气孔形成的原因及解决的措施(二)

气孔形成的原因及解决的措施（二）三、产生气孔的原因前面叙述的是气体的主要来源和部分形成气孔的经过。

其实在具体生产作业过程中，形成气孔的原因还很多，为了便于在实践中直接操作应用，把各工序在操作中易产生气孔的具体因素归纳如下：（1）冶炼过程中，金属液氧化，溶解有大量气体。

金属液溶解的气体量与所熔炉料的质量，以及熔化设备，炉工操作技术有很大的关系。

如炉料氧化，锈蚀严重，带有油污和焦炭带有水、雨、雪潮湿。

熔化操作不当，底焦太高，过热区越大，铁水氧化越严重，风压风量太大，使金属液大量吸气而过分氧化。

（2）浇注时或金属液凝固过程中，由外界侵入的气体。

需要说明的是，由这种气体形成的气孔往往是单独存在的，气体来源型（芯）中的水分，附加材料燃烧挥发产生的气体，浇注中金属液形成涡流，将气体旋入而产生的气孔。

由经验可知这种气孔大部呈梨形状，如果梨形孔的尖部指向泥芯（图1），那么这种气孔有可能是因芯子而造成的。

如果尖部指向外型（图2），则有可能是因外型而造成的。

如果通过气孔形状判断不出气体来源，就只有根据气孔所在的位置来决定，如果气孔在芯子附近，该气孔则有可能是由芯子而造成的。

如果发生在外型附近，这种气体则有可能是由外型而造成的。

但气孔发生在中部就难以判断了。

在这种情况下，就必须从铸造全部工艺过程来分析和判断了。

（实践中常遇到这样的情况，在分析废品原因时，找到了一个认为可能是产生废品的原因，马上就被自己又否认掉，甚至找到几个可能的原因，但又都被推翻，确定不下来。

可见废品分析的困难度。

某工厂生产HT250汽车制动鼓，造型工艺没有改变，化学成分和以前的一样，但是有一段时间生产出的铸件却白口，找不出真正原因，只能认为可能是废钢中含有微量反石墨化元素。

许昌一位老板，铸造专业毕业二十多年了，现办有两个铸造工厂，他说：下辈子说啥也不搞铸造了，太难，正干的好好的，说出废品就是一批，原因就不好找。

）（3）所用的原砂过细。

山西晋城一铸造厂，因型砂过细，衬板上表面出现丛生气孔，在不能及时更换型砂的情况下，只有采用多扎气眼，型砂适当干点的措施来解决。

（4）型砂透气性不好，含水分太大，或型砂中发气物质如煤粉及有机物太多或质量不好；粘结剂及附加物用量太大；舂箱太紧，起模、修型时局部刷水过多，至使浇注时产生了大量的气体而又不能顺利排出。

（5）砂型或砂芯子的烘烤时间短，烘烤温度低，保温时间短，型（芯）烘烤的不干，或外干内湿没有烘透（烘烤不透的型（芯）拉出烘干窑后，上面冒烟；用手指弹铸型，是否烘透声音不一样）。

（6）砂型或砂芯上的涂料质量不好，涂料方法不正确（涂料过稀，涂量过大，厚深不均），涂后没有烘干。

（7）使用的芯撑或芯铁不干净，上面有锈或者潮湿。

（8）浇注温度太低，粘度大，铁水中的气体难以从铁水中破壳逸出。

（温度高的钢铁水，倒入浇包后，就像开锅一样不停的翻花，表面结膜不易，或局部结膜又马上被撕破，这样金属液中的气体就易浮出液面而逸出。

但是金属液过热温度过高也不好，过高本身吸气量就大，相对金属液氧化程度大，而且易造成金属液的二次氧化造碴，氧化物的亲和聚集能力强，又易产生其它缺陷。

金属液合适浇注温度的选择，应根据铸件几何形状、铸件体积大小、壁的厚薄，以及大平面的位置来灵活正确的选择）。

（9）浇注速度控制的不合理。

没有按“先快后慢”的浇注方法操作。

“先快后慢”说起容易作到难。

“先快”快到什么程度好，“后慢”浇到什么程度慢才正确。

这就需要总结经验，根据铸件的几何形状特点，结合铁水温度，灵活正确的控制浇注速度，特别是要掌握好铸型快注满时收流慢注的最佳时机。

（10）出炉及浇注温度太高，又没有采取包内镇静措施，即高温出炉低温浇注，没有使金属液内的气体及杂质充分上浮排出。

（11）砂型和芯的气眼针孔直径细、数量不足，或者通气道被堵而排气不畅；浇注系统或冒口排气系统的设计位置、数量、大小不合理，影响了气体的排出。

（12）没有及时合理的引气，致使气体憋存在型腔内没有排出，没有及时提醒浇注工收流慢注。

（13）由尖角砂产生的侵入气孔这种气孔的产生有其特殊性，由于尖角砂产生的侵入气孔通常与大气相通，因而表面氧化。

气孔有时延伸至铸件内部深20—30mm，这种气孔在铸造各类金属时均有发生。

但金属熔点愈高，尖角砂愈接近浇口，可能出现这种气孔的机率愈多。

型砂透气性能差是产生这种气孔的主要原因，型砂的透气性能通常不及芯砂（常用干芯），因而在型腔中砂呈尖角状处气孔较多，所以称之为尖角砂气孔。

对这种现象可作如下分析：金属液填充铸型向型（芯）砂的方向散热。

如图3箭头所示。

在尖角砂处必然产生箭头重叠的“热量集聚”而产生“热带”。

由于砂型中出现“热带”，伴随着又产生两种现象：（1）型砂或芯砂的发气量因为温度愈高而愈多。

尖角砂被金属液大面积的包围，其受热量相对最多，温度相对最高，因发气潜力施放充分而所以发气量最大；（2）型砂或芯子因温度升高透气性降低。

这是因为气体温度升高之后，体积膨胀密谋降低。

然而处于高温况态下的型（芯）砂（SiO2）料，也随着温度的升高而体积膨胀，型（芯）砂物料都在受热体积膨胀下相互挤压，使砂粒间的孔隙更小，排气效率更低。

型（芯）砂受热温度与透气性的关系如图6所示。

砂型（芯）的透气性能与室温（平时检测型砂透气性即是在室温下测试的）相比降低了，但发气量却剧增，在这种状态下，急剧膨胀的型腔气体与水蒸气必须利用扎气眼（冒口）的方法引出。

否则它们只能进入金属液而形成气孔的一条途径了。

由于型（芯）砂的散热条件较差，它们积累热量固然慢，但一旦蓄热就又不易散失，对铸件的凝固将产生影响，延缓型砂“热带”附近铸件的凝固与结壳时间，就为气体侵入铸件提供了条件。

如图5所示，[是人们在造型过程中常利用这个原理，浇注系统开设成热冒口，或让铸件上部的冒口（如轮类）直径大于铸件厚度，部分压在型砂上，把型砂加热，延缓该部位金属液的凝固时间，从而达到冒口充分的补缩作用]。

由于气体的侵入，又影响了金属液的流动，铸件凝固缓慢的部位，不能充分及时得到其它部位（冒口）的补缩，则将产生缩孔，图6冒口处的尖角砂受热产生了大量的气体，如果型砂的透气性不好，气体又不能从排气道顺利排出，就只能存留在该处的金属液里，这时此处就像闸门一样隔断了冒口的有效补缩。

气体侵入后扩大了缩孔体积，增加了补缩的困难度。

像这种缺陷，严格地区分它是缩或是气造成的孔就有一定困难。

所以称这种特殊的缺陷为“气缩孔”或“尖角砂气孔”。

图6所示，是河南林州某外资铸造有限公司的一种铸件，铸件重2KG左右，常出尜角砂气孔，废品率很高。

孔穴内壁有的光洁，有的粗糙，或光洁的孔壁上有粗糙部，但颜色都发兰。

他们一直认为是缩孔，单在补缩上采取措施，提高浇注温度，加大内浇口的数量，（即便是真对解决补缩，其措施也是不妥的，内浇口开设的薄而长）缺陷还是长期得不到解决。

其实真正要解决铸件的这种缺陷，应该从两个方面着手，一是防止铁水氧化；二是提高型砂的透气性。

（前者未详细说明，后者得到大多数车间干部的认可），说铁水氧化是有依据的：（1）熔碴发黑，熔碴上面有很多较大的泡泡，熔碴很重，这些都可以说明熔碴中存在有很多氧化铁。

（2）前炉缸设计的比较小，原来的出风孔设在前炉缸盖上，这样还能稍微改变从过桥吹出热风的方向，后来他们把前炉缸盖上的孔堵住而出碴孔常开着，这样就更错了。

由于前炉缸设计的小，出碴孔与铁水液面很近，从过桥吹出的高压高温风（炉气），正好常期吹到铁水液面上，使铁水不断氧化。

过去的老炉工师傅常说：“风把铁水吹白了。

”用现在的话就是“铁水氧化”，由于铁水表面覆盖一层氧化膜，这样的铁水从表面上看发白发亮，似乎温度很高，但流动性差“不走路”。

铁水凝固前有翻花（气体上浮）现像，花纹开裂较多，老师傅称为“鱼鳞花”，这也是硅烧损量（硅含量较低）较大的表现。

他们是炉后加硅，如果采用炉前孕育加硅的措施，效果要好的多，这样即可补加了硅，又起到了脱氧作用。

他们铸件出现尖角砂气孔的另一个原因是型砂质量，应从提高型砂的透气性，流动性和湿强度上着手。

但是在解决这些问题上，他们存在着相关一连串的问题。

由于他们的型砂重用次数多，旧砂用量大，新砂配入比例少，流水线上砂不够，从外铸造厂拉回旧砂补充，也不进行除尘处理，所以型砂中含灰（尘）量很大。

由于苦砂和灰（尘）含量大，要想使这样的型砂达到一定的湿强度，就必须多加粘结剂（膨润土）和水，二者重叠起来，所以型砂的含水量偏高，透气性能差，流动性差。

说他们型砂的透气性能差，流动性不好是有依据的，约两公斤重的铸件，除有上述尖角砂气孔外，在铸件表面还曾多次出现碎点状粗糙峰，严重影响铸件的外观质量。

我们知道，型砂的流动性，指的是造型材料在外力作用下，发生质点间“相互滑动”的能力。

造型材料的流动性愈好，舂型越容易紧实，造型、制芯时花费的时间和力量愈少，因而愈能降低劳动强度和提高流动性与湿度又是一对矛盾劳动生产率。

由于灰尘、粘结合剂、水的大量存在（），质点间相互滑动的阻力大，造型操作中在同样劳动强度和工作时间下，铸型的均匀坚实度就差，型腔表面看似光滑，但在光滑面之下确存在有不实的孔洞。

浇注的时候，在高温铁水的冲刷压力和高压气体的综合作用下，型砂表层很快被烤干失水而失去强度，铁水就可能破铸型表壳层，钻入不实的孔洞之中，凝固后形成粗糙峰。

要解决这种缺陷的产生，应从以下几个方面着手：（1）防止铁水氧化；（2）对型砂进行除尘处理，加大新砂用量，控制粘结剂和水分的加入量，提高型砂透气性。

（3）有资料介绍：如果加高直浇口，金属凝固过程压力大，可以减少尖角砂气孔的出现。