缩松与缩孔相关知识

铸件缩孔、缩松产生的原因

1、铸件结构方面的原因

由于铸件断面过厚，造成补缩不良形成缩孔。铸件壁厚不均匀，在壁厚部分热节处产生缩孔或缩松。

由于铸孔直径太小形成铸孔的砂芯被高温金属液加热后，长期处于高温状态，降低了铸孔表面金属的凝固速度，同时，砂芯为气体或大气压提供了通道，导致了孔壁产生缩孔和缩松。

铸件的凹角圆角半径太小，使尖角处型砂传热能力降低，凹角处凝固速度下降，同时由于尖角处型砂受热作用强，发气压力大，析出的气体可向未凝固的金属液渗入，导致铸件产生气缩孔。

2、熔炼方面的原因

液体金属的含气量太高，导致在铸件冷却过程中以气泡形式析出，阻止邻近的液体金属向该处流动进行补缩，产生缩孔或缩松。

当灰铸铁碳当量太低时，将使铁水凝固时共晶石墨析出量减少，降低了石墨化膨胀的作用，使凝固收缩增加，同时也降低铁水的流动性。认而降低铁水的自补缩能力，使铸件容易产生缩孔或缩松。

当铁水含磷量或含硫量偏高时，磷是扩大凝固温度范围的元素，同时形成大量的低熔点磷共晶，凝固时减少了补缩能力。硫是阻碍石墨化的元素，硫还能降低铁水的流动性。同时，铁水氧化严重，也降低液体金属的流动性，使铸件产生缩孔或缩松。

孕育铸铁或球墨铸铁在浇注前用硅铁等孕育剂进行孕育处理时，如果孕育不良，将导致铁水凝固时析出大量的渗碳体，从而使凝固收缩增加，产生缩孔或缩松。

3、工艺设计的原因

（1）浇注系统设计不合理浇注系统设计与铸件的凝固原则相矛盾时，可能会导致铸件产生缩孔或缩松。主要表现为浇注位置不合适，不利于顺序凝固，内浇口的位置及尺寸不正确。对于灰铸铁和球墨铸铁，如果将内浇口开在铸件厚壁处，同时内浇口尺寸较厚，浇注后，内浇口则长时间处于液体状态。在铁水凝固发生石墨化膨胀的作用下，铁水会经内浇口倒流回直浇道，从而使铸件产生缩孔和缩松。

（2）冒口设计不合理冒口位置、数量、尺寸及冒口颈尺寸未能促进铸件顺序凝固，都可能导致铸件产生缩孔和缩松。如果在暗冒口顶部未放置出气冒口，或冷铁使用不当，也会导致铸件产生缩孔和缩松。

（3）型砂、芯砂方面的原因型砂（芯砂）的耐火度及高温强度太低，热变形量太大。当在金属液的静压力或石墨化膨胀力的作用下，型壁或芯壁会产生移动。使铸件实际需要的补缩量增加或在膨胀部位出现新的热节，导致铸件产生缩孔和缩松。这种现象对大中型铸件是很敏感的。另外，如果型砂中水分含量太高，将使型壁表面的干燥层厚度减少和水分凝聚区的水分增加，范围扩大，从而使型壁的移动能力增加，导致缩孔及缩松的产生。

（4）浇注方面的原因浇注温度太高，使液态金属的液态收缩量增加；太低时，又会降低冒口的补缩能力，特别是采用底注式浇注系统时更明显，铸件往

往在下部产生缩孔和缩松。当冒口没有浇满或对大中型铸件没有用金属液对明冒口进行补浇时，这将降低冒口的补缩能力，引起铸件产生缩孔或缩松。

铸件的缩孔和缩松的特征

铸件形成后，在最后凝固部位，由于收缩出现的集中孔洞称为缩孔，分散而细小的孔洞称为缩松。缩孔和缩松通常发生在铸件内部。

由于缩孔、缩松的存在，将减少铸件的有效承载截面积，甚至造成应力集中而大大降低铸件的物理和力学性能。由于铸件的连续性被破坏，使铸件的气密性、抗蚀性等性能显著降低；加工后铸件表面的粗糙度提高。所以，缩孔和缩松是铸件的主要缺陷之一，应予以防止。

金属在凝固过程中，当液态收缩与凝固收缩之和大于固态收缩时，就有可能在铸件内部留下孔洞。由于金属性质和凝固条件的不同引起的缩孔、缩松类缺陷常有以下几种形式：

1、缩孔

缩孔的孔洞大而集中，缩孔的形状不规则，孔壁粗糙。缩孔有出现在铸件外部和铸件内部两种，分别称为外缩孔和内缩孔。

外缩孔是指因金属液的凝固收缩而在铸件的外部或顶部形成的缩孔，一般在铸件上部呈漏斗状。当铸件壁厚很厚时，有时出现在侧面或凹角处。根据铸件的形状有所不同，漏斗状的下端有的较浅，有的一直深到铸件的内部。一般来说，产生外缩孔的铸件其内部是致密的。

内缩孔是铸件凝固收缩时，在铸件内部产生的缩孔。内缩孔呈不规则的粗糙孔壁，并且有凝固时产生的树枝状晶，一般为暗黑色或褐色。内缩孔不限于铸件内部，有时在壁厚急变的拐弯处产生内缩孔，与表面相近，这时，内缩孔与外缩孔就难以区别了。

2、缩松

缩松是铸件断面上出现的分散而细小的缩孔，有时借助放大镜才能发现。铸件有缩松缺陷的部位，在气密性试验时，可能产生渗漏。缩松的孔洞多而小，似海绵状，常出现在铸件最后凝固的部位，如在缩孔的下方或铸件截面的中央（轴线缩松）。

当铸件呈同时凝固时，特别是糊状凝固的金属（如球墨铸铁等），容易生成分散的孔洞，即缩松。

铸件质量检验

生产中由于认识水平和生产条件的限制，铸件出现这种或那种缺陷是完全可能的。铸件的质量是否符合技术条件所规定的要求，必须通过检验才能评定。铸件质量检验是根据用户要求和图样技术条件等有关协议的规定，用目测、量具、仪表或其他手段检验铸件是否合格的操作过程。

铸件质量检验不仅是为了发现缺陷，而且可根据对缺陷的判断，进一步找出产生缺陷的原因，制定出防止缺陷的措施。铸件质量的内容，从满足用户要求出发，应包括外观质量，内在质量和使用质量三个方面。

（1）铸件外观质量

指铸件表面状况和达到用户要求的程度。包括铸件表面的粗糙度、表面缺陷、尺寸公差、形状偏差、重量偏差等。检查铸件的表面质量，一般用观察法或用有关量具、仪器等进行测量。

（2）铸件内在质量

指一般不能用肉眼检查出来的铸件内部状况和达到用户要求的程度。主要包括化学成分、物理和力学性能，金相组织以及存在于铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂物等缺陷。内在质量的检验可用化学分析、材料试验、金相检查、无损探伤等方法。

（3）铸件的使用质量

指铸件能满足使用要求的性能。如在强力、高速、磨损、腐蚀、高热等不同条件下的工作性能，切削性能、焊接性能、运转性能等。

目前，我国对铸件质量分等，已制定的相关标准为：JB/JQ 8200l一90《铸件质量分等通则》，对铸件外观质量制订的国家标准有：GB 6414—1986《铸件尺寸公差分等》，GB60601—1985《铸件表面粗糙度》，GB/T11351—1989《铸件质量公差》等。

防止铸件夹杂类缺陷的措施

在金属熔炼方面的措施，防止在熔炼过程中带入其他有害金属；使用质量好的原材料，控制炉料及孕育剂、球化剂的尺寸不宜太大或太小。精炼剂和变质剂应烘干后使用。

在熔炼过程中，加入适量的溶剂，使金属液中的夹杂物和有害元素等杂质容易生成熔点低、流动性好、密度与金属液相差较大的熔渣，易与金属液分离。对金属液进行充分的精炼，去除金属液中的夹杂物。对铸钢熔炼应进行充分脱氧和脱硫处理。在金属液上覆盖一层溶剂，使上浮的熔渣能被吸附，有利于去除。对于加入高熔点的中间合金，适当提高熔炼温度，有利于高熔点合金的熔化，有时可以采用搅拌措施，使金属液成分均匀。应注意搅拌后，金属液应静置一段时间，待熔渣充分上浮后再浇注。

造型操作中，保证砂型紧实度均匀，砂芯应有足够的高温强度。合型应准确无误，保证砂型的完好。严格执行铸造工艺规程，防止砂型和砂芯烘干过程中，产生过烧现象。

合理设计浇注系统，在浇注系统中加设挡渣装置，如过滤网、集渣包等。浇注前，可静置金属液，浇注中，要有挡渣措施，浇注速度不宜太快，浇包距离浇口杯不要太高，避免产生金属液飞溅，导致冷豆生成。