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什么叫铸造里的气孔

发布时间:2024-05-14 22:07:22

『壹』 简述气孔的类型及其特征

一、气孔的分类及特征
气孔:存在于液态金属中的气体,若凝固前气泡来不及排除,就会在金属内形成孔洞。这种因气体分子聚集而产生的孔洞称为气孔。
气孔分类:金属中的气孔按气体来源不同可分为:析出性气孔、侵入性气孔和反应性气孔;按气体种类不同可分为氢气孔、氮气孔和一氧化碳气孔等。
1.析出性气孔, 析出性气孔的特征:析出性气孔通常分布在铸件的整个断面或某一局部区域,尤其在冒口附近和热节等温度较高的区域分布比较密集。气孔形状有团球形、裂纹多角形、断续裂纹状或混合型。当金属含气量较少时,呈裂纹状;而含气量较多时,气孔较大,呈团球形。
焊缝金属产生的析出性气孔:多数出现在焊缝表面。氢气孔的断面形状如同螺钉状, 从焊缝表面上看呈喇叭口形,气孔四周有光滑的内壁。氮气孔一般成堆出现,形似蜂窝。焊接铝、镁合金时, 析出性气孔(如氢气孔)有时也会出现在焊缝内部。
2.侵入性气孔,侵入性气孔特征:数量较少、体积较大、孔壁光滑、表面有氧化色,常出现在铸件表层或近表层。形状多呈梨形、椭圆形或圆形,梨尖一般指向气体侵入的方向。
3. 反应性气孔,气孔的危害:是铸件或焊件最常见的缺陷之一。气孔的存在不仅能减小金属的有效承载面积,而且使局部造成应力集中,成为零件断裂的裂纹源。一些形状不规则的气孔,则会增加缺口的敏感性,使金属的强度下降和抗疲劳能力降低。
气孔是铸件或焊件最常见的缺陷之一。气孔的存在不仅能减小金属的有效承载面积,而且使局部造成应力集中,成为零件断裂的裂纹源。一些不规则的气孔则会增加缺口敏感性,使金属的强度下降和抗疲劳能力降低
二、气体的析出
气体从金属中析出有三种形式:(1 )扩散逸出;(2 )与金属内的某元素形成化合物;(3)以气泡形式从液态金属中逸出。气体以扩散方式析出,只有在非常缓慢冷却的条件下才能充分进行,实际生产条件下往往难以实现。 气泡的形成:气体以气泡形式析出的过程由三个相互联系而又彼此不同的阶段所组成,即气泡的生核、长大和上浮。
1.气泡的生核 液态金属中存在过饱和的气体是气泡生核的重要条件。但在极纯的液态金属中,即使溶解有过饱和的气体,气泡自发生核的可能性也很小,因为自发生核需要消耗巨大的能量。,2.气泡的长大 气泡生核后要继续长大。气体向气泡内析出的热力学条件是气体自金属中的析出压力大于气泡内该气体的分压,故气泡长大需满足条件Ph>P0 3. 气泡的上浮气泡形核后,经短暂的长大过程,即脱离其依附的表面而上浮。气泡脱离现成表面的过程如图所示。气泡的上浮速度与气泡半径、液态金属的密度和粘度等因素有关。气泡的半径越小,液态金属的密度越小、粘度越大,气泡上浮速度就越小。若气泡上浮速度小于结晶速度,气泡就会滞留在凝固金属中而形成气孔。
三、气孔的形成机理
(一)析出性气孔的形成机理
无对流、搅拌作用,而固相中气体溶质的扩散忽略不计,则固-液界面前沿液相中气体溶质的分布可用下式来描述,
?析出性气孔的形成机理为:结晶前沿,特别是枝晶间的气体溶质聚集区中,气体浓度将超过其饱和浓度,被枝晶封闭的液相内则具有更大的过饱和浓度和析出压力,而液固界面处气体的浓度最高,并且存在其他溶质的偏析,易产生非金属夹杂物,当枝晶间产生收缩时,该处极易析出气泡,且气泡很难排除,从而保留下来形成气孔。
(二)侵入性气孔的形成机理
侵入性气孔主要是由铸型或砂芯在液态金属高温作用下产生的气体侵入到液态金属内部形成的。
气孔的形成过程:可大致分为气体侵入液态金属和气泡的形成与上浮两个阶段。
气泡形成的条件为:
当液态金属的粘度增大时,气体排出的阻力加大,形成侵入性气孔的倾向也随之增大。
侵入性气孔的特征: 气体在金属已开始凝固时侵入液态金属易形成梨形气孔,气孔较大的部分位于铸件内部, 其细小部分位于铸件表面。这是因为气体侵入时铸件表面金属已凝固,不易流动,而内部金属温度较高,流动性好,侵入的气体容易随着气体压力的增大而扩大,从而形成外小内大的梨形。梨形尖端所指的方向即为气体的侵入方向。
(三)反应性气孔的形成机理:
1 金属与铸型间的反应性气孔;这类气孔的形成与金属液-铸型界面处存在的气体密切相关。高温下气相反应达到平衡状态时,界面处的气相主要有H2 CO和少量的CO2去成。
2 金属与溶渣间的反应性气孔渣气孔;液态金属与熔渣互相作用产生的气孔称为渣气孔。这类气孔多数由反应生成的CO气体所致。
3 液态金属内元素间的反应性气孔;(1)碳-氧反应性气孔。钢液脱氧不足或铁液氧化严重时,溶解的氧将与液态金属中的碳反应,生成CO气泡。CO气泡上浮中吸入氢和氧,使其长大。由于液态金属温度下降快,凝固时气泡来不及完全排除,最终在铸件中产生许多蜂窝状气孔,而在焊缝中形成沿结晶方向的条虫状气孔。(2)氢-氧反应性气孔。液态金属中溶解的O和H 如果相遇就会产生H2O气泡,凝固前若来不及析出,就会产生气泡。(3)碳-氢反应性气孔。铸件最后凝固部位的偏析液相中含有较高含量的H和C,凝固过程中将产生甲烷气,形成局部性气孔。
四、防止气孔产生施 (一)防止析出性气施
(1)消除气体来源?? (2)采用合理的工艺 (3)对液态金属进行除气处理金属熔炼时常用的除气方法有浮游去气法和氧化去气法。(4)阻止液态金属内气体的析出提高金属凝固时的冷却速度和外压,可有效阻止气体的析出。如采用金属型铸造,密封加压等方法,均可防止析出性气孔的产生。
(二)防止侵入性气孔的措施
(1)控制侵入气体的来源严格控制型砂和芯砂中发气物质的含量和湿型的水分。
(2)控制砂型的透气性和紧实度砂型的透气性越差、紧实度越高,侵入性气孔的产生倾向越大。
(3)提高砂型和砂芯的排气能力铸型上扎排气孔帮助排气,保持砂芯排气孔的畅通,铸件顶部设置出气冒口。采用合理的浇注系统。
(4)适当提高浇注温度提高浇注温度可使侵入气体有充足的时间排出。浇注时应控制浇注高度和浇注速度,保证液态金属平稳的流动和充型。
(5)提高液态金属的熔炼质量尽量降低铁液中的硫含量,保证铁液的流动性。防止液态金属过分氧化,减小气体排出的阻力。
(三)防止反应性气孔的措施
(1)采取烘干、除湿等措施,防止和减少气体进入液态金属。严格控制砂型水分和透气性,避免铸型返潮,重要铸件可采用干型或表面烘干型,限制树脂砂中树脂的氮含量。
(2) 严格控制合金中强氧化性元素的含量。如球墨铸铁中的镁及稀土元素,钢中用于脱氧的铝等,其用量要适当。
(3)适当提高液态金属的浇注温度,尽量保证液态金属平稳进入铸型,减少液态金属的氧化。
(4)合理组合保护气体(或焊剂)与焊丝,以形成充分的脱氧条件, 抑制反应性气孔的生成。如低碳钢CO2 焊时,采用含脱氧剂的H08Mn2SiA 等可防止气孔。
(5)焊接时增大热输入和适当预热,可增大溶池的存在时间,降低反应性气孔倾向。

『贰』 閾搁摑閿涓轰綍浼氫骇鐢熸皵瀛

閾搁敪鏈哄湪鐢熶骇鐨勮繃绋嬩腑閮戒細鍑虹幇涓嶅悓绋嬪害鐨勯摑閿璧锋场,杩欐槸浠涔堝師鍥犲憿?浣滀负閾搁敪鏈虹殑涓撲笟鍒堕犲巶瀹,宸╀箟娉扮ゥ鏈烘板嬬粓涓烘偍鎻愪緵鏈涓轰笓涓氱殑閾搁敪鏈鸿惧,閾濆悎閲戦摳閿鏃犺烘槸鎵侀敪杩樻槸鍦嗛敪鍦ㄧ敓浜т腑缁忓父浼氬嚭鐜版皵瀛斿拰鐤忔澗缂洪櫡闂棰,姘斿瓟鍜岀枏鏉惧傚悓瀛鐢熷愬,甯稿父鐩镐即涓虹敓,缁欓摑鍔犲伐甯︽潵璁稿氶夯鐑.閾濆悎閲戦摳閿缁勭粐涓瀛樺湪鍦嗗舰瀛旀礊绉颁负姘斿瓟.瀹冩槸閲戝睘娑蹭綋鍦ㄥ喎鍗存湡闂村拰鍑濆浐杩囩▼涓,鏋愬嚭鐨勬皵浣撳瓨鐣欏湪閾搁敪涓褰㈡垚鐨勬皵娉$己闄.鐤忔澗鏄鍦ㄩ摑鍚堥噾閾搁敪缁勭粐鍦ㄥ嚌鍥虹殑杩囩▼涓,鐢变簬閾濆悎閲戝湪娑叉佸拰鍑濆浐鎬佺殑杩囩▼涓,浣撶Н鍦ㄦ敹缂╁緱涓嶅埌寰堝ソ鐨勮ˉ鍏呰屼骇鐢熷嚭鍒嗘暎瀛旀礊.姘斿瓟褰㈡垚鐨勪富瑕佸洜绱狅細鍦ㄦ憾瑙d腑鐨勭啍浣撶殑姘斾綋澶勪簬楗卞拰鐘舵,婧朵綋涓瀛樺湪澶ч噺闈為噾灞炲す娓g墿,姘斾綋鍦ㄩ摳閫犵殑杩囩▼涓涓婃诞閫熷害鎱,鍒欐皵娉″氨浼氬仠鐣欏湪閾搁敪涓浜х敓姘斿瓟.
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『叁』 如何辨别铸造砂孔、渣孔、气孔、疏松、缩孔。

1:砂孔--由掉砂引起的孔洞,形状不规则,孔洞内表面粗糙,多位于断面较小的外表位置。:
2:渣孔--由于型腔内杂质或液体内的低熔点物质进入型腔引起的孔洞,形状不规则,深度较浅,孔内表面光滑并有光泽、色彩,近似于釉质的物质。
3:气孔--由于液体脱氧不好,型砂水分含量高,挥发性物质太多的原因引起孔洞。脱氧不好:零件局部和整体如虫穴,曲折,深邃,近似于圆形;型砂水分含量高:(主要是铸钢件)易产生皮下气,形如蝌蚪状,深度3-5mm;挥发性物质太多:多存在于渣孔中间位置。
4:缩松--由于冒口太小、温度过低或工艺不合理引起,在冒口下边,组织疏松。
5:缩孔--严重缩松,形状不规则,自上至下,有大变小,称道三角状。

『肆』 铸造件出现气孔是何因

铸造件出现气孔的原因如下:
(1)行腔和型砂孔隙中原有的空气受热膨胀,通常在铸铁浇注温度下体积也要增加四五倍;
(2)铸型尤其是湿型存在较多的水分,在金属液的热作用下水分汽化和迁移,水由液态转变成1360度的过热蒸汽时体积膨胀达7000多倍;
(3)粘结剂,附加物和杂质中有机物质受热,分解与燃烧,产生大量气体;
(4)无机物受热分解等也会产生许多气体。此外,随着金属—铸型界面作用进行的还会有由化学反应产生的气体;金属凝固时也将放出气体。
气孔,也称气眼,是铸件生产中最常见的缺陷之一。产生于铸件内部、表面或近表面,呈大小不等的圆形、长形及不规则形,有单个的,也有聚集成片的,孔壁光滑,颜色为白色,有时覆一层氧化皮。在长期实践中我们根据形状与生成原因不同一般称之为气孔、气泡、针孔、气疏松和气缩孔。

『伍』 铸造灰铸铁件,在浇道附近有许多气孔

铸件的气孔主要有析出性气孔和反应性气孔2种。析出性气孔是铁水凝固过程中气体溶解率下降,导致气体不断从铁水中排出形成;反应性气孔是高温铁水与涂料、砂型接触时,会局部形成FeO,FeO与砂SiO2反应,形成硅酸亚铁FeOSiO2,吸收水分成硅酸铁,凝固过程中会再放出水分,以至于形成反应性气孔。

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如果要避免气孔的形成,要从以下几方面着手——1、提高出水温度,浇注前保证足够的静止时间,以保障铁水的纯净度。2、砂型烘干,或潮膜砂表面用酒精涂料,刷完点火,进行表干。3、浇注温度不要过高。4、浇注时间要快。
你问题中的渣首先在浇注及浇道设计过程中应避免。渣中存在大量孔隙,孔隙内留存空气,浇注后,铁水压差导致孔隙不断被铁水填充,气体向上排放,所以结果就是有渣必有气孔。

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