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鑄造(zào)缺陷-----氣孔的概述以及分析

發布時間:2021-02-27 | 返回列表

一、術語含義:金屬液在凝固過(guò)程中陷入金屬中的氣泡,在鑄件中形成的孔(kǒng)洞,稱為氣孔。還有氣眼、氣泡、嗆(qiàng)火、嗆等非(fēi)正規名稱,是孔壁光滑的孔洞類鑄造缺陷。 

二(èr)、目視特征(zhēng):是(shì)指肉眼看(kàn)到的鑄件缺陷的形態特征,是區分氣孔、縮孔、砂眼、加渣及確定氣孔種類性質的依據。 

1、形狀:一般為球形或(huò)近似於球形、淚滴形(xíng)、梨(lí)形、蠕蟲狀、長針形等氣孔孔洞。 

2、表麵麵(miàn)貌:在肉眼觀察下,氣孔孔壁是平滑的(de),表麵顏色有的發亮,有(yǒu)的金屬本(běn)色,有的發藍,灰鑄鐵孔洞表麵有(yǒu)的附(fù)著一層碳(tàn)膜。 3、尺寸:由於形成氣孔原因複雜,尺寸變(biàn)動(dòng)是無(wú)規律的,有的大到1020幾毫米,有的小到不到1毫米。

4、部位:是指孔洞在鑄件截麵中的位置,一般可分為(wéi)表麵(miàn)氣(qì)孔,一落砂就(jiù)可發現(xiàn),內部(bù)氣孔隻有在機加工後才能顯示出來,有的皮下氣孔在噴砂後或機加工去除表麵硬皮後才能發現。多出現在澆注位置的上麵。 

5、危害性:氣孔是(shì)鑄件常見和多發性缺陷,一般(bān)情況(kuàng)下,氣(qì)孔(kǒng)使鑄件報廢數量約占鑄件廢品率的25%-80%

6、氣孔種類:從(cóng)氣孔形成原因(yīn)、形成過程、形成機理來分類,氣孔可分為5種,及侵入氣孔、裹挾氣孔、析出氣孔和內外反應氣孔。

下麵先說一說(shuō)最常見、發生最多的侵入型氣孔。 

一、從澆注到鑄件凝固成殼期間,砂(shā)型、砂芯發生(shēng)的氣體侵入金屬液

時產生的氣孔稱為侵入性氣孔。 

1、它的形狀特征:團球形、梨形、淚滴形,小頭所指是氣體來源的方向。 

2、表麵麵貌:孔壁平滑,鑄件侵入氣體(tǐ)主要成分是CO時,孔壁呈藍色;是氫氣時,孔(kǒng)壁是金屬色,發亮;是水蒸氣時,孔(kǒng)壁是氧化色,孔壁發(fā)暗,灰色。

3、一般尺(chǐ)寸較大,在幾毫米以上。 

4、部位:按澆注位置來說,常處於(yú)鑄件上表麵,去掉澆冒口或氣針後可看到,有的粗加工後表現出來。 

5、分布:大多情況下是單(dān)個或幾個聚集的尺寸較大的氣孔,很少成為彌散性氣(qì)孔或(huò)針孔。 二、形成機(jī)理:

1、砂型:砂型中的氣體侵入金屬液,分為兩(liǎng)種:①不潤濕型:組成砂型型(xíng)砂粒度(dù)細、強度高、緊(jǐn)實度大(硬),如靜壓線造型。高溫鐵水遇到濕砂型(xíng),表麵水分極度氣化膨脹,在砂型毛細管內形成較高壓力,一部分向外(wài)透(tòu)過砂型排(pái)入大氣,一(yī)部(bù)分(fèn)因壓力大,超過鐵水靜壓力,克服表麵張力,便(biàn)進入鐵水中,關係式為:PA>Po+PM+PN 

PA——表示氣體侵入壓力 

Po——型腔中氣體壓力,即標準大氣壓 PM——金屬(shǔ)液靜壓力(lì)

PN——金(jīn)屬液表麵阻力(表麵(miàn)張力和(hé)粘度) 

 ②金屬液潤濕型壁時也就是(shì)型砂組成砂粒較粗、緊實度較低情況,砂(shā)粒(lì)間孔隙較(jiào)大,有利於氣體排出,但也使鐵液容(róng)易滲入到(dào)砂粒孔隙中,形成機械粘(zhān)砂,並(bìng)堵死氣體通道,並(bìng)且濕砂型都有氣體遷移問(wèn)題(tí),砂型表麵水(shuǐ)分100%氣化,要比原水分體積大三倍,1300℃多度鐵(tiě)水能使水份離子(zǐ)化,就是分(fèn)解成(chéng)OH,體積又要擴大幾(jǐ)倍,並(bìng)迅速向壓力小、濕度低的深層轉移(yí),形成(chéng)水份聚集(jí)區,還原成水(shuǐ),堵塞了氣體通道,提(tí)高了氣體壓力,向四處擴散,同時(shí)一部分侵入到鐵(tiě)水中,當金屬液充滿型腔(qiāng)時,由於砂粒間隙大,鐵水易侵入,不利於上型排(pái)氣(qì),型腔內氣體(tǐ)會聚集在界麵上形成氣坑或皮下大氣孔。總之,金屬液不潤濕(shī)型壁時(shí),有利(lì)於防止粘砂,但易使氣體(tǐ)侵入形成氣孔,潤濕型壁時有利於防止侵入(rù)氣孔,但易(yì)形成機械粘砂。

金屬液不潤(rùn)濕型(xíng)壁時侵(qīn)入氣體容易在(zài)型(xíng)壁上形成氣泡,從而增大了形成侵入氣孔(kǒng)的傾向性,金屬液潤濕型壁時侵入氣體不容易在型壁套芯主排氣道,澆注時(shí),受熱氣體(tǐ)上升,通道堵塞後,鐵水包圍砂芯,氣體不能逸出,形成氣孔。  缸蓋(gài)水套芯(xīn)排氣較差,與江鈴比較沒有主排氣道,更(gèng)容(róng)易形成氣孔。  北(běi)區的測溫槍可能有問題(tí),測量首澆溫度是1420℃,但是鐵水顏(yán)色(sè)偏紅。  於師傅:排氣阻力比較大,不易逸出氣(qì)體。 雜物,這些混入型砂(shā)中會形成(chéng)分布雜亂的表麵氣孔。混(hún)砂(shā)操作,應先幹混,即舊砂、新砂(shā)、粘土、煤粉混均(jun1)後,再加水濕(shī)混,如果先加水,幹粉料易吸水,形成小粘土團,造成局部嗆孔。 5、澆注溫度與澆注速度與侵入氣孔關係  每一種(zhǒng)產品都有一個合適的澆注速度,澆注速度過快,靜壓力增長過於迅速,易形成機械粘砂,同時鑄型上部氣體來不及排走,憋住在上型孤立的袋形空腔處,阻礙鐵水充填(tián)產生嗆火(氣(qì)孔),同時抬箱力也(yě)大(dà),易造成跑火。對於形狀複雜,體積細薄,難以設置排氣係統的(de)砂芯,澆速(sù)應慢些,這樣可以是砂芯中過濾氣體非定向流態時(shí)間長(zhǎng),氣體大部分從(cóng)芯的(de)自由表麵逸走(zǒu),砂芯一旦被(bèi)金屬液淹(yān)沒,氣體壓(yā)力就小,減小了氣體侵入的危險性。 6、澆注溫度對(duì)氣孔影響  提高鐵(tiě)液澆注溫度,降低鐵液粘度,使氣體易從鐵液(yè)中排(pái)走,是防止氣(qì)孔的有效措施,但容易帶來縮(suō)孔、縮鬆,粘砂和析(xī)出氣孔缺陷,如缸蓋這種複雜薄壁件,砂芯(xīn)複雜,細薄窄小,排氣不通暢,澆溫(wēn)在1320-1350℃以下時就(jiù)容易出現氣孔,但澆溫(wēn)高時超過1420℃時就易出現斷芯、脈紋、飛翅等缺陷,在鐵液含硫高時,硫以FeSMnS化合物形態存在於鐵液中,會增加鐵液粘度(dù),氣泡便難以排出,含(hán)硫量不應(yīng)超過(guò)0.08%。 7、澆冒口設置  提高直澆道高度,增加靜壓力,設(shè)置溢(yì)流冒口排出冷而髒含氣泡的鐵液(yè),可防止明通氣孔根部出現氣孔,機器造型,特別是高壓造型,

緊實度大,硬度高,水分偏高時易產(chǎn)生水爆炸,能使鑄件產生嗆孔或表麵粗糙、粘砂,水分突(tū)發性的氣化現象稱為水爆炸。 8、特殊類型的侵入(rù)氣孔、脫殼與皮片。  澆注時氣體強烈阻礙金屬液(yè)流動(dòng),侵占(zhàn)了型(xíng)腔表麵空間,形成鑄件表(biǎo)麵缺陷,稱為(wéi)特殊類型氣(qì)孔,形成原因:上升金屬液麵,把型腔氣(qì)體憋住,在頂部袋形空腔中,形成氣封,在(zài)氣封中氣體(tǐ)壓力(lì)超過鐵液靜壓力和動壓力,液麵停止上升,當氣體透過(guò)型壁被(bèi)迫排走,壓力下降,鐵(tiě)液又開始流動,進入氣封所占空間,所(suǒ)以(yǐ)周圍脫殼(ké)是由再流動(dòng)的金屬液弧形(xíng)流頭(tóu)形成的。(如493缸體底部齊子與邊沿,加氣針後若好轉,說明就是此原因)  皮片:澆注時型腔中氣(qì)體被憋住,形成氣封或氣層,它能使鐵液停止流動,後又發生進入氣封的鐵(tiě)液再流動,再流動的鐵液不能同原停止(zhǐ)流動的鐵液相溶(róng)接,形成可剝落的金(jīn)屬片,即皮片。  解決以(yǐ)上缺陷措施是:排走袋形空(kōng)腔內氣(qì)體,不(bú)容易形成氣封,就不產生脫殼皮片缺(quē)陷,最(zuì)簡單的辦法就是設置出氣針或出氣孔(kǒng)。  張部長:王微負責根據本次培訓內(nèi)容出試題(tí)並存檔(dàng)。一分廠開式線生產493缸體,7月份氣孔占(zhàn)總廢品(pǐn)的40%,靜壓線氣(qì)孔缺陷較少,在1%左右,分析兩條線的差異,變化點在哪?總之(zhī),減少發(fā)氣加強排氣(qì),就(jiù)不(bú)會形成氣孔。  鑄造問題的解決與分析,關鍵在於鑽、學,以及現場經驗。江鈴工程(chéng)師提到,鑄造是一門經驗科學。年輕人一定要多動腦,多看多溝通多(duō)問,再做出(chū)判斷,衡量問題原因。

問題的起因是綜合性的,同樣的鑄(zhù)造質量問題具有反複性(xìng)。澆速不同;靜壓線砂芯的發氣方式要暢(chàng)通。澆(jiāo)注溫度高於開式(shì)線澆溫,末(mò)澆溫度在1380℃-1390℃,末澆溫度如果較低,鐵水結殼早,堵塞排氣道,氣體不能逸出,形(xíng)成氣孔。  缸(gāng)體主體芯(xīn)和蓋芯(xīn)是冷芯,優點是不變形。

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