铸造工艺常见的缺陷及质量控制措施

张振

【摘要】铸造工艺过程复杂，影响铸件质量的因素很多，往往由于原材料控制不严，工艺方案不合理，生产操作不当，管理制度不完善等原因，会使铸件产生各种质量缺陷。如气孔、砂眼、渣孔、残渣、缩孔、缩松、裂纹、硬度不均匀、球铁件球化不良等。本文主要分析了常见铸造缺陷产生原因并提出质量控制措施。

【关键词】铸造；工艺；缺陷；措施

1、气孔

1.1特征描述：在铸件内部和铸件表面上经常看到一些大小不等的光滑孔洞，这些就是气孔，不同的气孔，由于其成因和来源的不同，因此导致了表现形式有各种各样。如常见的侵入性气孔、析出性气孔以及皮下气孔等

1.2出现气孔的原因分析：出现气孔的原因有很多，例如炉料不干或含氧化物、杂质多；浇注工具或炉前添加剂未烘干；型砂含水过多或起模和修型时刷水过多；型芯烘干不充分或型芯通气孔被堵塞；浇注温度过低或浇注速度太快等。

1.3质量控制措施：针对侵入性气孔尽快控制型砂或芯砂中发气物质的含量，减少发气量，而且要降低湿型砂的含水量，造型与修模时不能过多的和水，保证砂芯的干燥；析出性气孔多而分散，一般情况下，对于同批浇注的铸件其表面常常会发现有析出性气孔。铸造炉料要保证洁净干燥，对于含气量较多的炉料严禁使用，同时保证添加剂的干燥；对皮下气孔的预防控制，包括适当提高浇注温度，减少各种添加剂的加入剂量，尽量减少浇注时间；孕育剂的加入量最好控制在（质量分数）0.4%～0.6%，孕育剂含Al量不宜超过1.5%；防止铁液氧化，适当补加接力焦，严格控制进风量；在保证球化的前提下，尽量减少球化剂的加入量；浇注时在铁液表面覆盖冰晶石粉，防止铁液氧化。

2、砂眼、渣孔

2.1特征描述：材料的缺陷处内部或表面往往会充塞着型（芯）砂的小孔，这就是我们所谓的砂眼。如果是缺陷形状呈现出不规则性，且缺陷内部填充着夹杂物，这就称为渣孔。

2.2出现砂眼、渣孔的原因分析：型砂的强度过低、或者是砂型和型芯不够结实、合箱时砂型出现了局部破坏、浇注系统不合理，内浇口方向不对，金属液冲坏了砂型；合型时型腔或浇口内散砂未清理干净

2.3砂眼、渣孔的质量控制措施：砂眼的防止措施：第一、尽量提高型砂的强度以及砂型的结实度，紧实度，减少砂芯的毛刺，从而防止出现冲砂的现象。第二、合型前将型腔和砂芯表面的浮砂清理干净，并抓紧时间浇注。第三、设计科学有效的浇注程序，严格避免铁液对型壁过大的冲刷力。渣孔的质量控制措施：第一、防止铁液氧化，严格控制球化剂，孕育剂的加入量，球铁采用随流孕育一定要慎重。第二、设计科学有效的浇注程序，在浇注过程中安置滤网片，尽量提高滤网片的档渣能力，浇注过程中不能间断。第三、对二次渣要严格控制铁液的残余含镁量。降低原铁液含硫量，并提高处理温度与浇注温度，适当提高球化剂的稀土含量，降低材料中镁的含量。

3、残渣

3.1所谓残渣，指的就是集中在铸件表面上某处那些呈现出皱皮状的缺陷。残渣由很多的物质组成，其中主要组成物为EPS模样残留物，较为光亮的皱皮状物质。

3.2出现残渣缺陷的原因分析：由于残渣的主要组成物为EPS模样残留物，在渗透方面，EPS模样分解的气体向外逸出速度非常缓慢，因此其分解和消失的过程很漫长。

3.3残渣缺陷的质量控制措施：第一、保证良好的涂层透气性和良好的型砂透气性；第二、适当提高浇注温度；第三、适当提高负压；第四、适当降低EPS物质的密度和紧实程度；第五、适当提高浇注的范围。

4、缩孔、缩松

4.1特征描述：在铸件较为厚实的断面处或者是轴心处常常会由于凝固而出现一些表面粗糙的孔洞，而且这些孔洞有些会带有树枝状的结晶，这些孔洞中较大而且较为密集的称为缩孔，较小而又分散的孔洞称为缩松。

4.2出现缩孔、缩松缺陷的原因分析：一旦金属液遇冷凝固时，这个过程中产生的液态收缩和凝固收缩是远远超过于固态收缩的，而且铸件表面最后凝固的地方往往很难得到应有的金属液。

4.3缩孔、缩松缺陷的质量控制措施：

第一、不同的铸件，壁厚不同，相应的化学成分不同，尽量控制好镁的含量；第二、设计科学的浇注系统，适当降低浇注的温度，尽量使得铸件表面各处都能得到充分补缩；第三、严格控制好炉前孕育剂的含量，一般情况下，0.3%～0.5%的含量较佳；第四、避免铁液氧化。

5、裂纹

5.1裂纹特征描述：浇注好的铸件表面一般都弯曲的裂纹。裂纹分热裂和冷裂两种。热裂的裂口形状不规则，端口表面的颜色往往呈现出深黑色，氧化现象较为明显，且较为曲折。而冷裂的裂口和热裂弯曲不同，裂口比较直，形状较为规则，且铸件断口表面的氧化现象比较轻微，发出金属光泽。

5.2产生裂纹的原因分析：铸件遇冷凝固收缩，在这个过程中会产生内部应力，一旦应力大于材料的屈服极限，铸件救出出现裂紋现象。

5.3预防裂纹的质量控制措施：第一、铁液的化学成分必须要控制好。其中硫的含量能够影响“热脆性”的产生，在灰铸铁中，w（S）的含量不能低于0.11%，但是也不能太高，过高的话会影响孕育效果。磷的含量是影响铸件发生“冷脆性”的因素，进而产生冷裂缺陷，所以，灰铸铁中w（P）最好低于0.13%；第二、控制铸件各个部位的冷却速度，防止局部产生过热现象；第三、当进行完浇注以后，不能过早的开型，只有当型内铸件的温度低于550℃时，才能够开型；第四、尽量改变铸件的结构，避免发生应力集中现象。

6、硬度不均匀

6.1硬度不均匀现象描述：加工以后的铸件表面，往往会出现微观的凹凸，局部可能会出现硬质点，由于铸件的表面硬度相差较大，因此，硬质点部位的硬度可能超过标准。

6.2避免出现硬度不均匀的质量控制措施：第一、提高铁液出炉温度；第二、严格控制孕育剂的加入量；第三、严禁使用合金钢；第四、浇注系统的设计要科学，保证铸件的均匀冷却。

7、不球化球化不良

7.1不球化球化不良特征描述：铸件断口氧化后呈现出灰黑色，力学性能降低，铸件的残余镁含量大大降低，这就是不球化现象。如果铸件断呈现出银灰色，且有较为分散的黑点，金相检查可发现小部分石墨呈片状或蠕虫状，这就是球化不良现象。

7.2不球化球化不良现象的质量控制措施：第一、严格控制球化剂的加入比例，这和铁液的含硫量以及球化剂的镁含量有着直接的关系；第二、适当延长球化处理时间，确保球化剂和铁液之间的化学反应时间，一般情况下，控制住在75-95秒这个范围最佳；第三、尽量做到脱硫处理，有效降低原铁液的含硫量；第四、严格控制生铁中的反球化元素（如砷、铅、钛、铋、铝等的含量）。（5）防止铁液氧化，处理球铁时温度要适中，根据铁液温度的高低，来选择球化剂的化学成分。（6）如果是大断面铸件应该尽量减少其中的稀土含量，必要时可加入少量锑中和稀土使球墨畸变的作用。

结语

铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械工业重要的基础工艺。铸件的合格率和缺陷铸件的修复率是制约我国铸造工业的瓶颈。因此，对常见铸造缺陷产生原因进行分析研究，并提出避免缺陷的质量控制措施，对提高铸造企业产品质量，提高我国机械化水平具有重大意义。

参考文献

[1]韩恒恒等.铝合金压铸件缺陷分析及对策和压铸技术新发展[J].机电技术，2014.6