低压铸造常见缺陷及预防.docx

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低压铸造常见缺陷及预防

低压铸造常见缺陷及预防

一、气孔：

1、特征

〔1〕气孔：

铸件内部由气体形成的孔洞类缺陷。

其外表一般比较光滑，主要呈梨形、圆形或椭圆形。

一般不在铸件外表露出，大孔常孤立存在，小孔那么成群出现。

〔2〕皮下气孔：

位于铸件表皮下的分散性气孔。

为金属液与砂型〔铸型、湿芯、涂料、外表不干净的冷铁〕之间发生化学反响产生的反响性气孔。

形状有针状、蝌蚪状、球状、梨状等。

大小不一，深度不等。

通常在机械加工或热处理后才能发现。

〔3〕气窝〔气坑式外表气孔〕：

铸件外表凹进去一块较平滑的气孔。

〔4〕气缩孔：

分散性气孔与缩孔和缩松合并而成的孔洞类铸造缺陷。

〔5〕针孔：

一般为针头大小分布在铸件截面上的析出性气孔。

铝合金铸件中常出现这类气孔，对铸件性能危害很大。

①点状针孔：

此类针孔在低倍显微组织中呈圆点状，轮廓明晰且互不相连，能清点出每平方厘米面积上的针孔数目并测得针孔的直径。

这类针孔容易和缩孔、缩松相区别。

点状针孔由铸件凝固时析出的气泡所形成，多发生于结晶温度范围小，补缩才能良好的铸件中，如ZL102合金铸件中。

当凝固速度较快时，离共晶成分较远的ZL105合金铸件中也会出现点状针孔。

②网状针孔：

此类针孔在低倍显微组织中呈密集相联成网状，伴有少量较大的孔洞，不易清点针孔数目，难以测量针孔的直径，往往带有末梢，俗称“苍蝇脚〞。

结晶温度宽的合金，铸件缓慢凝固时析出的气体分布在晶界上及兴隆的枝晶间隙中，此时结晶股价已形成，补缩通道被堵塞，便在晶界上及枝晶间隙中形成网状针孔。

③混合型针孔：

此类针孔点状针孔和网状针孔混杂一起，常见于构造复杂、壁厚不均匀的铸件中。

针孔可按国家标准分等级，等级越差，那么铸件的力学性能越低，其抗蚀性能和外表质量越差。

当达不到铸件技术条件所允许的针孔等级时，铸件将被报废，其中网状针孔割裂合金基体，危害性比点状针孔大。

〔6〕外表针孔：

成群分布在铸件表层的分散性气孔。

其特征和形成原因与皮下气孔一样，通常暴露在铸件外表，机械加工1～2mm后即可去掉。

〔7〕呛火〔呛孔〕：

浇注过程中产生的大量气体不能顺利排出，在金属液内发生沸腾，导致在铸件内产生大量气孔，甚至出现铸件不完好的缺陷。

〔1〕析出性气孔：

这类气孔均匀分布在内部靠近浇口处、冒口处、热节等温度较高的区域，气孔细小而分散，经常同缩孔共存。

析出：

即铝水中含气，未彻底除净，凝固过程中析出。

〔2〕反响性气孔：

这类气孔均匀分布在型壁与铸件的接触面上。

气孔外表光滑，呈银白色〔铸钢件〕、金属光亮色或暗色。

反响：

铸型、型芯、冷铁、涂料等含有与铝水发生反响而产生气体的物质。

〔3〕侵入性气孔：

这类气孔分布在铸件上部，孔大而光滑。

侵入：

型腔中的气体，未及时排出型外，而侵入到铸件中。

低压铸造的铸型根本上是密封的，金属液充型比较快，气体来不及排出，包在铸件中形成气孔或针孔。

〔1〕金属液中溶解的气体析出——析出性气孔〔针孔〕，金属熔化时所含有的气体，当液态金属冷却和凝固时，因气体溶解度下降析出气体，来不及排除，使铸件产生气孔。

铝液中的气体，夹杂含量高、精炼效果差、铸件凝固速度低。

〔2〕湿芯、涂料、外表不干净的冷铁，浇注受热后产生的气体——反响性气孔〔皮下气孔〕，型壁物质同液态金属之间或在液态金属内部发生化学反响所产生的气孔。

〔3〕型腔中的气体，未及时排出型外——侵入性气孔〔单个大气孔〕，由于铸件工艺设计不合理，如铸型或型芯排气不畅，或者是由于操作不小心，如浇注时堵死气眼〔浇注速度太快〕，型腔中的气体被憋在铸件中所引起。

4、防治措施

〔1〕严格执行熔炼操作规程，防止金属液吸气，并认真除气。

防止析出性气孔

①金属原材料及回炉料应枯燥、无锈蚀、无油污等，使用前要预热。

②熔炼温度不宜过高。

金属液熔炼温度越高，那么溶解在其中的气体量〔主要是氢气〕就越多。

因此，应严格控制熔炼温度，对有色合金尤为如此。

③任何种类的金属其熔炼时间都应尽可能缩短，以防时间过长的熔炼使液态金属吸气量增大，某厂消费铝铁锰黄铜铸件，2.5h熔清出炉，浇注的铸件的气密性均合格；但6h熔清出炉后浇注的铸件，在工艺不变的前提下铸件全部因气密性不合格而报废。

当恢复熔清时间后铸件的气密性全部合格，这充分说明熔炼时间长短对铸件气密性的影响。

④含铝的合金应尽可能不用工频炉熔炼，因为这种炉子的搅拌才能极强，而铝与空气接触很易氧化成Al2O3，并进入液态金属中成为熔渣，也为气体的析出提供时机。

同时也容易与H2O发生反响，使液态金属吸入氢气H2。

假设使用电阻反射炉、远红外线加热炉，甚至用燃油或煤气的反射炉熔炼都可以。

理论证明：

用这些炉子熔炼的铝合金含气量、杂质量都较少。

⑤投料时应先投入熔点低的料，依次投入熔点高的料。

这样会使金属吸气量少，其原因就在于炉料与空气接触面积和时间均减少。

⑥液态金属去气后应立即扒渣，而后浇注，不可停留过久，以防再吸气。

⑦用六氯乙烷或氩气精炼去气或真空去气。

〔2〕尽量减少涂料、砂芯、金属型〔芯〕等的发气量。

选择质量好的发气量小的涂料，铸型和型芯涂料后要充分烘干。

防止反响性气孔

①涂料的种类应选择适宜，涂料的发气量不能高。

涂料也具有一定的排气性。

②铸型与型芯应先预热，然后再喷涂涂料，完毕后必需要烘透方可使用。

③涂料喷涂后不能抹光。

凡涂料脱落处，应立即补喷。

④砂芯必须彻底烘干才能使用。

⑤金属型和冷铁外表应平整光洁，并经烘干后使用。

〔3〕改善铸型和型芯的排气条件。

可根据铸件的特点，综合考虑铸件的充型情况，选择合理的排气位置及不同的排气措施：

排气槽、排气片、排气针、排气塞、排气孔等进展排气。

〔4〕选择适宜的充型速度，力求金属液平稳充型，防止卷入气体。

金属液上升速度一般控制在50mm/s。

即重力铸造所讲的合理的浇注工艺：

浇注温度、模具温度、浇注速度、浇注时间等。

二、缩孔和缩松

收缩缺陷：

金属凝固收缩时，由于金属液未对铸件有效补缩而产生的缺陷。

包括缩孔、缩松、缩陷、缩沉等。

1、特征：

①缩孔：

在铸件上有形状极不规那么的孔，孔壁粗糙并带有枝状晶，称缩孔缺陷。

多出如今铸件最后凝固部位。

②缩松：

铸件断面上有分散而细小的缩孔，有时借助放大镜，称缩松缺陷。

如用低压铸造消费铝活塞时，有时在活塞顶部出现缩松。

③疏松：

铸件缓慢凝固区出现的很细小的孔洞。

分布在枝晶内和枝晶间，是弥散性气孔、显微缩松、组织粗大的混合缺陷，使铸件致密性降低，易造成渗漏。

④缩陷：

铸件的厚端面或断面交接处上平面的塌陷现象。

缩陷的下面有时有缩孔，缩陷有时也出如今内缩孔的附近。

⑤缩沉：

使用水玻璃石灰石砂型消费铸件时产生的一种铸件缺陷，其特征为铸件断面尺寸胀大。

⑥缩裂：

由于铸件补缩不当、收缩受阻或收缩不均匀而造成的裂纹。

可能出如今刚凝固之后或在更低的温度。

2、产生原因：

缩孔和缩松形成的原因是：

金属液在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，即体积收缩造成的体积亏损得不到补偿，即得不到补缩，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞。

与一般重力浇注不同，低压铸造是从下向上充型，浇口在下部。

为使铸件得到足够的补缩，就必须形成自上而下的顺序凝固，即远离浇道处先凝固，浇道处最后凝固，否那么就会产生缩孔、缩松缺陷。

3、防止措施：

〔同时凝固或顺序凝固〕

由于低压铸造、差压铸造都是反重力铸造，重力时刻都在阻碍补缩，因此无论对于砂型铸造还是金属型铸造、无论对于同时凝固还是顺序凝固的铸件，液面加压控制系统质量的好坏，都是决定铸件致密性的关键环节。

尤其是对于薄壁件金属型铸造，凝固时间本来就不长。

当充型到型顶时液态金属中固相分数已经占有相当大的比例，此时应立即急速升压，以便抑制重力的负作用，进展补缩。

这时铸件致密性是极为关键的时刻。

目前有些液面加压控制系统在关键时刻仍旧按充型速度缓慢加压，还有些控制系统那么更糟，它们在压力低时还能正常升压，但压力越高升压速度也越慢。

即所谓开口向下的抛物线充型。

如图6.1所示。

其后果是恰好贻误了补缩的良机。

当液态金属凝固已根本完毕，控制系统才将增压补缩的压力升起，显然为时已晚，这对铸件的致密度不会起到良好的作用。

消费中有时补缩压力已经很高〔可达0.2MPa〕，但铸件仍有缩松缺陷，致使打压渗漏率太高。

在补缩通道合理时，这主要是因为控制系统增压的时机没控制好，而不是所谓“补缩压力大小对铸件致密性影响不大〞的错误说法，例如：

某厂试消费一种较大的薄壁件，试制两年多没铸出合格的铸件，缺点出在铸件缩松多，致密性差，打压渗漏严重。

当将老式的液面加压控制系统换成闭环反响的“CLP-3〞型低压铸造液面加压控制系统后，情况大变，原工艺没有大改动，就消费出合格的铸件。

1983年初，沈阳某厂用手控系统在差压铸造机上消费薄壁壳体类铸件，其废品率几乎高达80%～90%，当年六月份换上哈尔滨工业大学设计的“CLP〞型差压铸造液面加压控制系统后，其废品率立即大幅度下降，并铸出外观棱角明晰，印字饱满的合格铸件。

由此可知：

液面加压控制系统在差压、低压铸造中的地位是极其重要的。

预防的详细措施：

A．金属型

对顺序凝固出现的缩孔，消除方法有：

〔1〕使铸型温度分布合理，即上部温度低，下部温度高，最好使用CLP-5型液面悬浮式加压控制系统，它可以进步低部温度增加补缩才能。

〔2〕使铸型自身的热容量分布合理，即下部热容小，上部热容大〔亦即下部型壁薄，上部型壁厚〕即式〔〕中的h=c根号下x时才能使Bi为常数在x的全部流程内成立。

〔3〕对局部热节处应采用强迫冷却，以调节出一个符合补缩的温度场分布。

〔4〕对局部影响补缩的“冷节〞，可在背后的四周钻孔铣槽，然后充填绝热材料，以增大热阻，可给出合理的温度场。

〔5〕降低充型速度及型温，但要适当，以防出现冷隔及浇缺乏

〔6〕适当降低浇注温度对减少缩松有显著的影响

对同时凝固的缩孔缩松，消除方法有：

〔1〕使铸型温度分布合理，上部温度偏高，下部温度偏低。

〔2〕铸型热容分布合理，即上部热容小，下部热容大，亦即铸型壁上薄下厚。

〔3〕局部热节、“冷节〞处理方法同上

〔4〕型温、充型速度、浇注温度的处理方法同顺序凝固相反。

砂型的铸造工艺改动较为方便，因此无论是同时凝固还是顺序凝固，消除缩孔的方法都有很多。

例如：

可以加冷铁，涂刷各种导热性能不同的涂料，甚至加内冷铁也很方便。

可参考表1-1

：

〔1〕对大中型有色合金和黑色金属铸件，壁厚悬殊大，设置冒口，并从冒口加压来加强补缩，防止缩孔、缩松。

〔2〕适当降低浇注温度或浇注速度。

〔3〕合理设计铸造工艺，建立顺序〔同时〕凝固条件。

三、夹杂

1、特征：

〔1〕夹杂类缺陷：

铸件中各种金属和非金属夹杂物的总称。

通常是氧化物、硫化物、硅酸盐等杂质颗粒机械地保存在固体金属中，或凝固时在金属内形成，或凝固后的反响中在金属内形成。

包括夹杂物、冷豆、内渗豆、夹渣、砂眼等。

〔2〕夹杂物：

铸件内或外表上存在的与基体金属成分不同的质点。

包括：

渣、砂、涂料层、氧化物、硫化物、硅酸盐等。

〔3〕内生夹杂物：

在熔炼、浇注和凝固过程中，因金属液与炉气〔还可以包括铸型〕之间发生化学反响而生成的夹杂物，以及因金属液温度下降，溶解度减小而析出的夹杂物。

〔4〕外生夹杂物：

由熔渣及外来杂质引起的夹杂物。

〔5〕夹渣：

因浇注金属液不纯洁，或浇注方法和浇注系统设计不当，由裹在金属液中的熔渣、低熔点化合物及氧化物造成的铸件中夹杂类缺陷。

由于其熔点和密度通常都比金属液低，一般分布在铸件顶面或上部，以及型芯下外表和铸件死角处，断口无光泽呈暗灰色。

〔6〕涂料渣孔：

因图层粉化、脱落后留在铸件外表而造成的，含有残留涂料堆积物质的不规那么坑窝。

浇注工具、铸型、升液管、砂芯等上面的涂料脱落，尤其是砂芯刷涂料后用火点燃烘烤，会起皮〔爆皮〕，所以消费不紧张时，尽量采用恒温箱烘烤砂芯，

〔7〕冷豆：

浇注位置下方存在于铸件外表的金属颗粒〔珠〕，其化学成分与铸