铸件气孔缺陷的原因及解决办法

皮下气孔大多数情况下是由多个直径为1-3mm的小气孔,成串横列于铸件表面以下1-3mm处。气孔内壁光滑,呈均匀分布在铸件上表面或远离内浇道的部位,但在铸件侧面和底部也偶尔存在。一般为圆球形、团球形、泪滴形、长针形。在铸态时,皮下气孔不易被发现;但是,铸件经热处理后,或是经机械加工后则显露。 
 
铸件气孔
 
形成的原因以及防治措施
 
1、控制铁液质量 
 
(1)控制残留铝量
 
湿型球墨铸铁件的危险残留铝量为0.03%-0.05%,此时会出现皮下气孔,小于0.03%时,一般不会出现。在不影响金相组织的前提下,浇注前添加0.2%以上的铝,就可以消除皮下气孔。但是铸铁中的铝主要来自孕育剂,湿型孕育的球墨铸铁件,在铁液中加入过多的硅铁孕育剂时,则是铸件产生皮下气孔的原因之一。
 
(2)控制钛量
 
铸铁中残留铝和残留钛都有时,过量的残留钛会使铸铁产生严重的皮下气孔。球墨铸铁件残留铝量小于0.03%时,一般不出现皮下气孔,若此时残留钛含量超过0.01%时,则会产生皮下气孔。钛铝共同作用下,加剧界面水气还原,使得界面铁液含氢量更高,更易形成皮下气孔。残留钛主要来自熔炼炉料生铁锭,应注意生铁锭的含钛量,含钛量高的与低的搭配使用,控制钛量。
 
(3)减少硫含量
 
锰、硫 对于湿型球墨铸铁件,从防止皮下气孔的角度来讲,硫元素是有害元素。当硫元素含量超过0.094%时容易产生皮下气孔,硫含量越高,出现缺陷的情况越严重。除此之外,产生的H2S可能会使缺陷更加严重。球化处理之后产生的氧化物、硫化物渣,清理干净。否则产生在界面处产生H2S气体也会形成皮下气孔,这种皮下气孔周围的石墨球化不良。
 
(4)添加稀土元素
 
加入稀土元素能够脱氧、脱硫,提高铸铁液态的表面张力,能够有效的防止皮下气孔的产生。球墨铸铁一般用稀土镁硅铁合金做球化剂,浇注前铁液中加碲(Te)0.002%(20ppm),加入量很少就可以起到明显的效果。
 
(5)控制浇注温度
 
为防止球墨铸铁件产生皮下气孔,选择正确的浇注温度,避免落入危险的浇注温度范围(危险浇注温度1310℃-1250℃)。
 
(6)控制铁液原始含氢量
 
实践证明当铁液含氢量到4-5ppm,此时易产生皮下气孔,一般原始铁液含氢量控制在2-2.5ppm以下,开炉后1.5-3.5小时内,含氢量较高不适宜浇注。 
 
2、铸型因素的控制 
 
(1)控制型砂含水量
 
湿型型砂的水分、死粘土和附加物 水分应少于5%,当水分从4.5%到6.5%时,球墨铸铁的皮下气孔出现的几率会增加7-10倍。在砂型中添加煤粉(4%-6%)、赤铁矿粉(2%)、二氟化铵(2%-2.5%)等各种附加物都有利于防止皮下气孔。
 
(2)型砂温度
 
流水线生产时,对于皮下气孔非常敏感的球墨铸铁,不能用冒热气温度超过35℃的热砂造型,否则极易在铸件过热部位出现皮下气孔,不解决热型砂造型问题,其他防治措施的效果不理想。因此在砂处理系统设计上旧砂回用的砂冷却装置,容量足够的贮砂斗等设备设施,工艺上定时添加新砂及合理的湿型型砂壁厚度等,保证生产制造时不出现热型砂造型的问题。
 
(3)型腔表面抖敷熔剂粉
 
常用的熔剂粉是冰晶石粉或者氟化钠粉,据有关统计,抖敷的氟化钠粉的同不抖敷的相比较,可使球墨铸铁皮下气孔产生的缺陷由25%降至5%,有利的减少皮下气孔。 
 
(4)型砂中加入适量煤粉
 
型砂加入煤粉4-5%浇注时煤粉在金属铸型界面形成还原性气膜,不仅可以防治铸件粘砂,而且可能抵制了界面水气的反应,也是防止皮下气孔。另外也可以加入沥青2%或木屑粉2%-3%来防止皮下气孔。
 
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