砂型铸造常见问题分析

1砂型铸造常见问题分析铸件生产工序多，很容易使铸件产生各种缺陷。部分有缺陷的产品经修补后仍可使用，严重的缺陷则使铸件成为废品。为保证铸件的质量应首先正确判断铸件的缺陷类别，并进行分析，找出原因，以采取改进措施。砂型铸造的铸件常见的缺陷有：气孔、冷隔、浇不足、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂等。1.气孔气孔是气体在金属液结壳之前未及时逸出，在铸件内生成的孔洞类缺陷。气孔的内壁光滑，明亮或带有轻微的氧化色。铸件中产生气孔后，将会减小其有效承载面积，且在气孔周围会引起应力集中而降低铸件的抗冲击性和抗疲劳性。气孔还会降低铸件的致密性，致使某些要求承受水压试验的铸件报废。另外，气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。防止气孔产生的有效方法是：降低金属液中的含气量，增大砂型的透气性，以及在型腔的最高处增设出气冒口等。2.砂眼砂眼是在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。主要由于型砂或芯砂强度低；型腔内散砂未吹尽；铸型被破坏；铸件结构不合理等原因产生的。防止砂眼的方法是：提高型砂强度；合理设计铸件结构；增加砂型紧实度。3.粘砂铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。粘砂既影响铸件外观，又增加铸件清理和切削加工的工作量，甚至会影响机器的寿命。例如铸齿表面有粘砂时容易损坏，泵或发动机等机器零件中若有粘砂，则将影响燃料油、气体、润滑油和冷却水等流体的流动，并会玷污和磨损整个机器。防止粘砂的方法是：在型砂中加入煤粉，以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。4.夹砂夹砂是在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷，在用湿型铸造厚大平板类铸件时极易产生。铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方，型腔上表面受金属液辐射热的作用，容易拱起和翘曲，当翘起的砂层受金属液流不断冲刷时可能断裂破碎，留在原处或被带入其他部位。铸件的上表面越大，型砂体积膨胀越大，形成夹砂的倾向性也越大。防止夹砂的方法是：避免大的平面结构。5.胀砂胀砂是浇注时在金属液的压力作用下，铸型型壁移动，铸件局部胀大形成的缺陷。为了防止胀砂，应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压箱力或紧固力，并适当降低浇注温度，使金属液的表面提早结壳，以降低金属液对铸型的压力。6.冷隔和浇不足2液态金属充型能力不足，或充型条件较差，在型腔被填满之前，金属液便停止流动，将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。浇不足时，会使铸件不能获得完整的形状；冷隔时，铸件虽可获得完整的外形，但因存有未完全融合的接缝,铸件的力学性能严重受损。冷隔防止浇不足和冷隔的方法是：提高浇注温度与浇注速度；合理设计壁厚。2.4.2铸件缺陷鉴别1.缩孔与气孔的鉴别缩孔和气孔是铸件中最常见的孔眼类缺陷。缩孔是铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的。气孔是由于铸型(芯)的透气性不足，浇注时产生的大量气体，不能及时排出所致。1)缩孔的鉴别铸件中缩孔的特征是孔壁粗糙，形状极不规则，常出现在铸件最后凝固的厚大部位或铸壁的交接处。鉴别缩孔的主要方法如下：缩孔(1)观察铸件缺陷的表面形状，如表面高低不平，非常粗糙，而且是暗灰色的、形状不规则的孔眼，即为缩孔。(2)孔眼的位置若在铸件最后凝固的肥厚处，或在两壁相交的热节处，而且位于其断面的中部或中上部位，则为缩孔。(3)一般铸钢件厚大断面上较集中的孔眼缺陷为缩孔或气缩孔。2)气孔的鉴别铸件中的气孔与缩孔有较大的区别，其特征如下。(1)孔壁光滑，内表面呈亮白色或带有轻微氧化色为气孔。(2)气孔呈圆形、长条形或不规则形状。(3)气孔的尺寸变化很大，大至几厘米，小至几分之一毫米。(4)气孔常以单个、数个或呈蜂窝状存在于铸件表面或靠近砂芯、冷铁、芯撑或浇、冒口附近的地方，有时也布满整个截面。2.错型、错芯及偏芯的鉴别1)错型的鉴别错型是铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错开的缺陷，一般是由于合型定位不准所造成的。错型如果铸型中有砂芯，而砂芯又是安放在下型，这种缺陷是错型而不是偏芯。32)错芯的鉴别错芯是砂芯在分芯面处相互错开，使铸件的内腔产生变形。它是错芯不是错型，故铸件外表面形状正确。错芯3)偏芯的鉴别偏芯是由于砂芯的位置发生了不应有的变化，而引起的铸件形状及尺寸与图样不符。偏芯3.浇不到与未浇满的鉴别1)浇不到缺陷的鉴别浇不到缺陷是指铸件上有残缺，轮廓形状不完整，或轮廓完整，但它的边角呈圆形，色泽光亮。铸件上的浇不到缺陷，常出现在远离浇口的部位及薄壁处，而浇注系统中是充满金属液的。它不是浇注时金属液不够，而是因为金属液的流动性太差或流动阻力太大所造成。2)未浇满缺陷的鉴别未浇满是在铸件浇注位置的上部产生缺肉，缺肉处的铸件边角略呈圆形。未浇满与浇不到是不同的，未浇满是由于进入型腔的金属液不足而产生的，如浇包中的金属液不够或浇注中断等。砂型铸造缺陷分析一、铸件缺陷的分类（1）按工序分类4我国一些企业为了便于从统计的角度进行质量管理，将铸件缺陷按工序进行分类如下：1）造型废。造型工操作疏忽造成的铸件缺陷。如合型时忘记吹净型腔，导致砂眼缺陷等。2）浇废。浇注工操作失误造成的缺陷。如浇包中金属液量不够而造成未浇满等。3）料废。金属炉料配比不当或原材料使用失误造成的化学成分不合格。4）毛坯废。毛坯在清理过程中产生机械损伤。5）芯废。制芯不当出现型芯尺寸不合格导致铸件尺寸不合格缺陷。6）混砂废。型砂、芯砂混制不当而使铸件产生的缺陷。如型砂配方不合适导致铸件表面粗糙缺陷等。（2）按缺陷的特征分类铸件缺陷种类繁多，形貌各异，在GB/T5611-1998《铸造术语》中将铸造缺陷分为八大类102种，见下表。铸件缺陷的分类（GBT5611-1998）类别序号缺陷名称缺陷特征（1）多肉类缺陷1飞翅（飞边）垂直于铸件表面上厚薄不均匀的薄片状金属凸起物，常出现在铸件分型面和芯头部位2毛刺铸件表面上刺状金属凸起物。常出现在型和芯的裂缝处，形状极不规则。呈网状或脉状分布的毛刺称脉纹3外渗物（外渗豆）铸件表面渗出的金属物。多呈豆粒状，一般出现在铸件的自由表面上，例如明浇铸件的上表面、离心浇注铸件的内表面等。其化学成分与铸件金属往往有差异4粘模多肉因砂型（芯）起模时部分砂块粘附在模样或芯盒上所引起的铸件相应部位多肉5冲砂砂型或砂芯表面局部型砂被金属液冲刷掉，在铸件表面的相应部位上形成的粗糙、不规则的金属瘤状物。常位于浇口附近，被冲刷掉的型砂，往往在铸件的其它部位形成砂眼6掉砂砂型或砂芯的局部砂块在外力作用下掉落，使铸件表面相应部位形成的块状金属凸起物。其外形与掉落的砂块很相似。在铸件其它部位则往往出现砂眼或残缺7胀砂铸件内外表面局部胀大，重量增加的现象。由型壁退移引起8抬型（抬箱）由于金属液的浮力使上型或砂芯局部或全部抬起、使铸件高度增加的现象（2）孔洞类缺陷9气孔铸件内由气体形成的孔洞类缺陷。其表面一般比较光滑，主要呈梨形、园形和椭圆形。一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群出现10气缩孔分散性气孔与缩孔和缩松合并而成的孔洞类铸造缺陷11针孔一般为针头大小分布在铸件截面上的析出性气孔。铝合金铸件中常出现这类气孔，对铸件性能危害很大12表面针孔成群分布在铸件表层的分散性气孔。其特征和形成原因与皮下气孔相同，通常暴露在铸件表面，机械加工1～2mm后即可去掉13皮下气孔位于铸件表皮下的分散性气孔。为金属液与砂型之间发生化学反应产生的反应性气孔。形状有针状、蝌蚪状、球状、梨状等。大小不一，深度不等。通常在机械加工或热处理后才能出现14呛火浇注过程中产生的大量气体不能顺利排出，在金属液内发生沸腾，导致在铸件内产生大量气孔，甚至出现铸件不完整的缺陷515缩孔铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞。形状极不规则、孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固的部位16缩松铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。借助高倍放大镜才能发现的缩松称为显微缩松。铸件有缩松缺陷的部位，在气密性试验时可能渗漏17疏松（显微缩松）铸件缓慢凝固区出现的很细小的孔洞。分布在枝晶内和枝晶间。是弥散性气孔、显微缩松、组织粗大的混合缺陷，使铸件致密性降低，易造成渗漏18渗漏铸件在气密性试验时或使用过程中发生的漏气、渗水或渗油现象。多由于铸件有缩松、疏松、组织粗大、毛细裂纹、气孔或夹杂物等缺陷引起（3）裂纹及冷隔类缺陷19冷裂铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹。裂口常穿过晶粒延伸到整个断面20热裂铸件在凝固后期或凝固后在较高温度下形成的裂纹。其断面严重氧化，无金属光泽，裂口沿晶粒边界产生和发展，外形曲折而不规则21缩裂（收缩裂纹）由于铸件补缩不当、收缩受阻或收缩不均匀而造成的裂纹。可能出现在刚凝固之后或在更低的温度22热处理裂纹铸件在热处理过程中产生的穿透或不穿透的裂纹。其断面有氧化现象23网状裂纹（龟裂）金属型和压铸型因受交变热机械作用发生热疲劳，在型腔表面形成的微细龟壳状裂纹。铸型龟裂在铸件表面形成龟纹缺陷24白点（发裂）钢中主要因氢的析出而引起的缺陷。在纵向断面上，它呈现近似圆形或椭圆形的银白色斑点，故称白点；在横断面宏观磨片上，腐蚀后则呈现为毛细裂纹，故又称发裂25冷隔在铸件上穿透或不穿透，边缘呈圆角状的缝隙。多出现在远离浇口的宽大上表面或薄壁处、金属流汇合处以及冷铁、芯撑等激冷部位26浇注断流铸件表面某一高度可见的接缝。接缝的某些部分熔合不好或分开。由浇注中断而引起27重皮充型过程中因金属液飞溅或液面波动，型腔表面已凝固金属不能与后续金属熔合所造成的铸件表皮折叠缺陷（4）表面类缺陷28表面粗糙铸件表面毛糙、凹凸不平，其微现几何特征超出铸造表面粗糙度测量上限，但尚未形成粘砂缺陷29化学粘砂铸件的部分或整个表面上，牢固地粘附一层由金属氧化物、砂子和粘土相互作用而生产的低熔点化合物。硬度高，只能用砂轮磨去30机械粘砂（渗透粘砂）铸件的部分或整个表面上粘附着一层沙粒和金属的机械混合物。清铲粘砂层时可以看到金属光泽31夹砂结疤（夹砂）铸件表面产生的疤片状金属凸起物。其表面粗糙，边缘锐利，有一小部分金属和铸件本体相连，疤片状凸起物与铸件之间夹有一层砂32涂料结疤由于涂层在浇注过程中开裂，金属液进入裂缝，在铸件表面产生的疤痕状金属凸起物33沟槽铸件表面产生较深（5mm）的边缘光滑的V型凹痕。通常有分枝，多发生在铸件的上下表面34粘型熔融金属粘附在金属型腔表面的现象35龟纹（网状花纹）磁力探伤时熔模铸件表面出现的龟壳状网纹缺陷，多出现在铸件过热部位。因浇注温度和型壳温度过高，金属液与型壳内Na2O残留量过6高而析出的“白霜”发生反应所致。因铸型型腔表面龟裂而在金属塑铸件或压铸件表面形成的网状花纹缺陷36流痕（水纹）压铸件表面与金属流动方向一致的，无发展趋势且与基体颜色明显不一样的微凸或微凹的条纹状缺陷37缩陷铸件的厚断面或断面交接处上平面的塌陷现象。缩陷的下面有时有缩孔。缩陷有时也出现在内缩孔附近的表面38鼠尾铸件表面出现较浅（≤5mm）的带有锐角的凹痕39印痕因顶杆或镶块与型腔表面不齐平，而在金属型铸件或压铸件表面相应部位产生的凸起或凹下的痕迹40皱皮铸件上不规则的粗粒状或褶皱状的表皮。一般带有较深的网状沟槽41拉伤金属型铸件和压铸件表面由于与金属型啮合或粘结，顶出时顺出型方向出现的擦伤痕迹（5）残缺类缺陷42浇不到（浇不足）铸件残缺或轮廓不完整或虽然完整但边角圆且光亮。常出现在远离浇口的部位及薄壁处。其浇注系统是充满的43未浇满铸件上部产生缺肉，其边角略呈圆形，浇冒口未浇满，顶面与铸件平齐44型漏（漏箱）铸件内有严重的空壳状残缺。有时铸件外形虽较完整，但内部的金属已漏空，铸件完全呈壳状，铸型底部有残留的多余金属45损伤（机械损伤）铸件受机械撞击而破损，残缺不完整的现象46跑火因浇注过程中金属液从分型面处流出而产生的铸件分型面以上部分严重凹陷，有时会沿未充满的型腔表面留下类似飞翅的残片47漏空在低压铸造中，由于结晶时间过短，金属液从升液管漏出，形状类似型漏的缺陷（6）形状及重量差错类缺陷48铸件变形铸件在铸造应力和残余应力作用下所发生的变形及由于模样或铸型变形引起的变形49形状不合格铸件的几何形状不符合铸件图的要求50尺寸不合格在铸造过程中由于各种原因造成的铸件局部尺寸或全部尺寸与铸件图的