氣孔

鑄造氣孔及其消除方法

1.前言

鑄件缺陷種類繁多，產生缺陷的原因也十分複雜。它不僅與鑄型工藝有關，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。因此，分析鑄件缺陷產生的原因時，要從具體情況出發，根據缺陷的特徵、位置、採用的工藝和所用型砂等因素，進行綜合分析，然後採取相應的技術措施，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於鑄件質量的提高有很大的意義。

2.鑄造氣孔的分類及消除方法

2.1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，水由液態轉變成1360度的過熱蒸汽時體積膨脹達7000多倍；

（3）粘結劑，附加物和雜質中有機物質受熱，分解與燃燒，產生大量氣體；

（4）無機物受熱分解等也會產生許多氣體。此外，隨著金屬—鑄型界面作用進行的還會有由化學反應產生的氣體；金屬凝固時也將放出氣體。

2.2氣孔的分類及形成機理

1.析出性氣孔：液態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生的氣孔稱為析出性氣孔。這類氣孔主要是氫氣孔和氮氣孔。

高溫下溶解在液態金屬中氣體的析出方式有：

·擴散析出；

·形成化合物析出；

·聚集成氣泡析出。

後者析出過程為：

·形核

·長大

·上浮

析出性氣孔通常分佈在鑄件的整個斷面或冒口、熱節等溫度較高的區域。當金屬含氣量較少時，呈裂紋多角形狀；而含氣量較多時，氣孔較大，呈團球形。

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，要盡量減少氣體元素溶入金屬液中，主要取決於所用原材料，合理的熔煉操作和合適的熔煉設備。

2.侵入性氣孔

將液態金屬澆入砂型時，砂型或砂芯在金屬液的高溫作用下會產生大量氣體，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。當界面上局部氣體的壓力高於外界阻力時，氣體就會侵入液態金屬，在型壁上形成氣泡。氣泡形成后將脫離型壁，浮入型腔液態金屬中。當氣泡來不及上浮逸出時，就會在金屬中形成侵入性氣孔。

侵入性氣體產生條件：P氣>（P靜+P阻+P腔）

侵入性氣孔的特徵是數量較少、體積較大、孔壁光滑、表面有氧化色，常出現在鑄件表層或近表層。形狀多呈梨形、橢圓形或圓形，梨尖一般指向氣體侵入方向。侵入的氣體一般是水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳、氫、氮和碳氫化合物等。

防止侵入性氣體的措施：防止侵入性氣孔應主要從減小P氣，增加氣體進入金屬業的阻力和使氣泡容易從金屬液中浮出等方面入手。

（1）減少砂型（芯）在澆注時的發氣量。

（2）使澆注時產生的氣體容易從砂型中排出。例如保證砂型有必須的透氣性，多扎出氣孔，使用薄壁或空心和中間填焦炭的砂芯，避免大平面在水平澆注位置，設置出氣口，適當的提高澆注溫度和注意引氣等。

（3）提高氣體進入金屬液的阻力。例如保證直澆道有所需的高度和金屬液在型內的上升速度，在砂芯（型）表面實用塗料以減小砂型（芯）表面孔隙等。

3.反應性氣體

反應性氣孔的成因尚無統一的說法，目前有氫，氮及CO引起的針孔的學說。

呋喃樹脂熱分解產生的熱皮下氣孔及防止：

產生：金屬液澆入型腔以後，型壁受熱，致使呋喃樹脂分解產生原子態的氮，氫量多分壓力高，N，H氣體混入鑄件表面，凝固后即產生熱皮下氣孔。

防止措施：呋喃樹脂粘結劑鑄型，對澆注溫度很敏感，小於1350度不會出現熱皮下氣孔，型腔各部分受熱程度不同也會在熱區產生熱皮下氣孔，所以澆注系統應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距離，不使型腔局部受熱過劇而使呋喃樹脂分解。

呋喃樹脂粘結劑，有它的優點也有它易分解產生氣體使鑄件出現氣孔的缺點，只要正確掌握它的特性，加以適當的措施可以避免和防止。

湯森

2011-10-19