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低壓鑄造的氣孔缺陷特征、分類、形成機理及防治措施?
2018/5/10 閱讀次數:[2354]

1、特征 

(1)氣孔:鑄件內部由氣體形成的孔洞類缺陷。其表面一般比較光滑,主要呈梨形、圓形或橢圓形。一般不在鑄件表面露出,大孔常孤立存在,小孔則成群出現。 

(2)皮下氣孔:位于鑄件表皮下的分散性氣孔。為金屬液與砂型(鑄型、濕芯、涂料、表面不干凈的冷鐵)之間發生化學反應產生的反應性氣孔。形狀有針狀、蝌蚪狀、球狀、梨狀等。大小不一,深度不等。通常在機械加工或熱處理后才能發現。 

(3)氣窩(氣坑式表面氣孔):鑄件表面凹進去一塊較平滑的氣孔。 

(4)氣縮孔:分散性氣孔與縮孔和縮松合并而成的孔洞類鑄造缺陷。 

(5)針孔:一般為針頭大小分布在鑄件截面上的析出性氣孔。鋁合金鑄件中常出現這類氣孔,對鑄件性能危害很大。 

① 點狀針孔:此類針孔在低倍顯微組織中呈圓點狀,輪廓清晰且互不相連,能清點出每平方厘米面積上的針孔數目并測得針孔的直徑。這類針孔容易和縮孔、縮松相區別。點狀針孔由鑄件凝固時析出的氣泡所形成,多發生于結晶溫度范圍小,補縮能力良好的鑄件中,如ZL102合金鑄件中。當凝固速度較快時,離共晶成分較遠的ZL105合金鑄件中也會出現點狀 針孔。 

② 網狀針孔:此類針孔在低倍顯微組織中呈密集相聯成網狀,伴有少量較大的孔洞,不易清點針孔數目,難以測量針孔的直徑,往往帶有末梢,俗稱“蒼蠅腳”。結晶溫度寬的合金,鑄件緩慢凝固時析出的氣體分布在晶界上及發達的枝晶間隙中,此時結晶股價已形成,補縮通道被堵塞,便在晶界上及枝晶間隙中形成網狀針孔。 

③ 混合型針孔:此類針孔點狀針孔和網狀針孔混雜一起,常見于結構復雜、壁厚不均勻的鑄件中。

針孔可按 標準分等級,等級越差,則鑄件的力學性能越低,其抗蝕性能和表面質量越差。當達不到鑄件技術條件所允許的針孔等級時,鑄件將被報廢,其中網狀針孔割裂合金基體,危害性比點狀針孔大。 

(6)表面針孔:成群分布在鑄件表層的分散性氣孔。其特征和形成原因與皮下氣孔相同,通常暴露在鑄件表面,機械加工1~2mm后即可去掉。 

(7)嗆火(嗆孔):澆注過程中產生的大量氣體不能順利排出,在金屬液內發生沸騰,導致在鑄件內產生大量氣孔,甚至出現鑄件不完整的缺陷。

2、分類 

(1)析出性氣孔:這類氣孔均勻分布在內部靠近澆口處、冒口處、熱節等溫度較高的區域,氣孔細小而分散,經常同縮孔共存。 

析出:即鋁液中含氣,未徹底除凈,凝固過程中析出。 

(2)反應性氣孔:這類氣孔均勻分布在型壁與鑄件的接觸面上。氣孔表面光滑,呈銀白色(鑄鋼件)、金屬光亮色或暗色。 

反應:型、芯、冷鐵、涂料等含有與鋁液發生反應而產生氣體的物質。

(3)侵入性氣孔:這類氣孔分布在鑄件上部,孔大而光滑。 侵入:型腔中的氣體,未及時排出型外,而侵入到鑄件中。 

3、形成機理 

低壓鑄造的鑄型基本上是密封的,金屬液充型比較快,氣體來不及排出,包在鑄件中形成氣孔或針孔。 

(1)金屬液中溶解的氣體析出——析出性氣孔(針孔),金屬熔化時所含有的氣體,當液態金屬冷卻和凝固時,因氣體溶解度下降析出氣體,來不及排除,使鑄件產生氣孔。 

鋁液中的氣體,夾雜含量高、精煉效果差、鑄件凝固速度低。

(2)濕芯、涂料、表面不干凈的冷鐵,澆注受熱后產生的氣體——反應性氣孔(皮下氣孔),型壁物質同液態金屬之間或在液態金屬內部發生化學反應所產生的氣孔。 

(3)型腔中的氣體,未及時排出型外——侵入性氣孔(單個大氣孔),由于鑄件工藝設計不合理,如鑄型或型芯排氣不暢,或者是由于操作不小心,如澆注時堵死氣眼(澆注速度太快),型腔中的氣體被憋在鑄件中所引起。

4、防治措施 

(1)嚴格執行熔煉操作規程,避免金屬液吸氣,并認真除氣。

防止析出性氣孔 

① 金屬原材料及回爐料應干燥、無銹蝕、無油污等,使用前要預熱。 

② 熔煉溫度不宜過高。金屬液熔煉溫度越高,則溶解在其中的氣體量(主要是氫氣) 越多。因此,應嚴格控制熔煉溫度,對有色合金尤為如此。 

③ 任何種類的金屬其熔煉時間都應盡可能縮短,以防時間過長的熔煉使液態金屬吸氣量增大,某廠生產鋁鐵錳黃銅鑄件,2.5h熔清出爐,澆注的鑄件的氣密性均合格;但6h熔清出爐后澆注的鑄件,在工藝不變的前提下鑄件全部因氣密性不合格而報廢。當恢復熔清時間后鑄件的氣密性全部合格,這充分說明熔煉時間長短對鑄件氣密性的影響。

④ 含鋁的合金應盡可能不用工頻爐熔煉,因為這種爐子的攪拌能力極強,而鋁與空氣接觸很易氧化成Al2O3,并進入液態金屬中成為熔渣,也為氣體的析出提供機會。同時也容易與H2O發生反應,使液態金屬吸入氫。若使用電阻反射爐、遠紅外線加熱爐,甚至用燃油或煤氣的反射爐熔煉都可以。實踐證明:用這些爐子熔煉的鋁合金含氣量、雜質量都較少。 

⑤ 投料時應先投入熔點低的料,依次投入熔點高的料。這樣會使金屬吸氣量少,其原因 在于爐料與空氣接觸面積和時間均減少。 

⑥ 液態金屬去氣后應立即扒渣,而后澆注,不可停留過久,以防再吸氣。 

⑦ 用六氯乙烷或氬氣精煉去氣或真空去氣。 

(2)盡量減少涂料、砂芯、金屬型(芯)等的發氣量。選擇質量好的發氣量小的涂料,鑄型和型? 苛蝦笠浞趾娓傘?

防止反應性氣孔 

① 涂料的種類應選擇合適,涂料的發氣量不能高。涂料也具有一定的排氣性。 

② 鑄型與型芯應先預熱,然后再噴涂涂料,結束后必須要烘透方可使用。 

③ 涂料噴涂后不能抹光。凡涂料脫落處,應立即補噴。

④ 砂芯必須徹底烘干才能使用。 

⑤ 金屬型和冷鐵表面應平整光潔,并經烘干后使用。 

(3)改善鑄型和型芯的排氣條件?筛鶕T件的特點,綜合考慮鑄件的充型情況,選擇合理的排氣位置及不同的排氣措施:排氣槽、排氣片、排氣針、排氣塞、排氣孔等進行排氣。 

(4)選擇合適的充型速度,力求金屬液平穩充型,防止卷入氣體。金屬液上升速度一般控制在50mm/s。即重力鑄造所講的合理的澆注工藝:澆注溫度、模具溫度、澆注速度、澆注時間等。

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