铸钢件气孔的成因及防治

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1、第17卷第1期河北工业大学成人教育学院学报Vol.17N0.12002年3月JournalofAdultEducationSchoolofHebeiUniversityofTechnologyMAR.2002铸钢件气孔的成因及防治王萍赵彦楼王莉王军(冶金分公司铸钢分厂齐齐哈尔市161042)摘要本文分析阐述了铸钢件中各种类型气孔的形成原因、存在部位，指出气孔的存在不仅是铸钢产品的主要缺陷之一，也是影响铸钢件质量的主要因素之一。并提出了防止产生气孔和消除修复气孔缺陷的办法。关键词气孔;铸钢;铸件d引言气孔是铸钢产品的主要缺陷之一，也是影响铸钢件质量的主要因素之一。我公司报废和返修

2、的铸件有60%以上是因为气孔问题。为此而承担的废品损失、焊修费用，使制造成本的增加每年高达60万元。气孔对铸件有多种不利影响，它能减小铸件有效截面积;降低其强度，裂纹状气孔和多角形气孔还会增加铸件的缺口敏感性，造成应力集中，成为断裂缺陷的裂纹源。此外，气孔还会降低铸件的抗拉强度和疲劳强度。即使气体没有形成气孔，而是溶解于铸件中，也会降低铸件的韧性。特别对于有工作压力要求的阀体、壳体等产品，气孔的存在会很大成度上降低其气密性，从而影响到产品质量和我公司的信誉。我公司生产的轧机辊道轴承座、本体等铸钢件。因工作时通循环冷却水，故不允许有气孔的存在。基于如上所述，针对公司铸钢件中的实际

3、情况，本文重点分析铸件气孔存在的部位及形成的原因。提出了一些解决和防止气孔缺陷的办法，并对已存在气孔的铸钢件进行了清除和修复，收到了明显的效果。1气孔缺陷的类型及形态描述1.1气孔与缩孔的区别:气孔与缩孔在外表上极为相似，易引起混淆。一般认为气孔内壁较光滑，因其不同成因，分布也有一定规律:缩孔内壁呈支状结晶的末梢状，往往发生于热节处和缩补不到位。缩孔形成原因是因为铸件臂薄、凝固快、补缩通道被枝晶封锁，冒口中钢液不能有效补缩所至。这种缩孔与多角状析出性气孔极为相似。1.2气孔的形态及类型:铸件中的气孔根据其气体来源分为浸入性气孔、析出性气孔和反映性气孔。这些气孔有圆球状、扁圆形和

4、不规则形状。针状气孔和缩松可认为是析出性气孔的一种变态形式。不同类型的气孔分布位置不同。一般来说，因钢水含气量大而产生的析出性气孔分布于铸件的厚大部位、热节处和冒口下等处，且分布密集，由于其分布的特点，这种缺陷往往难于消除和修复。因型砂干燥不良、含水量高而产生的侵入性气孔分布于铸件表面下一定深度的地方。这类气孔是由水蒸讫(H20)和金属液内的炭(C),合金元素以下金属液自身含有的气体，这种气体有的以原子状态存在(O)，有的以分子状态存在(C02,CO,H,0,02)发生化学反应后形成的。这种气体在钢液中能够稳定存在，由于没有及时上升排除，进收稿日期:2001-4-7王萍女196

5、2年生工程师第1期王萍等铸钢件气孔的成因及防治而形成气孔。带有皮下气孔的铸件可用消除后焊补的办法修复，但由于这种缺陷分布面积大，往往给清理修复工作带来很大麻烦，增加了铸件的成本。2气孔缺陷的形成原因:2.1工艺及设计方面的原因:芯头设计过小，排气不畅，气体进入型腔形成气孔。因为来自砂芯的气体没有通过芯头排除，而是富集于芯子周围的铸件中。另外，铸件本身形状扁薄，浇注位置低，直浇口不够高，金属液静压头小，气体不易外排而外界气体易进入金属液，就会形成气孔。2.2砂箱及附具方面的原因:箱带及箱壁距型壁过近，即吃砂量小，或一箱多件，相互太近，都会造成砂型太薄，妨碍气体流动，排气困难。如果

6、上箱太浅，金属液压头不够，也容易发生气孔。因为金属液对型壁与芯子的压力与金属液的内部静压力成正比，即与直浇口或冒口的高度成正比。如金属液的静压力小于型壁界面处气体对它的浸透压，气体就会进入型腔，形成侵入性气孔。2.3砂型、泥芯和造型方面的原因:砂型烘干层不够厚、含水量高或合箱后不能立即浇注，型腔返潮是铸件产生侵入性气孔的最主要原因。浇注时高温金属液进入型腔，使砂型内水份蒸发，产生大量水蒸汽。如这种水蒸气的压力大于金属液对型壁的压力，水蒸气就会进入型腔形成气孔。许多铸件的下箱大面积气孔其来源主要是未烘干的地坑砂型中水蒸汽。影响型腔气体压力的因素大致有如下几种:2.3.1造型材料的

7、透气性差。主要是砂粒太细，粒度分布不合理(分布于多个筛号)，型砂中旧砂比例过大，粘土用量大，混制不良等。2.3.2造型材料的发量大。这种气体大量的来自原砂和型砂填充物，原砂如现在大量使用的七。砂，虽然溃散性好，但其主要成分CaCO3(占80%)在高温下分解:CaC03—CaO+CO2产生CO:气体。填加物如煤粉、淀粉、油脂、树脂、糖浆等高温下都会产生大量气体，粘土在高温下也会分解出结晶水，这些来自造型材料的气体与金属液内的HZ,C,H2O等发生如下化学反应。CO:十Hz—CO十H2OC十CO