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知识篇——铸件中缩孔与缩松的防止方法

 

缩孔与缩松使铸件受力的有效面积减少,而且在孔洞部位易产生应力集中,使铸件力学性能下降。缩孔与缩松还使铸件的气密性、物理性能和化学性能下降。缩孔与缩松严重时,铸件不得不报废。因此,生产中要采取必要的工艺措施予以防止。

防止铸件产生缩孔的根本措施是采用定向凝固。所谓定向凝固,即使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程。按定向凝固的顺序,先凝固部位的收缩,由后凝固部位的熔融金属来补充;后凝固部位的收缩,由冒口或浇注系统的金属液来补充,使铸件各部分的收缩都能得到补充,而将缩孔转移到铸件多余部分的冒口或浇注系统中,如下图所示。

 

所谓冒口是指在铸型内存储供补缩铸件用熔融金属的空腔,也指该空腔中充填的金属。冒口除补缩外,有时还起排气、集渣的作用。凝固后切除多余部分便可得到无缩孔的致密铸件。

实现定向凝固的措施是在铸件可能出现缩孔的厚大部位(热节)安放冒口,或在铸件远离浇冒的部位增设冷铁等,如下图所示。

 

所谓冷铁是指为增加铸件局部的冷却速度,在砂型、砂芯表面或型腔中安放的金属物。图中所示铸件中可能产生缩孔的厚大部分不止一个,若仅靠顶部冒口,难以向底部凸台补缩,如果在该凸台的型壁上安放两个外冷铁,加快了该处的冷却速度,使厚壁凸台反而最先凝固,从而实现了由下而上的定向凝固。

定向凝固与逐层凝固是两个不同的概念。定向凝固是指铸件各部分的凝固顺序;逐层凝固是指铸件某截面上的凝固顺序。逐层凝固的合金表层先凝固,然后逐渐向铸件中心增厚,铸件中心最后凝固。冒口的补缩通道能长时间保持畅通,有利于实现铸件的定向凝固。对于纯金属、共晶成分的合金,工艺上一般都采用定向凝固的原则,来提高铸件的致密性。

相反,倾向于糊状凝固的合金,结晶的固体骨架较好地布满整个铸件的截面,使冒口的补缩通道堵塞,难以实现定向凝固。