氣孔形成的原因及解決的措施

氣孔形成的原因及解決的措施（二）三、產(chǎn)生氣孔的原因前面敘述的是氣體的主要來源和部分形成氣孔的經(jīng)過。其實(shí)在具體生產(chǎn)作業(yè)過程中，形成氣孔的原因還很多，為了便于在實(shí)踐中直接操作應(yīng)用，把各工序在操作中易產(chǎn)生氣孔的具體因素歸納如下:（1）冶煉過程中，金屬液氧化，溶解有大量氣體。金屬液溶解的氣體量與所熔爐料的質(zhì)量，以及熔化設(shè)備，爐工操作技術(shù)有很大的關(guān)系。如爐料氧化，銹蝕嚴(yán)重，帶有油污和焦炭帶有水、雨、雪潮濕。熔化操作不當(dāng)，底焦太高，過熱區(qū)越大，鐵水氧化越嚴(yán)重，風(fēng)壓風(fēng)量太大，使金屬液大量吸氣而過分氧化。（2）澆注時(shí)或金屬液凝固過程中，由外界侵入的氣體。需要說明的是，由這種氣體形成的氣孔往往是單獨(dú)存在的，氣體來源型（芯）中的水分，附加材料燃燒揮發(fā)產(chǎn)生的氣體，澆注中金屬液形成渦流，將氣體旋入而產(chǎn)生的氣孔。由經(jīng)驗(yàn)可知這種氣孔大部呈梨形狀，如果梨形孔的尖部指向泥芯（圖1）,那么這種氣孔有可能是因芯子而造成的。如果尖部指向外型（圖2）,則有可能是因外型而造成的。如果通過氣孔形狀判斷不出氣體來源，就只有根據(jù)氣孔所在的位置來決定，如果氣孔在芯子附近，該氣孔則有可能是由芯子而造成的。如果發(fā)生在外型附近，這種氣體則有可能是由外型而造成的。但氣孔發(fā)生在中部就難以判斷了。在這種情況下，就必須從鑄造全部工藝過程來分析和判斷了。（實(shí)踐中常遇到這樣的情況，在分析廢品原因時(shí)，找到了一個(gè)認(rèn)為可能是產(chǎn)生廢品的原因，馬上就被自己又否認(rèn)掉，甚至找到幾個(gè)可能的原因，但又都被推翻，確定不下來?？梢姀U品分析的困難度。某工廠生產(chǎn)HT250汽車制動(dòng)鼓，造型工藝沒有改變，化學(xué)成分和以前的一樣，但是有一段時(shí)間生產(chǎn)出的鑄件卻白口，找不出真正原因，只能認(rèn)為可能是廢鋼中含有微量反石墨化元素。許昌一位老板，鑄造專業(yè)畢業(yè)二十多年了，現(xiàn)辦有兩個(gè)鑄造工廠，他說：下輩子說啥也不搞鑄造了，太難，正干的好好的，說出廢品就是一批，原因就不好找。）（3）所用的原砂過細(xì)。山西晉城一鑄造廠，因型砂過細(xì)，襯板上表面出現(xiàn)叢生氣孔，在不能及時(shí)更換型砂的情況下，只有采用多扎氣眼，型砂適當(dāng)干點(diǎn)的措施來解決。（4）型砂透氣性不好，含水分太大，或型砂中發(fā)氣物質(zhì)如煤粉及有機(jī)物太多或質(zhì)量不好；粘結(jié)劑及附加物用量太大；舂箱太緊，起模、修型時(shí)局部刷水過多，至使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生了大量的氣體而又不能順利排出。（5）砂型或砂芯子的烘烤時(shí)間短，烘烤溫度低，保溫時(shí)間短，型（芯）烘烤的不干，或外干內(nèi)濕沒有烘透（烘烤不透的型（芯）拉出烘干窯后，上面冒煙；用手指彈鑄型，是否烘透聲音不一樣）。（6）砂型或砂芯上的涂料質(zhì)量不好，涂料方法不正確（涂料過稀，涂量過大，厚深不均），涂后沒有烘干。（7）使用的芯撐或芯鐵不干凈，上面有銹或者潮濕。（8）澆注溫度太低，粘度大，鐵水中的氣體難以從鐵水中破殼逸出。（溫度高的鋼鐵水，倒入澆包后，就像開鍋一樣不停的翻花，表面結(jié)膜不易，或局部結(jié)膜又馬上被撕破，這樣金屬液中的氣體就易浮出液面而逸出。但是金屬液過熱溫度過高也不好，過高本身吸氣量就大，相對(duì)金屬液氧化程度大，而且易造成金屬液的二次氧化造碴，氧化物的親和聚集能力強(qiáng)，又易產(chǎn)生其它缺陷。金屬液合適澆注溫度的選擇，應(yīng)根據(jù)鑄件幾何形狀、鑄件體積大小、壁的厚薄，以及大平面的位置來靈活正確的選擇）□（9）澆注速度控制的不合理。沒有按“先快后慢”的澆注方法操作。“先快后慢”說起容易作到難?！跋瓤臁笨斓绞裁闯潭群?，“后慢”澆到什么程度慢才正確。這就需要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)鑄件的幾何形狀特點(diǎn)，結(jié)合鐵水溫度，靈活正確的控制澆注速度，特別是要掌握好鑄型快注滿時(shí)收流慢注的最佳時(shí)機(jī)。（10）出爐及澆注溫度太高，又沒有采取包內(nèi)鎮(zhèn)靜措施，即高溫出爐低溫澆注，沒有使金屬液內(nèi)的氣體及雜質(zhì)充分上浮排出。（11）砂型和芯的氣眼針孔直徑細(xì)、數(shù)量不足，或者通氣道被堵而排氣不暢；澆注系統(tǒng)或冒口排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)位置、數(shù)量、大小不合理，影響了氣體的排出。（12）沒有及時(shí)合理的引氣，致使氣體憋存在型腔內(nèi)沒有排出，沒有及時(shí)提醒澆注工收流慢注。（13）由尖角砂產(chǎn)生的侵入氣孔這種氣孔的產(chǎn)生有其特殊性，由于尖角砂產(chǎn)生的侵入氣孔通常與大氣相通，因而表面氧化。氣孔有時(shí)延伸至鑄件內(nèi)部深20—30mm,這種氣孔在鑄造各類金屬時(shí)均有發(fā)生。但金屬熔點(diǎn)愈高，尖角砂愈接近澆口，可能出現(xiàn)這種氣孔的機(jī)率愈多。型砂透氣性能差是產(chǎn)生這種氣孔的主要原因，型砂的透氣性能通常不及芯砂（常用干芯），因而在型腔中砂呈尖角狀處氣孔較多，所以稱之為尖角砂氣孔。對(duì)這種現(xiàn)象可作如下分析：金屬液填充鑄型向型（芯）砂的方向散熱。如圖3箭頭所示。在尖角砂處必然產(chǎn)生箭頭重疊的“熱量集聚”而產(chǎn)生“熱帶”。由于砂型中出現(xiàn)“熱帶”，伴隨著又產(chǎn)生兩種現(xiàn)象：（1）型砂或芯砂的發(fā)氣量因?yàn)闇囟扔叨?。尖角砂被金屬液大面積的包圍，其受熱量相對(duì)最多，溫度相對(duì)最高，因發(fā)氣潛力施放充分而所以發(fā)氣量最大；（2）型砂或芯子因溫度升高透氣性降低。這是因?yàn)闅怏w溫度升高之后，體積膨脹密謀降低。然而處于高溫況態(tài)下的型（芯）砂（SiO2）料，也隨著溫度的升高而體積膨脹，型（芯）砂物料都在受熱體積膨脹下相互擠壓，使砂粒間的孔隙更小，排氣效率更低。型（芯）砂受熱溫度與透氣性的關(guān)系如圖6所示。砂型（芯）的透氣性能與室溫（平時(shí)檢測(cè)型砂透氣性即是在室溫下測(cè)試的）相比降低了，但發(fā)氣量卻劇增，在這種狀態(tài)下，急劇膨脹的型腔氣體與水蒸氣必須利用扎氣眼（冒口）的方法引出。否則它們只能進(jìn)入金屬液而形成氣孔的一條途徑了。由于型（芯）砂的散熱條件較差，它們積累熱量固然慢，但一旦蓄熱就又不易散失，對(duì)鑄件的凝固將產(chǎn)生影響，延緩型砂“熱帶”附近鑄件的凝固與結(jié)殼時(shí)間，就為氣體侵入鑄件提供了條件。如圖5所示，［是人們?cè)谠煨瓦^程中常利用這個(gè)原理，澆注系統(tǒng)開設(shè)成熱冒口，或讓鑄件上部的冒口（如輪類）直徑大于鑄件厚度，部分壓在型砂上，把型砂加熱，延緩該部位金屬液的凝固時(shí)間，從而達(dá)到冒口充分的補(bǔ)縮作用］。由于氣體的侵入，又影響了金屬液的流動(dòng)，鑄件凝固緩慢的部位，不能充分及時(shí)得到其它部位（冒口）的補(bǔ)縮，則將產(chǎn)生縮孔，圖6冒口處的尖角砂受熱產(chǎn)生了大量的氣體，如果型砂的透氣性不好，氣體又不能從排氣道順利排出，就只能存留在該處的金屬液里，這時(shí)此處就像閘門一樣隔斷了冒口的有效補(bǔ)縮。氣體侵入后擴(kuò)大了縮孔體積，增加了補(bǔ)縮的困難度。像這種缺陷，嚴(yán)格地區(qū)分它是縮或是氣造成的孔就有一定困難。所以稱這種特殊的缺陷為“氣縮孔”或“尖角砂氣孔”。圖6所示，是河南林州某外資鑄造有限公司的一種鑄件，鑄件重2KG左右，常出尜角砂氣孔，廢品率很高。孔穴內(nèi)壁有的光潔，有的粗糙，或光潔的孔壁上有粗糙部，但顏色都發(fā)蘭。他們一直認(rèn)為是縮孔，單在補(bǔ)縮上采取措施，提高澆注溫度，加大內(nèi)澆口的數(shù)量，（即便是真對(duì)解決補(bǔ)縮，其措施也是不妥的，內(nèi)澆口開設(shè)的薄而長(zhǎng)）缺陷還是長(zhǎng)期得不到解決。其實(shí)真正要解決鑄件的這種缺陷，應(yīng)該從兩個(gè)方面著手，一是防止鐵水氧化；二是提高型砂的透氣性。（前者未詳細(xì)說明，后者得到大多數(shù)車間干部的認(rèn)可），說鐵水氧化是有依據(jù)的：（1）熔碴發(fā)黑，熔碴上面有很多較大的泡泡，熔碴很重，這些都可以說明熔碴中存在有很多氧化鐵。（2）前爐缸設(shè)計(jì)的比較小，原來的出風(fēng)孔設(shè)在前爐缸蓋上，這樣還能稍微改變從過橋吹出熱風(fēng)的方向，后來他們把前爐缸蓋上的孔堵住而出碴孔常開著，這樣就更錯(cuò)了。由于前爐缸設(shè)計(jì)的小，出碴孔與鐵水液面很近，從過橋吹出的高壓高溫風(fēng)（爐氣），正好常期吹到鐵水液面上，使鐵水不斷氧化。過去的老爐工師傅常說：“風(fēng)把鐵水吹白了?！庇矛F(xiàn)在的話就是“鐵水氧化”，由于鐵水表面覆蓋一層氧化膜，這樣的鐵水從表面上看發(fā)白發(fā)亮，似乎溫度很高，但流動(dòng)性差“不走路”。鐵水凝固前有翻花（氣體上浮網(wǎng)像,花紋開裂較多，老師傅稱為“魚鱗花”，這也是硅燒損量（硅含量較低）較大的表現(xiàn)。他們是爐后加硅，如果采用爐前孕育加硅的措施，效果要好的多，這樣即可補(bǔ)加了硅，又起到了脫氧作用。他們鑄件出現(xiàn)尖角砂氣孔的另一個(gè)原因是型砂質(zhì)量，應(yīng)從提高型砂的透氣性，流動(dòng)性和濕強(qiáng)度上著手。但是在解決這些問題上，他們存在著相關(guān)一連串的問題。由于他們的型砂重用次數(shù)多，舊砂用量大，新砂配入比例少，流水線上砂不夠，從外鑄造廠拉回舊砂補(bǔ)充，也不進(jìn)行除塵處理，所以型砂中含灰（塵）量很大。由于苦砂和灰（塵）含量大，要想使這樣的型砂達(dá)到一定的濕強(qiáng)度，就必須多加粘結(jié)劑（膨潤(rùn)土）和水，二者重疊起來，所以型砂的含水量偏高，透氣性能差，流動(dòng)性差。說他們型砂的透氣性能差，流動(dòng)性不好是有依據(jù)的，約兩公斤重的鑄件，除有上述尖角砂氣孔外，在鑄件表面還曾多次出現(xiàn)碎點(diǎn)狀粗糙峰，嚴(yán)重影響鑄件的外觀質(zhì)量。我們知道，型砂的流動(dòng)性，指的是造型材料在外力作用下，發(fā)生質(zhì)點(diǎn)間“相互滑動(dòng)”的能力。造型材料的流動(dòng)性愈好，舂型越容易緊實(shí)，造型、制芯時(shí)花費(fèi)的時(shí)間和力量愈少，因而愈能降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高流動(dòng)性與濕度又是一對(duì)矛盾勞動(dòng)生產(chǎn)率。由于灰塵、粘結(jié)合劑、水的大量存在（），質(zhì)點(diǎn)間相互滑動(dòng)的阻力大，造型操作中在同樣勞動(dòng)強(qiáng)度和工作時(shí)間下，鑄型的均勻堅(jiān)實(shí)度就差，型腔表面看似光滑，但在光滑面之下確存在有不