在这个阶段里,型腔内还存在着型腔壁,气体空间,金属液表面阻力三个相互作用的关系.随着金属液的注入,型腔空间逐渐减少,气体存在空间压力逐渐增大(浇注过程中经常发现,浇注到后期,从气眼或冒口中排出带有火苗的气体,发出呼呼的声音外窜),这时气体对型壁及金属液面同时有一个作用力,在这个作用下,如果型砂透气性能好,排气孔扎的多,冒口位置设计正确,气体就会在金属液的推挤下顺利排出!反之,如果剩余气体压力大于金属液表面的阻力,气体就会从某个点进入金属液!
在工厂的生产实践中,人们对气孔的叫法不一样。有的叫气眼、气泡、气窝,丛生气孔,划为一体统称为“气孔”.气孔是铸件常见的缺陷之一。在铸件废品中,气孔缺陷占很大比例,特别是在湿模砂铸造生产中,此类缺陷更为常见,有时会引起成批报废!球墨铸铁更为严重!气孔是在铸件成型过程中形成的,形成的原因比较复杂,有物理作用,也有化学作用,有时还是两者综合作用的产物!有些气孔的形成机理尚无统一认识,因为其形成的原因可能是多方面的!
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铸件在成型过程中,合金元素之间,合金元素与铸型之间,合金元素与熔渣之间,铁水与空气之间都会发生化学反应,有的则产生大量气体.热作用侵入的.高温液态金属浇入铸型后,在金属与铸型界面上发生强烈的热作用,在热作用下,铸型(芯)中的水分蒸发,粘结剂和各种附加物(煤粉、重油)燃烧和挥发而产生大量气体,同时原来型腔中和砂粒空隙中的气体也受热膨胀,随着温度的升高,这些气体的压力越来越大,部分气体一方面通过砂粒间隙以及通气道排出型(芯)之外;如果型腔排气不畅,型砂透气性能差,另一部分不易排出的气体,在型腔内足够大的气体压力作用下,就有可能侵入进金属液中,凝固时排不出来滞留在合金里,而形成气孔!
金属在固态情况下尤其是这样,那么由固体变成液体时,吸收和溶解气体的能力急剧的增加,金属液温度越高,气体溶解度越大。可以打个比喻,盐在冷水中10—12%就饱和了,但是在热水中可含20—30%.金属液过热度越高,溶化时间越长,金属吸收气体的量就越多(特别是用电炉冶炼操作不当时),含气量大的金属液浇注到砂型中后,金属液在冷却凝固过程中,气体就会重新析出,析出的气泡如果能从金属液中浮出液面散去,铸件就不会产生气孔!
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另外,析出气孔在浇注时有一个伴生现象,铸件浇注后,浇口中心部的收缩孔较小,深度较浅,当浇口快凝固时,反而从浇口心部倒冒出一点铁水,涨冒出的铁水表面光亮。以前的师傅称之为“倒浆”!其产生的真正原因有两点铁水氧化;铁水碳当量(CE)高,铸型紧实度高,铁水凝固过程中的石量化阶段,因石墨的生成和体积的膨胀(即石墨膨胀)而产生的现象!(浇口处储热量大,凝固慢)气体的来源各类铸造合金在熔炼及成型过程中,总要和气体相接触的,气体就会进入并以各种形式存在于合金中,气体来源是多方面的,归纳起来,主要来自以下几个方面:原材料带进的。
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这些气泡如果不能排出,铸件就会产生气孔!析出气孔严重的时候有一个特点,那就是整个铸件的任何断面上都布满着大小不一的孔洞,特别是铸件后凝固部位会形成蜂窝状气孔,而且是同一炉次铁水浇注的铸件大都有这种缺陷!1975年9月4日,河南省驻马店地区柴油机厂铸造车间,由于使用热处理车间的废旧气体渗碳罐等锈蚀严重的废物作回炉料,铸件出现了严重的析出气孔!195型柴油机机体废97件,废品率高,齿轮室盖废55件,废品率高,全炉整体废品率达74%,有的铸件连飞边毛刺上都有小气孔!