铸钢件气孔缺陷的分析及预防

铸钢件气孔缺陷的分析及预防

刘冰

中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江省齐齐哈尔市161002

摘要：在进行机械化生产的时候，铸钢件由于其精确度比较高，而且能够做到流水线生产，具有较好的重复性。受到了人们的青睐，获得了广泛的应用，具体分析铸钢件的特点，对铸钢件在制造时容易产生的气孔缺陷进行分析，并且阐述铸钢件气孔出现缺陷的原理，分析如何预防铸钢件气孔缺陷，以供参考。

关键词：铸钢件气孔缺陷；制造；机械化

引言

由于铸钢件有易于进行大规模流水线生产的特点，在机械化生产的过程中获得了广泛的应用，在同一生产线上，不会限制铸钢件的形状大小和材料，铸钢件的特点在于铸钢件的外观和内部结构重复性好，而且尺寸精度较高，具有较好的表面光滑度以及平整性，不需要进行合箱取模，在操作的过程中工艺流程较为简单，。在一定程度上，可以避免出现废品和铸造缺陷。

1铸钢件气孔缺陷的危害

在铸钢产品当中气孔是一种主要的缺陷，对铸钢件的质量产生影响的一个重要因素。气孔往往会导致铸件产生多种不利影响，会让铸件的有效截面积大幅度减少，还会导致铸钢件的强度降低，出现的一些多角形气孔和裂纹状气孔还会在一定程度上让铸件的块口敏感性增加，导致应力集中等问题的产生，逐步变成断裂缺陷的裂纹源。另外，气孔还在一定程度上让铸件的抗拉强度和疲劳强度降低。

图1铸钢件气孔

2铸钢件气孔缺陷机理分析

铸钢件当中常会出现一些气孔缺陷，这些缺陷会对铸钢件的硬度、强度以及弹性模量等相关性能产生较大影响，出现气孔的原因多种多样，生产工艺流程不当以及原材料质量不佳，都会导致铸钢件出现气孔缺陷。合理的对铸钢件气孔缺陷进行分析，能够让气孔缺陷问题得到改善，让铸钢件的质量提高，让企业的效益增加。

导致顶盖报废的气孔当中，侵入性气孔是相对较为常见的，在箱体结构当中，顶盖属于密封型，在浇筑的过程中，高温钢液会让顶盖当中的一些石灰石成分分解，而出现一定量的二氧化碳，然后因为排气孔较小，造成分解的二氧化碳没有办法及时的向外排出，造成二氧化碳在分解的时候出现气压比钢液的表面阻力大等情况，二氧化碳就会在钢液当中渗入，二氧化碳与钢液是不相容的，与此同时二氧化碳具有较小的密度，会在钢液当中浮起，而从冒口处排出，一些二氧化碳无法排出，则会出现侵入性气孔在铸钢件的上表面滞留。

反应性气孔可能会导致汽轮机出现前缸报废等情况，出现气孔的原因主要是因为没有烘干气室腔型芯，在高温的情况下，沙箱会出现一定量的蒸汽，某些蒸汽会从型芯当中的气孔当中排出，如果钢液将型芯淹没，孔隙就会处于堵塞的状态，蒸气没有办法顺利地在型芯当中排出，另外如果蒸汽压力比钢液表面阻力大的时候，可能会出现三种情况，第一种情况是水蒸气，进入到钢液当中会导致钢液出现飞溅的情况，其次是高温钢液和水进行反应而出现氧化铁，第三种情况是水蒸气由于高温的作用而出现分解，产生氢气，氢会与钢相溶而出现钢脆等情况，对铸钢件的质量产生影响。

3铸钢件气孔缺陷防治对策

依照上面所阐述的情况来分析铸钢件气孔缺陷形成的机理，发现这些缺陷出现的机理较为独特，在研究的过程中，可以采取合理的方式，对铸钢件气孔缺陷进行预防和控制。

首先需要对砂芯以及砂型的干燥性和透气性进行重视，保证具有较高的透气效率，这样可以让二氧化碳的残留量等大为减少，可以避免铸钢件出现较大的氧化等情况，让铸钢件的吸氢能力降低，这样会避免出现氢脆等问题，让铸钢件的质量提高，其次，如果第一条方式无法将二氧化碳和增氧吸氢等情况完全解决，这就需要把含金量高的钢液从铸钢件型腔当中排出，这种方式在第一种预防的办法无法将问题解决的时候可以进行弥补。第三，分析以往的数据进行总结之后发现石灰石砂在封闭型的铸钢件型芯制造的过程中并不适用，主要是由于这种结构的特点会导致其排气过程很困难，从而会出现一些侵入性气孔出现大量缺陷等情况，最后还需要重视脱碳去氧的问题，在氧化期一定要进行脱碳的操作，在还原期需要做好去氧的操作，这样可以让铸钢件的质量大幅度提高。

4典型的铸钢件气孔缺陷预防

4.1侵入型气孔造成顶盖报废的预防方法

在预防侵入型气孔导致顶盖报废的过程中，使用的方法是将腔室型砂使用的方法转变，把型砂转变成酸硬化呋喃树脂砂，这样可以让树脂砂的发气量显著的得到改善，让型芯的排气性能加强，通过实验分析可以发现，将型砂转变为树脂砂，可以将其空缺线的问题得到合理的解决，在进行铸钢件生产的过程中，没有发现明显的气孔缺陷。

4.2反应型气孔造成汽轮机前缸报废的预防方法

在预防反应性气孔导致汽轮机前缸报废的过程中，主要的使用的方法是让排气加强，在型砂的内部出气孔由砂型的底部穿过，引出于砂箱的底部，这样把砂型下入铸型后，完成干燥的工作，排干水分，就可以将这类问题解决，在钢水熔炼的时候容易出现气孔缺陷，在钢水融化的时候一定要做好清渣的工作，通常条件下需要彻底清渣两次，清渣工作完成之后，需要迅速将聚渣覆盖，覆盖钢水，若钢水在此过程中和空气接触，就会出现表面氧化物，在装炉熔炼前，原材料一定要做到压实压紧，避免空气进入，需要让氧化物形成的概率降低，死水的形成主要是因为融化好的钢水高温等待的时间比较长，会造成质量下降，所以一般情况下需要控制等待的时间在15分钟以内。

4.3铸钢件的气孔缺陷形成与原材料的选取

出现气孔缺陷和选择原材料具有较大的关联，在铸钢件原料当中，金属铝和金属钛是严禁使用的材料，不锈钢和高合金钢也是严禁使用的，如果材料出现锈蚀，一定要做好打磨工作，将其清理干净，另外，对于一些有泥沙、油以及氧化严重的材料，一定要认真的进行处理之后才能投入使用，如果材料潮湿，需要保证其彻底干燥之后才能进行使用，这样可以有效的避免含氢量较多或者形成氧化物等情况对铸钢件的质量产生影响。

结束语

在铸钢件缺陷当中，气孔缺陷是非常常见的，铸钢件的硬度、强度、弹性模量等力学性能都或多或少会受到气孔缺陷的影响，为了防止这种缺陷的出现，一定要合理的分析和研究铸钢件的结构，在选择原材料的过程中也要认真仔细，在铸造工艺方面更为重要，在铸钢件熔炼的时候，一定要采取合理的方式将铸钢件气孔缺陷的问题解决，这样可以让铸钢件的生产效率和生产质量进一步提高。

参考文献：

[1]周德钢.用V法铸造工艺生产铸钢件的气孔缺陷与防治[C]//中国铸造科工贸大会暨中国消失模铸造技术创新大会.2010.

[2]范海旺，张保师.临钢连铸小方坯的气孔和气泡产生原因分析及预防措施[J].炼钢，1999，15（3）：55-56.

[3]廖希亮，范金辉，姜青河.消失模铸钢件气孔缺陷的分析及解决措施[J].铸造技术，2004，25（12）：960-961.

[4]秦绪巍，王宣.从工艺上分析铝合金压铸件气孔缺陷原因及预防措施[J].阜阳职业技术学院学报，2014（4）：47-49.

[5]姜卫东，耿亚鸽，张继奇.铸钢件内部球形气孔缺陷的超声检测定量分析[J].无损探伤，2015，39（5）：40-41.