氣孔也稱氣眼,是鑄件生產(chǎn)中最常見的缺陷之一。產(chǎn)生于鑄件內(nèi)部、表面或近表面,呈大小不等的圓形、長形及不規(guī)則形,有單個(gè)的,也有聚集成片的,孔壁光滑,顏色為白色,有時(shí)覆一層氧化皮。在長期實(shí)踐中我們根據(jù)形狀與生成原因不同一般稱之為氣孔、氣泡、針孔、氣疏松和氣縮孔。
鑄件缺陷種類繁多,產(chǎn)生缺陷的原因也十分復(fù)雜。它不僅與鑄型工藝有關(guān),而且還與鑄造合金的性制、合金的熔煉、造型材料的性能等一系列因素有關(guān)。因此,分析鑄件缺陷產(chǎn)生的原因時(shí),要從具體情況出發(fā),根據(jù)缺陷的特征、位置、采用的工藝和所用型砂等因素,進(jìn)行綜合分析,然后采取相應(yīng)的技術(shù)措施,防止和消除缺陷。而氣孔是鑄件中最常見的缺陷之一,解決好鑄件的氣孔問題對(duì)于鑄件質(zhì)量的提高有很大的意義。
鑄型中氣體來源
(1)行腔和型砂孔隙中原有的空氣受熱膨脹,通常在鑄鐵澆注溫度下體積也要增加四五倍;
(2)鑄型尤其是濕型存在較多的水分,在金屬液的熱作用下水分汽化和遷移,水由液態(tài)轉(zhuǎn)變成1360度的過熱蒸汽時(shí)體積膨脹達(dá)7000多倍;
(3)粘結(jié)劑,附加物和雜質(zhì)中有機(jī)物質(zhì)受熱,分解與燃燒,產(chǎn)生大量氣體;
(4)無機(jī)物受熱分解等也會(huì)產(chǎn)生許多氣體。此外,隨著金屬—鑄型界面作用進(jìn)行的還會(huì)有由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體;金屬凝固時(shí)也將放出氣體。
氣孔的分類及形成機(jī)理
1.析出性氣孔:液態(tài)金屬在冷卻凝固過程中,因氣體溶解度下降,析出的氣體來不及逸出而產(chǎn)生的氣孔稱為析出性氣孔。這類氣孔主要是氫氣孔和氮?dú)饪住?/p>
析出性氣孔通常分布在鑄件的整個(gè)斷面或冒口、熱節(jié)等溫度較高的區(qū)域。當(dāng)金屬含氣量較少時(shí),呈裂紋多角形狀;而含氣量較多時(shí),氣孔較大,呈團(tuán)球形。
防止和消除析出性氣體的方法:控制金屬液的含氣量,熔煉金屬時(shí),要盡量減少氣體元素溶入金屬液中,主要取決于所用原材料,合理的熔煉操作和合適的熔煉設(shè)備。
2.侵入性氣孔
將液態(tài)金屬澆入砂型時(shí),砂型或砂芯在金屬液的高溫作用下會(huì)產(chǎn)生大量氣體,隨著溫度的升高和氣體量的增加,金屬-鑄型界面處氣體的壓力不斷增大。當(dāng)界面上局部氣體的壓力高于外界阻力時(shí),氣體就會(huì)侵入液態(tài)金屬,在型壁上形成氣泡。氣泡形成后將脫離型壁,浮入型腔液態(tài)金屬中。當(dāng)氣泡來不及上浮逸出時(shí),就會(huì)在金屬中形成侵入性氣孔。
防止侵入性氣體的措施:防止侵入性氣孔應(yīng)主要從減小P氣,增加氣體進(jìn)入金屬業(yè)的阻力和使氣泡容易從金屬液中浮出等方面入手。
3.反應(yīng)性氣體
反應(yīng)性氣孔的成因尚無統(tǒng)一的說法,目前有氫,氮及CO引起的針孔的學(xué)說。
呋喃樹脂熱分解產(chǎn)生的熱皮下氣孔及防止:
產(chǎn)生:金屬液澆入型腔以后,型壁受熱,致使呋喃樹脂分解產(chǎn)生原子態(tài)的氮,氫量多分壓力高,N,H氣體混入鑄件表面,凝固后即產(chǎn)生熱皮下氣孔。
防止措施:呋喃樹脂粘結(jié)劑鑄型,對(duì)澆注溫度很敏感,小于1350度不會(huì)出現(xiàn)熱皮下氣孔,型腔各部分受熱程度不同也會(huì)在熱區(qū)產(chǎn)生熱皮下氣孔,所以澆注系統(tǒng)應(yīng)將金屬液分散引入型腔,使其熱場均勻,縮短充型金屬液流動(dòng)距離,不使型腔局部受熱過劇而使呋喃樹脂分解。