碳及夾雜。但是因鑄鋼件液體收縮大,需要有足夠的鋼液去完成鑄件的補(bǔ)縮。故設(shè)了較大冒口體積,可以集中相當(dāng)數(shù)量的鋼液,成了澆注中的集渣包、集碳包、集氣包。澆注最后瞬間生產(chǎn)的塑料殘留物被集中到冒口體中,在清整鑄件,割冒口當(dāng)作回爐廢料清除掉,而鑄件卻完好無損,無增碳缺陷的干擾。