铸造表面粗糙度是铸件表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征。一般取决于铸件的合金材质、铸造方法和清理方法(如喷丸、喷砂、抛丸、滚等)。铸造表面粗糙度与铸件表面粗糙度的差异在于,同一铸件的不同表面可以有不同的粗糙度要求。虽然绝大多数铸造表面精糙度具有三维几何特性,但由于三维计量难度大,故目前仍采用二维轮廓计量。此时采用仪器描绘铸造表面法向截面的实际轮廓图形,并按中线制进行计量,中线制是以最小二乘中线为基准线,以此作为评定轮廓的基准线。
影响铸造表面粗糙度的因素
铸造表面粗糙度的影响因素很多,如铸造方法的选择、铸型的表面粗糙度、合金液的成分和浇注温度以及合金液与铸型表面的相互作用、清理时铸造表面处理方法与质量等。
1.铸造方法的选择铸造方法包括:砂型铸造和特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、壳型铸造、低压铸造等)。 一般情况下,特种铸造方法生产的铸件表面粗糙度数值均较低。
2.铸型的表面粗糙度 它对铸造表面粗糙度有直接的影响。对砂型来说,砂子颗粒是决定铸型表面粗糙度的主要因素。砂粒越粗,铸件表面越粗糙。对于不同铸件,应合理地确定砂子粒度及其分布。对原砂进行级配优化是最有效、最直接的方法。砂粒越细,间隙越小,渗透越困难;砂粒粒度分布越集中,即颗粒大小越均均,间隙越大,渗透越容易。因此应当使用较细的砂子,将不同粒度的砂子掺在一起使用,以减少砂粒问隙,提高铸型表面质量。
3.涂料的使用涂料是型腔或型芯表面的一种覆盖物。
涂料以一定的厚度均匀地覆盖在铸型和型芯的表面,良好的涂刷性有利于得到形状准确,尺寸精度高的铸型腔。
涂料要能渗入到铸型和型芯表面以下适当的深度,将砂型表面砂粒间的孔隙堵住。渗透可增强涂料层与砂型的结合力,一般要求渗入深度为2~3倍砂粒直
径。渗入深度太浅,涂层容易产生裂纹、剥落,引起铸件表面缺陷和粘砂。渗入深度太大则不易得到合适的涂层厚度,必须增加涂刷次数,增加工时和涂料用
量。
涂料应有足够的表面强度以防止在搬运、下芯和合型时的损坏,较高的高温强度可防止因高温金属液冲刷造成涂层破损。涂料层抗裂性能差会使涂层在烘干或浇注时开裂,甚至翘皮、脱落。
涂料的发气性应低,以免产生过量气体造成气孔,涂料层本身的透气性低,可防止砂型产生的气体浸入型腔。
4.金属液和铸型金属液渗入型腔表面砂子问隙造成物理粘砂会大大降低铸件表面质量。影响金属液渗透的因素有:
①液态金属的表面张力。
②液态金
属的压力。
③铸型的砂粒间隙。
液态金属的表面张力主要取决于合金的化学成分、热容量和浇注温度。例如铸铁中含磷量增加时,金属液流动性增加,容易产生渗透;浇注温度越高,金属液表面张力越小,越容易产生渗透;合金的热容量越大,越容易产生渗透。
液态合金的压力决定于铸件形状、尺寸、铸造工艺方案及砂箱高度。液态合金压力越大,越容易产生渗透。设计铸造工艺时,应尽量选择能降低铸件在砂型中高度的分型面,铸型的下型比上型受更大的金属压力,应采取比上型更有效的措施来防止铸件产生物理粘砂。
铸型表面砂粒问隙与砂粒大小、形状、粒度分布有关,还与铸型紧实度和铸型表面处理等因素有关。铸型紧实度越高,金属液越不容易渗透。高压造型的铸型具有较高的表面质量。
质量控制的目的是防止产生不良产品。质量控制和铸件检验的作用是给用户提供价格低廉而质量符合要求的铸件。质量控制包括铸件缺陷的预防和消除两个方面。应该能够在产生废品之前做到防患于未来,在生产过程中正确判断已经发生的缺陷,以便提出适合的措施以防止今后再度产生类似的缺陷。