1、低壓鑄造缺陷的成因及預防摘要：低壓鑄造生產過程中，鑄件經常存在一些缺陷，如：氣孔、縮孔、縮松、夾渣等，這些缺陷產生的原因不單純是澆注工藝問題，而是由一種或幾種原因相互作用并不斷變化時產生的，本文針對具體缺陷提出相應的預防措施。關鍵詞：低壓鑄造；縮孔；縮松；氣孔；夾渣；冷隔。一緒論1.1課題背景20世紀20年代初英國E.H.Lake申請了第一個低壓鑄造專利，最初主要用于巴氏合金。同時期法國制出用于銅，鋁合金的低壓鑄造機，這種方法真正被推廣應用在“二戰”后，被用來生產汽車缸體，電動機轉子，炊事用具，高硅鋁啤酒桶等。1955年，德國出現鑄鐵和鑄鋼用低壓鑄造專利。20世紀60年代英國率先發展低壓鑄造汽

2、車輪轂，隨后美、日、德相繼發展。1989年僅美、日、德三國用此法就生產630萬只輪轂。現今國內已用自己研制的低壓鑄造技術成功地應用于一些要求高的復雜鑄件。目前我國除引進保加利亞設備和技術外、并自行研制了適合單件小批生產的低壓鑄造設備，而這種工藝技術在我國的國防工業正在發揮作用。低壓鑄造的壓力也從低壓（0.6Mpa）發展到中壓（4Mpa合金種類也從鋁鎂合金發展到銅合金，低壓鑄造設備也從一般的手動控制發展到目前的微機自動控制。盡管國內的低壓鑄造在鋁合金、鎂合金方面已投入使用，尤其在汽車、摩托車輪箍生產上同先進國家水平不相上下，但生產的鑄件大多局限于外形簡單、呈中心對稱的筒形件、而對于壁厚懸殊、形狀

3、復雜、承受液、氣壓及X光透視檢查的高要求鋁合金鑄件采用低壓鑄造成形生產的鑄件內部還存在一些鑄造缺陷要進行探討研究。二低壓鑄造原理及工藝流程低壓鑄造是用氣體壓力將金屬液由上而下壓入型腔，并在壓力下凝固而獲得鑄件的方法.由于與壓鑄相比，其所用壓力較低（一般0.02-0.06MPa）,故稱低壓鑄造。2.1低壓鑄造工藝流程圖2.8為低壓鑄造工藝示意圖，其工藝過程是：將熔煉好的合金液倒入電阻保溫爐的培竭中，裝上密封蓋、升液管及鑄型。在地竭液面上方通入干燥的壓縮空氣，合金液在此壓力下從升液管平穩上升，注入并充滿型腔。鑄型內合金液在壓力下結晶，直至全部凝固。撤除液面壓力，升液管內合金液在重力作用下流回地竭。

4、開啟鑄型，取出鑄件。圖2.8低壓鑄造工藝示意圖三縮孔與縮松缺陷3.1 縮孔與縮松缺陷的形成機理合金在冷凝過程中由于體積的收縮而在鑄件厚大部位形成管狀、嗽叭狀或分散孔洞稱為縮孔；形成細小的孔隙稱為縮松。縮孔的相對體積與液態金屬的溫度、冷卻條件等有關。液態金屬的溫度愈高，則液體與固體之間體積差愈大，而縮孔的體積也愈大。在薄壁鑄型中澆注金屬時，型壁迅速受熱而冷卻型壁的空氣則是熱的不良導體，因此型壁越薄則受熱越快，液體金屬也越不易冷卻，金屬液冷凝后產生的縮孔也愈大。總之，液體金屬的冷凝條件，對縮孔體積的大小有顯著的影響。產生縮松的主要原因與縮孔相同，也是由于金屬凝固時的體積收縮所造成。因此在縮孔附近一

5、般常存在著較多的縮松。3.2 縮孔與縮松缺陷的預防方法由于低壓鑄造是反重力鑄造，重力時刻都在阻礙補縮。因而無論對于砂型鑄造還是金屬型鑄造、同時凝固的鑄件還是順序凝固的鑄件，液面加壓控制系統質量的好壞都是決定鑄件致密性的關鍵。尤其是對于薄壁件金屬型鑄造，凝固時間本來就不長。當充型至型頂時液態金屬中固相部分已經占有相當大的比例，此時應立即急速升壓，以便克服重力的負作用，進行補縮。這對鑄件致密性是極為關鍵的。目前有些液面加壓控制系統在這關鍵時刻仍舊按充型速度緩慢加壓或壓力越高升壓速度卻越慢，其后果是貽誤了補縮的良機。當液態金屬凝固結束后，無論增壓多大都起不到補縮的作用。鑄件補縮不足可導致致密度低，容

6、易產生縮孔與縮松。生產有時補縮壓力已經很高（可達0.2MPai）,但鑄件仍有縮松缺陷，致使打壓滲漏率太高。在補縮通道合理時，這主要是因為控制系統增壓的時機沒控制好，而不是所謂“補縮壓力大小對鑄件致密性影響不大”的錯誤說法。四氣孔缺陷4.1 氣孔缺陷的分類鑄件氣孔缺陷主要分為析出性氣孔、反應性氣孔、侵入性氣孔。在低壓鑄造中，產生氣體的根源很多，主要有如下方面：a、存在于型腔中的空氣b、濕芯中析出的水蒸氣c、烘烤燒毀粘結劑而產生的氣體d、從培竭沖到型腔中的空氣或惰性氣體析出性氣孔主要均勻分布在內部靠近冒口處、熱節溫度較高區域，氣孔細小且分散經常同縮孔共存。反應性氣孔主要均勻分布在型壁與鑄件的接觸面

7、上，氣孔表面光滑，呈銀白色（鑄鋼件），金屬光亮色或暗色。侵入性氣孔分布在鑄件上部，孔洞光滑。4.2 氣孔缺陷的形成機理析出性氣孔是金屬熔化時含有的氣體在液態金屬冷卻凝固時，氣體溶解度下降而析出氣體，因來不及從型腔排除，而產生氣孔。反應性氣孔是型壁物質同液態金屬表面或在液態金屬內部發生化學反應所產生的氣孔。侵入性氣孔多為外界氣體在壓力或其它原因的作用下侵入合金液所產生的。4.3 氣孔缺陷的預防方法從鑄造熔煉工藝方面考慮可以采用下列方法預防氣孔缺陷的產生。a、任何種類的金屬熔煉時間都應盡可能縮短，以防時間過長使液態金屬吸氣量增大。b、投料時應先投入熔點低的料，依次投入熔點高的料，這樣會使金屬吸氣量

8、小，其原因就在于爐料與空氣接觸面積和時間均減少。、液態金屬除氣后應立即扒渣、澆注，不可停留過久，以防再吸氣。在低壓鑄造中，要特別注意鑄型的排氣。與一般澆注比較，低壓鑄造的鑄型排氣條件比較差，因用于低壓鑄造的鑄型基本上是密封的，金屬液的充型速度又比較快，不象一般澆注中能通過明冒口等措施來排氣，而低壓鑄造的鑄型只能從分型面處和排氣孔中排氣。往往因鑄型排氣不暢而澆不出成形鑄件，或者是產生“包氣”現象，或者因模具憋氣出使鑄件輪廓不清，排氣不暢會在澆注過程中產生與充型方向相反的“反壓力”。使金屬液壓在上升過程中產生波動，影響鑄件質量，因此在低壓鑄造的鑄型設計過程中，除了考慮鑄件的順序凝固外，排氣條件是不

9、可忽視的因素。低壓鑄造運用金屬型時，排氣裝置通常有：a、排氣槽，一般開在分型面上，系三角形，深0.5mm,寬1mm左右;b、排氣片，一般用在帶葉片的鑄件，排氣片厚度一片不大于0.2mm,寬度均為100mmfc右，排氣片根部開口R2的圓角，以便脫型取件時將鉆入排氣片的鋁箔一起脫出，排氣片位置一般開在葉片死角和最高處，排氣片中心線要求與脫型取件方向一致，最好能有一定的拔模斜度，防止鉆進排氣片的鋁箔斷在里面，堵死通道，失去排氣作用。c、曲縫隙排氣，一般設置在鑄件的頂部，即冒口或集渣槽的上部。曲折縫隙對金屬流動的阻力是較大的，但對氣體的排出則比較通暢，排氣效果較好，但要注意取出鑄件方便。總之，排氣的方

10、法是多種多樣的，只要根據鑄件的特點，綜合考慮鑄件的充型情況，選擇合理的排氣位置，采取不同的排氣措施是能夠得到良好的排氣條件從而預防氣孔缺陷的產生。五表面粗糙缺陷5.1 表面粗糙缺陷的成因表面粗糙缺陷是鑄件受型壁表面粗糙度的制約使鑄件表面光潔度不滿足設計、戶要求，從而導致鑄件不能合格。5.2 表面粗糙缺陷的預防措施表面粗糙缺陷的預防措施主要有如下幾點。a、降低鑄型溫度，使液態金屬在充型結殼時容易產生一層硬殼，從而降低砂型鑄件表面粗糙度值。b、創造條件使型壁與液態金屬之間能產生氣膜，這可以顯著降低鑄件表面粗糙度值。c、使用涂料可改善砂型鑄件表面粗糙程度，這是眾所周知的。但能減小型壁表面的透氣性，以

11、延長型壁上氣膜存在時間而達到降低鑄件表面粗糙度值的這一機理，卻很少被人注意。d、在不影響補縮的前提下，適應減小充型時的壓力值，從而減少液態金屬浸入砂粒的深度，又可減少排擠氣膜的液態金屬靜壓，達到降低鑄件表面粗糙值的目的。e、增大液態金屬與型壁之間的潤濕度。六其它缺陷低壓鑄造產生缺陷的種類較多，這里簡要對夾渣、冷隔缺陷做一個簡要分析。低壓鑄造的鑄件，常常產生氧化夾渣。具來源有三種：一是連續生產時，往地竭中補加鋁液時，氧化夾渣被沖進澆注管，澆注時又被帶進鑄型；二是澆注管的液面反復升降造成氧化皮；三是澆注過程中加壓速度過快，由于噴濺而產生的氧化皮；或因鑄型材料和涂料的脫落而造成的夾渣。在開液管口或在

12、鑄型澆口部分采用過濾網；保證充型速度平穩上升，無沖擊噴濺現象是解決夾渣缺陷的基本原理。冷隔缺陷表現在鑄件的分層，對流的金屬沒有能很好的熔成一體。形成原因是鑄型或金屬液溫度較低、涂料不適或壓力偏低。形成冷隔的主要原因是氣隔。因為金屬液在充型過程中,主要是受到二個方面的作用力，一是培竭中的壓力使它向上升，而型腔中氣體的反壓力妨礙它向上升。如果鑄型各部排氣不均衡，在排氣順利的地方出現低壓區，進入型腔的鋁液在壓差的作用下自然會首先沖向低壓區，結果鋁液面的平衡性被破壞了，低壓區的排氣通道被先沖上來的鋁液堵死了，到主流上來時，氣體排不掉而被夾在中間形成氣隔。根據這個認識，必須使鑄型的排氣均衡，問題就易于解決了。七結論在低壓鑄造生產中，氣孔、縮孔、縮松、渣孔、裂紋、粘砂、冷隔等缺陷的存在是造成鑄件報廢的主要原因。通常產生這些缺陷的原因是多方面的。一種缺陷可能有幾種產生原因，某一種原因又可能產生不同缺陷，且缺陷產生的原因因素是相互聯系而不斷變化的，因此