专注钢丸行业45

全国服务咨询热线:
13668643066
您所在位置:
首页
>
新闻中心

详细信息Detail

铸铁件气孔的成因与防止措施

时间:2019-11-27 10:51:40

大亚云商,工业品综合服务商。

——提供整体集成和优化的一站式解决方案。

大亚云商是大亚金属全资子公司,将依托于大亚金属多年来形成的产品、品牌、渠道、人力资源等多方面的优势,根据多年服务客户的经验,服务于中小客户的特定需求,研制和开发特定的产品去帮助特定客户,以实现降低成本、提高效率、保障安全、改善环境的需求。

山东大亚云商工业工程有限公司,旗下注册品牌TAAunite优而特,将面向广大铸造用户主推高性价比铸造辅助材料。


摘要:本文通过对气孔的形成机理以及气孔产生的原因进行分析,对树脂砂铸件如何控制气孔的产生提出了控制措施,以此减少气孔废品率
关键词:气孔发气量温度浇注速度
引言

气孔是铸造生产中最常见的缺陷之一。在铸件的废品中,气孔占的比例很大据近年来的质量统计,由气孔导致的铸件品占废品总数的1/3左右,是值得认真对待的问题。如本公司生产GE公司的歧管产品,因其结构上的特殊性是壁薄(8mm左右),二是孤立热节多,表现出的主要缺陷是表面气孔与热节上的缩孔。如能有效解决气孔的产生,将会大幅减少废品数量,提高成品率。

1.气孔的类型

铸件中的气孔有各种各样的类型,其产生原因也各不相同,大致可分成为三类,即侵入性气孔、析出性气孔和反应性气孔。

(1)侵入性气孔

由于在浇注过程中金属液与型、芯的热作用,使型芯中的挥发物(如粘接剂附加物、水分等)挥发生成的气体以及型腔内原有的空气侵入金属液内部所产生的气孔,叫侵入性气孔。侵入的气体一般是水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物等。

(2)析出性气孔

溶解于金属液中的气体,在冷却和凝固的过程中,由于溶解度降低而析出所形成的气孔,叫析出性气孔。如金属铁、铝、铜均属于这类金属。而这种气孔中的气体主要是氢、氮,因为氢、氮在金属液中有较大的溶解度,而在金属凝固时溶解度又大大降低,于是就可能在金属中形成析出性气孔。

(3)反应性气孔反应性气孔是液态金属的某些成分之间或金属液与铸型之间发生化学反应产生的气体所造成的气孔.
2.气孔的形成分析

铸件产生气孔的因素是很复杂的,气孔的形成可能带有侵入性质,也可能带有析出性质。例如:球铁件的皮下气孔往是由金属液和型、芯直接的热作用或化学反应所产生的气体或者是由溶解在金属液中的气体,在凝固时析出所造成的,找出气孔真因是非常有必要的,但也是很困难的。

铁液注入型腔后与型、芯产生剧烈的热作用由于水分的蒸发以及有机物的燃烧和挥发,形成了大量的气体,随着气体量的增加和气体温度的升高,使气体压力陡然增大。部分气体通过透气的型、芯或者气道逸出,使型腔表层处的气体的剩余压力下降,但如果砂型透气性不好或者气道不畅,一部分气体就可能进入铁液中,并随金属液的流动或上浮到铸件的其他地方,如果金属液凝固过程中气体不能上浮逸出,就会在金属液中或表面形成气孔(气泡)即所谓的侵入性气孔。但从气孔的形成过程可知,气体侵入金属时的压力必须大于阻止气体侵入的各种阻力,气体才会侵入。(其阻力表现为:一是金属液的静压力P二是气体进入金属液体的阻力P,如金属液的粘度,表面张力等,以及型腔中气体的压力。)

在浇注过程中,型、芯产生的气体压力与金属液的静压力都是变化的、对树脂砂型、芯而言,发气快、发气量大是显而见的,气体压力很快就达到最大值如砂型透气性不好,气道不畅,就极易产生侵入性气孔。即型芯产生的气体压力大于金属液的静压力以及金属液自身的阻力而入金属液内部。如果能迅速增加金属液的静压力,使金属液压力始终大于型、芯气体产生的压力,则会使侵入性气孔的产生大大减少或者消除,而要迅速增加金属液的压力的方法只能是快速浇注或者增加上箱高度,这就是强调树脂砂型腔要快速浇注的主要原因。

铸件中有些气孔与侵入性气孔和析出性气孔不同,是由于金属液与铸型之间、金属液与渣之间、金属液内部某些元素之间,发生了某些化学反应所产生的气体造成的,这种气孔往往产生于铸件表面皮下,形成皮下气孔。如铁液与熔渣之间某些化学反应引起的气孔,称之为铁一渣反气孔,这些反应主要是熔渣中含有的自由氧化物与铁液中的碳作用,生成一氧化碳气体。化学反应式FeO+C→Fe+CO

暴露在空气中高温铁液,极易吸气和氧化,形成一层氧化膜,氧化膜随铁液流动进入型腔形成渣。铁液与铁液包中低熔点耐火材料(如黏土)作用产生极易流动的渣,这种渣粘度低、活度大叫富氧化亚铁渣,这种渣与铁液作用很可能产生气孔。重视修包耐火材料的使用和铁液包的烘干是很有必要的。另据介绍,由于氧化和化学作用产生的铁液包表面渣,很容易导致铁一渣反应气孔。尤其是当铁液中的硫化锰含量偏高时,更容易在铸件的上表面产生皮下气孔,其形状不规则、大小参差不齐、孔径一般不超过10mm这种缺陷往往发生在一包浇注的最后几个铸件,经电镜和能谱分析检测,发现靠近气孔的部位,有大量的硫化锰偏析,可见这种缺陷是渣中硫化锰含量过高造成的。如浇注温度低、金属中的硫、锰含量高,更容易出现这种气孔。


气孔产生的过程是一个物理化学反应过程,其成因有时是单一的,但有时是复杂的,可能是多种因素影响的结果,就目前我们用树脂砂工艺生产的灰铸铁、球墨铸铁件,气孔的形成也是复杂多的。从外观形貌上看,大的气孔(0mm)很少见,而小而分散的气孔(<10mm)却常有发生(如图2所示)。大气孔的形成很明显,多是型、芯气道不畅,气体不能顺利排出所致的侵入性气孔浇注过程会发现有气呛现象。少而分散的小气孔(多在3~7,直径<10mm)却不好发现,铸件气孔往往在两抛以后才显露处来,这种气孔多应是反应性气孔或者是析出性气孔,即铁液内部的气体在排出铁液时受到表面氧化膜的阻碍而形成了表面气孔。显然,延长或者推迟氧化膜的形成,就有利于排出铁液内部的气体,减少或消除形成气孔缺陷。反之,降低浇注速度则会延长铁液与空气间的接触时间,加重氧化膜的形成,则不利于铁液内部气体的排除,而浇注温度过低铁液粘稠度增加,气体排除的阻力加大,也利于气体的排除。日常的实践也证明加快浇注速度、提高浇注温度(特别是薄壁件)是解决表面气孔的有效措施。总之,要防止气孔的产生,排除铁液内部的气体(不论是侵入的气体还是反应析出的气体)比排除型腔铁液面上方的气体和排型芯砂内部的气体更为重要。
3.气孔的防止
要减少或避免气孔的产生,就应从以下几方面着手:
(1)尽量减少造型材料的发气量。例如在保证使用强度的条件下尽可能降低树脂和固化剂的加入量。
(2)上过涂料的型、芯一定要充分烘干,避免水分的蒸发,醇基涂料点燃后还要用喷枪烘于。
(3)控制型芯的发气速度,增加型芯的透气性,树脂砂发气快,发气量大但好的一点是树脂砂自身具有良好的透气性(透气率通常在400以上),合理的放置气绳保证气道畅通,使气体逸出型外。
(4)快速浇注,迅速增加金属液的静压力。对于树脂砂型铸件,通常1吨以内的铸件都应在50s以内浇注完成,铸件浇注速度可参照表1选取(薄壁件取下值,壁厚件取上值,可适当放慢)
(5)提高浇注温度

金属液内侵入气体也并非全会在铸件中形成气孔,这还要看在金属液凝固过程中气体能否快速逸出,并离开铁液表面,如能则不会形成气孔。侵入的气体能否上浮逸出决定于金属液的性能、冷却速度铸件厚薄和形状等因素。在液相区气泡上浮情况与金属液的粘度有关,而粘度决定于金属液的温度和化学成分。提高浇注温度,金属液粘度降低结壳慢,侵入气体容易上浮逸出。这就是提倡高温浇注,减少气孔产生的道理所在。

(6)要有合理的浇冒口系统

浇冒系统的设置首先要保证铁液充型平稳不产生紊流、飞溅,避免铁液在充型过程中裹入气体,还要注意上表面的铁液不要氧化、结壳过早,有利于气体的选出。底注式浇注系统铁液充型平稳,但温度自而上逐渐降低,上表面容易结膜不利于铁液内生气体的逸出。应考虑底注和顶注相结合的浇注工艺,增大上表面铁液温度和活度,使气体能充分逸出。


  • 山东大亚云商工业工程技术有限公司
  • 联系热线:13668643066
  • 联系电话:0533-6888345
  • 地址:淄博市周村区萌水镇中心大街288号
  • 传真:0533-6888897
  • 邮箱:dyys@taa.net.cn
扫一扫关注微信
Top