铸造工艺常见的缺陷及质量控制措施

任宏宇

【关键词】：铸造工艺；常见缺陷；质量控制

引言

随着科技高速发展，对铸件的质量要求越来越高，铸件的检验方法也不同。同时从满足生产和客户的要求出发，铸件质量应包括：外观质量、内在质量、使用质量。而铸件外观质量显得尤为重要。其中以铸造缺陷当用时发现避免，因为铸造缺陷，是导致铸件性能低下，使用寿命短，失效和报废的重要原因。

1、铸造工艺问题的特点

1.1系统性

铸造工艺问题本质上是矛盾的存在。根本原因是问题出现的直接矛盾，该原因的作用又是几个次级原因共同作用的成果，而次级原因是问题出现的间接矛盾，每个次级原因也会受到一个或多个因素的影响。根本原因与次级原因之间或直接矛盾与间接矛盾之间，以及次级原因或直接矛盾与影响因素之间，均以因果关系相连，构成一个呈树枝状的有机全体即体系。

1.2多要素性

很多参考文献对各种铸造缺点及其构成机理进行了研讨，并对各种缺点的影响因素和避免办法予以分类和概括。研讨成果阐明铸造缺陷都由一个根本原因所导致，还受到一些有关因素的影响；这些因素自身又构成次级原因，相同也受到一些其它因素的影响。改动某些因素则可改动次级原因和根本原因的状况，进而影响、操控铸造缺陷的发生。这些因素和影响的相应因素一起，其相互间还存在必定作用，其作用强度关于不一样铸件还不完全相同。因而，这些要素间将存在必定的矛盾，处理铸造技术疑问则有必要消除矛盾或削弱其不良作用。

1.3开放性

铸造缺点尽管呈现于铸件内，但其构成却与周围的环境条件有关。铸造技术中存在多个矛盾，有的是铸件内的矛盾，而有的则是铸件与环境之间的矛盾。铸件自身和环境构成两个小体系，其不只是内部存在作用，并且其间也存在相互作用，其作用形式为能量交换，使铸造技术问题表现出必定的开放性。因而，处理铸造技术问题不只要着眼于铸件自身，还需思考其周围环境条件的影响。

综上所述，铸造技术问题是存在矛盾的复杂技术问题。处理此问题并改善铸造技术则须以减少铸造缺陷为目标，从全体观念入手，使用体系思维及办法，精确知道问题的成因并分析矛盾，然后进行铸造技术进一步优化，方能消除或减少铸造缺陷对铸件的影响，提高铸件质量和成品率。

2、铸造工艺常见的缺陷及质量控制措施

2.1气孔

2.1.1特征描述

在铸件内部和铸件表面上经常看到一些大小不等的光滑孔洞，这些就是气孔，不同的气孔，由于其成因和来源的不同，因此导致了表现形式有各种各样。如常见的侵入性气孔、析出性气孔以及皮下气孔等。

2.1.2出现气孔的原因分析

出现气孔的原因有很多，例如炉料不干或含氧化物、杂质多；浇注工具或炉前添加剂未烘干；型砂含水过多或起模和修型时刷水过多；型芯烘干不充分或型芯通气孔被堵塞；浇注温度过低或浇注速度太快等。

2.1.3质量控制措施

针对侵入性气孔尽快控制型砂或芯砂中发气物质的含量，减少发气量，而且要降低湿型砂的含水量，造型与修模时不能过多的和水，保证砂芯的干燥；析出性气孔多而分散，一般情况下，对于同批浇注的铸件其表面常常会发现有析出性气孔。铸造炉料要保证洁净干燥，对于含气量较多的炉料严禁使用，同时保证添加剂的干燥；对皮下气孔的预防控制，包括适当提高浇注温度，减少各种添加剂的加入剂量，尽量减少浇注时间；孕育剂的加入量最好控制在（质量分数）0.4%～0.6%，孕育剂含Al量不宜超过1.5%；防止铁液氧化，适当补加接力焦，严格控制进风量；在保证球化的前提下，尽量减少球化剂的加入量；浇注时在铁液表面覆盖冰晶石粉，防止铁液氧化。

2.2砂眼、渣孔

2.2.1特征描述

材料的缺陷处内部或表面往往会充塞着型（芯）砂的小孔，这就是我们所谓的砂眼。如果是缺陷形状呈现出不规则性，且缺陷内部填充着夹杂物，这就称为渣孔。

2.2.2出现砂眼、渣孔的原因分析

型砂的强度过低、或者是砂型和型芯不够结实、合箱时砂型出现了局部破坏、浇注系统不合理，内浇口方向不对，金属液冲坏了砂型；合型时型腔或浇口内散砂未清理干净

2.2.3砂眼、渣孔的质量控制措施

砂眼的防止措施：第一、尽量提高型砂的强度以及砂型的结实度，紧实度，减少砂芯的毛刺，从而防止出现冲砂的现象。第二、合型前将型腔和砂芯表面的浮砂清理干净，并抓紧时间浇注。第三、设计科学有效的浇注程序，严格避免铁液对型壁过大的冲刷力。渣孔的质量控制措施：第一、防止铁液氧化，严格控制球化剂，孕育剂的加入量，球铁采用随流孕育一定要慎重。第二、设计科学有效的浇注程序，在浇注过程中安置滤网片，尽量提高滤网片的档渣能力，浇注过程中不能间断。第三、对二次渣要严格控制铁液的残余含镁量。降低原铁液含硫量，并提高处理温度与浇注温度，适当提高球化剂的稀土含量，降低材料中镁的含量。

2.3缩孔、缩松

2.3.1特征描述

在铸件较为厚实的断面处或者是轴心处常常会由于凝固而出现一些表面粗糙的孔洞，而且这些孔洞有些会带有树枝状的结晶，这些孔洞中较大而且较为密集的称为缩孔，较小而又分散的孔洞称为缩松。

2.3.2出现缩孔、缩松缺陷的原因分析

一旦金属液遇冷凝固时，这个过程中产生的液态收缩和凝固收缩是远远超过于固态收缩的，而且铸件表面最后凝固的地方往往很难得到应有的金属液。

2.3.3缩孔、缩松缺陷的质量控制措施

第一、不同的铸件，壁厚不同，相应的化学成分不同，尽量控制好镁的含量；第二、设计科学的浇注系统，适当降低浇注的温度，尽量使得铸件表面各处都能得到充分补缩；第三、严格控制好炉前孕育剂的含量，一般情况下，0.3%～0.5%的含量较佳；第四、避免铁液氧化。

2.4裂纹

2.4.1裂纹特征描述

浇注好的铸件表面一般都弯曲的裂纹。裂纹分热裂和冷裂两种。热裂的裂口形状不规则，端口表面的颜色往往呈现出深黑色，氧化现象较为明显，且较为曲折。而冷裂的裂口和热裂弯曲不同，裂口比较直，形状较为规则，且铸件断口表面的氧化现象比较轻微，发出金属光泽。

2.4.2产生裂纹的原因分析

铸件遇冷凝固收缩，在这个过程中会产生内部应力，一旦应力大于材料的屈服极限，铸件救出出现裂纹现象。

2.4.3预防裂纹的质量控制措施

第一、铁液的化学成分必须要控制好。其中硫的含量能够影响“热脆性”的产生，在灰铸铁中，W（S）的含量不能低于0.11%，但是也不能太高，过高的话会影响孕育效果。磷的含量是影响铸件发生“冷脆性”的因素，进而产生冷裂缺陷，所以，灰铸铁中W（P）最好低于0.13%；第二、控制铸件各个部位的冷却速度，防止局部产生过热现象；第三、当进行完浇注以后，不能过早的开型，只有当型内铸件的温度低于550℃时，才能够开型；第四、尽量改变铸件的结构，避免发生应力集中现象。

结语

铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械工业重要的基础工艺。铸件的合格率和缺陷铸件的修复率是制约我国铸造工业的瓶颈。因此，对常见铸造缺陷产生原因进行分析研究，并提出避免缺陷的质量控制措施，对提高铸造企业产品质量，提高我国机械化水平具有重大意义。

参考文献

[1]韩恒恒.铝合金压铸件缺陷分析及对策和压铸技术新发展[J].机电技术，2014（06）.

[2]吴学东，王均盛，刘峰，杨刚.铸造工艺问题的特点及工艺优化[J].热加工工艺，2013，07：71-74.