低壓鑄造常見缺陷及預(yù)防知識(shí)
低壓鑄造常見缺陷及預(yù)防知識(shí)
一、氣孔：
1、特征
（1）氣孔：鑄件內(nèi)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(xiàn)。
（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(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)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(jī)械加工或熱處理后才能發(fā)現(xiàn)。
（3）氣窩（氣坑式表面氣孔）：鑄件表面凹進(jìn)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(xiàn)這類氣孔，對(duì)鑄件性能危害很大。
① 點(diǎn)狀針孔：此類針孔在低倍顯微組織中呈圓點(diǎn)狀，輪廓清晰且互不相連，能清點(diǎn)出每平方厘米面積上的針孔數(shù)目并測(cè)得針孔的直徑。這類針孔容易和縮孔、縮松相區(qū)別。點(diǎn)狀針孔由鑄件凝固時(shí)析出的氣泡所形成，多發(fā)生于結(jié)晶溫度范圍小，補(bǔ)縮能力良好的鑄件中，如ZL102合金鑄件中。當(dāng)凝固速度較快時(shí)，離共晶成分較遠(yuǎn)的ZL105合金鑄件中也會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)狀 針孔。
② 網(wǎng)狀針孔：此類針孔在低倍顯微組織中呈密集相聯(lián)成網(wǎng)狀，伴有少量較大的孔洞，不易清點(diǎn)針孔數(shù)目，難以測(cè)量針孔的直徑，往往帶有末梢，俗稱“蒼蠅腳”。結(jié)晶溫度寬的合金，鑄件緩慢凝固時(shí)析出的氣體分布在晶界上及發(fā)達(dá)的枝晶間隙中，此時(shí)結(jié)晶股價(jià)已形成，補(bǔ)縮通道被堵塞，便在晶界上及枝晶間隙中形成網(wǎng)狀針孔。
③ 混合型針孔：此類針孔點(diǎn)狀針孔和網(wǎng)狀針孔混雜一起，常見于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不均勻的鑄件中。
針孔可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分等級(jí)，等級(jí)越差，則鑄件的力學(xué)性能越低，其抗蝕性能和表面質(zhì)量越差。當(dāng)達(dá)不到鑄件技術(shù)條件所允許的針孔等級(jí)時(shí)，鑄件將被報(bào)廢，其中網(wǎng)狀針孔割裂合金基體，危害性比點(diǎn)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(jī)械加工1～2mm后即可去掉。 （7）嗆火（嗆孔）：澆注過(guò)程中產(chǎn)生的大量氣體不能順利排出，在金屬液內(nèi)發(fā)生沸騰，導(dǎo)致在鑄件內(nèi)產(chǎn)生大量氣孔，甚至出現(xiàn)鑄件不完整的缺陷。
2.氣孔分類
（1）析出性氣孔：這類氣孔均勻分布在內(nèi)部靠近澆口處、冒口處、熱節(jié)等溫度較高的區(qū)域，氣孔細(xì)小而分散，經(jīng)常同縮孔共存。
析出：即鋁水中含氣，未徹底除凈，凝固過(guò)程中析出。
（2）反應(yīng)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(yīng)：鑄型、型芯、冷鐵、涂料等含有與鋁水發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生氣體的物質(zhì)。 （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(shí)排出型外，而侵入到鑄件中。 3.氣孔形成機(jī)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(lái)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(shí)所含有的氣體，當(dāng)液態(tài)金屬冷卻和凝固時(shí)，因氣體溶解度下降析出氣體，來(lái)不及排除，使鑄件產(chǎn)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(chǎn)生的氣體——反應(yīng)性氣孔（皮下氣孔），型壁物質(zhì)同液態(tài)金屬之間或在液態(tài)金屬內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣孔。
（3）型腔中的氣體，未及時(shí)排出型外——侵入性氣孔（單個(gè)大氣孔），由于鑄件工藝設(shè)計(jì)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(shí)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(yán)格執(zhí)行熔煉操作規(guī)程，避免金屬液吸氣，并認(rèn)真除氣。防止析出性氣孔
① 金屬原材料及回爐料應(yīng)干燥、無(wú)銹蝕、無(wú)油污等，使用前要預(yù)熱。 ② 熔煉溫度不宜過(guò)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）就越多。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制熔煉溫度，對(duì)有色合金尤為如此。
③ 任何種類的金屬其熔煉時(shí)間都應(yīng)盡可能縮短，以防時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的熔煉使液態(tài)金屬吸氣量增大，某廠生產(chǎn)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(bào)廢。當(dāng)恢復(fù)熔清時(shí)間后鑄件的氣密性全部合格，這充分說(shuō)明熔煉時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)鑄件氣密性的影響。
④ 含鋁的合金應(yīng)盡可能不用工頻爐熔煉，因?yàn)檫@種爐子的攪拌能力極強(qiáng)，而鋁與空氣接觸很易氧化成Al2O3，并進(jìn)入液態(tài)金屬中成為熔渣，也為氣體的析出提供機(jī)會(huì)。同時(shí)也容易與H2O發(fā)生反應(yīng)，使液態(tài)金屬吸入氫氣H2。若使用電阻反射爐、遠(yuǎn)紅外線加熱爐，甚至用燃油或煤氣的反射爐熔煉都可以。實(shí)踐證明：用這些爐子熔煉的鋁合金含氣量、雜質(zhì)量都較少。
⑤ 投料時(shí)應(yīng)先投入熔點(diǎn)低的料，依次投入熔點(diǎn)高的料。這樣會(huì)使金屬吸氣量少，其原因就在于爐料與空氣接觸面積和時(shí)間均減少。
⑥ 液態(tài)金屬去氣后應(yīng)立即扒渣，而后澆注，不可停留過(guò)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(fā)氣量。選擇質(zhì)量好的發(fā)氣量小的涂料，鑄型和型芯涂料后要充分烘干。防止反應(yīng)性氣孔
① 涂料的種類應(yīng)選擇合適，涂料的發(fā)氣量不能高。涂料也具有一定的排氣性。
② 鑄型與型芯應(yīng)先預(yù)熱，然后再噴涂涂料，結(jié)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(yīng)立即補(bǔ)噴。 ④ 砂芯必須徹底烘干才能使用。
⑤ 金屬型和冷鐵表面應(yīng)平整光潔，并經(jīng)烘干后使用。
（3）改善鑄型和型芯的排氣條件�？筛鶕�(jù)鑄件的特點(diǎn)，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(jìn)行排氣。
（4）選擇合適的充型速度，力求金屬液平穩(wěn)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(shí)間等。
二、縮孔和縮松
1、收縮缺陷：金屬凝固收縮時(shí)，由于金屬液未對(duì)鑄件有效補(bǔ)縮而產(chǎn)生的缺陷。包括縮孔、縮松、縮陷、縮沉等。 1、特征：
① 縮孔：在鑄件上有形狀極不規(guī)則的孔，孔壁粗糙并帶有枝狀晶，稱縮孔缺陷。多出現(xiàn)在鑄件最后凝固部位。
② 縮松：鑄件斷面上有分散而細(xì)小的縮孔，有時(shí)借助放大鏡，稱縮松缺陷。如用低壓鑄造生產(chǎn)鋁活塞時(shí)，有時(shí)在活塞頂部出現(xiàn)縮松。
③ 疏松：鑄件緩慢凝固區(qū)出現(xiàn)的很細(xì)小的孔洞。分布在枝晶內(nèi)和枝晶間，是彌散性氣孔、顯微縮松、組織粗大的混合缺陷，使鑄件致密性降低，易造成滲漏。
④ 縮陷：鑄件的厚端面或斷面交接處上平面的塌陷現(xiàn)象�？s陷的下面有時(shí)有縮孔，縮陷有時(shí)也出現(xiàn)在內(nèi)縮孔的附近。
⑤ 縮沉：使用水玻璃石灰石砂型生產(chǎn)鑄件時(shí)產(chǎn)生的一種鑄件缺陷，其特征為鑄件斷面尺寸脹大。
⑥ 縮裂：由于鑄件補(bǔ)縮不當(dāng)、收縮受阻或收縮不均勻而造成的裂紋�？赡艹霈F(xiàn)在剛凝固之后或在更低的溫度。
2、產(chǎn)生原因：
縮孔和縮松形成的原因是：金屬液在凝固過(guò)程中，由于合金的液態(tài)收縮和凝固收縮，即體積收縮造成的體積虧損得不到補(bǔ)償，即得不到補(bǔ)縮，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞。與一般重力澆注不同，低壓鑄造是從下向上充型，澆口在下部。為使鑄件得到足夠的補(bǔ)縮，就必須形成自上而下的順序凝固，即遠(yuǎn)離澆道處先凝固，澆道處最后凝固，否則就會(huì)產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。
3、防止措施：（同時(shí)凝固或順序凝固）
由于低壓鑄造、差壓鑄造都是反重力鑄造，重力時(shí)刻都在妨礙補(bǔ)縮，因而無(wú)論對(duì)于砂型鑄造還是金屬型鑄造、無(wú)論對(duì)于同時(shí)凝固還是順序凝固的鑄件，液面加壓控制系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，都是決定鑄件致密性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。尤其是對(duì)于薄壁件金屬型鑄造，凝固時(shí)間本來(lái)就不長(zhǎng)。當(dāng)充型到型頂時(shí)液態(tài)金屬中固相分?jǐn)?shù)已經(jīng)占有相當(dāng)大的比例，此時(shí)應(yīng)立即急速升壓，以便克服重力的負(fù)作用，進(jìn)行補(bǔ)縮。這時(shí)鑄件致密性是極為關(guān)鍵的時(shí)刻。目前有些液面加壓控制系統(tǒng)在關(guān)鍵時(shí)刻仍舊按充型速度緩慢加壓，還有些控制系統(tǒng)則更糟，它們?cè)趬毫Φ蜁r(shí)還能正常升壓，但壓力越高升壓速度也越慢。即所謂開口向下的拋物線充型。
其后果是恰好貽誤了補(bǔ)縮的良機(jī)。當(dāng)液態(tài)金屬凝固已基本結(jié)束，控制系統(tǒng)才將增壓補(bǔ)縮的壓力升起，顯然為時(shí)已晚，這對(duì)鑄件的致密度不會(huì)起到良好的作用。生產(chǎn)中有時(shí)補(bǔ)縮壓力已經(jīng)很高（可達(dá)0.2MPa），但鑄件仍有縮松缺陷，致使打壓滲漏率太高。在補(bǔ)縮通道合理時(shí)，這主要是因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)增壓的時(shí)機(jī)沒控制好，而不是所謂“補(bǔ)縮壓力大小對(duì)鑄件致密性影響不大”的錯(cuò)誤說(shuō)法，例如：某廠試生產(chǎn)一種較大的薄壁件，試制兩年多沒鑄出合格的鑄件，毛病出在鑄件縮松多，致密性差，打壓滲漏嚴(yán)重。
當(dāng)將老式的液面加壓控制系統(tǒng)換成閉環(huán)反饋的“CLP-3”型低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)后，情況大變，原工藝沒有大改動(dòng)，就生產(chǎn)出合格的鑄件。以上就是低壓鑄造常見缺陷及預(yù)防知識(shí)的相關(guān)內(nèi)容，想要了解更多信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：http://www.stephenclint.com/
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