第六章铸件中的气体.ppt

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。 侵入性气孔形成过程示意图 第二十九页，共五十八页，2022年，8月28日 将液态金属浇入砂型时 , 砂型或砂芯在金属液的高温作用下会产生大量气 体。随着温度的升高和气体量的增加 , 金属 -铸型界面处气体的压力不断增大。 当界面上局部气体的压力户气满足式 (11-4) 所示的条件时 , 气体就会在金属凝 固之前或凝固初期侵入液态金属 , 在型壁上形成气泡。 第三十页，共五十八页，2022年，8月28日 气泡形成后将脱离型壁 , 浮入型腔液态金属中。当气泡来不及上浮逸出时 , 就会在金属中形成侵入性气 孔。气泡形成的条件为 P气 P静+P阻+ P腔 (11-4) 第三十一页，共五十八页，2022年，8月28日 当液态金属不润湿型壁 ( 即表面张力小 ) 时 , 侵入气体容易在型壁上形成气泡 , 从而增大了侵入性气孔的形成倾向。 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。 第三十二页，共五十八页，2022年，8月28日 气体在金属己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己凝 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。 有的侵入性气孔为什么呈梨形？ 第三十三页，共五十八页，2022年，8月28日 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。干型应保证烘干质量 , 并及时浇注。冷铁或芯铁应保证表面清洁、干燥。浇口圈和冒口圈应烘干后使用。 第三十四页，共五十八页，2022年，8月28日 (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 , 侵人性 气孔的产生倾向越大。在保证砂型强度的条件下 , 应尽量降低砂型的紧实度。采用面砂加粗背砂的方法是提高砂型透气性的有效措施。 (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。 第三十五页，共五十八页，2022年，8月28日 (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。烧注时应控制浇注高度和浇注速度 , 保证液态金属平稳地流动和充型。 (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。 第三十六页，共五十八页，2022年，8月28日 二、析出性气孔的形成与防止 析出性气孔 在金属凝固过程中，随着温度降低，气体溶解度降低，气体就会析出，如果析出的气体以分子状态存在，就形成了气泡，这种气泡保留在凝固以后的金属中，就是析出性气孔。 第三十七页，共五十八页，2022年，8月28日 第三十八页，共五十八页，2022年，8月28日 析出性气孔的特征 3、气体成分：氢气、氮气。 1、形状特征：多为分散小圆孔，直径0.5～2mm，或者更大，肉眼能观察到麻点状小孔，表面光亮。 2、位置分布：在铸坯断面上呈大面积、均匀分布，而在最后凝固的部位较多。 第三十九页，共五十八页，2022年，8月28日 4、出现规律：往往一炉金属液中全部或多数出现这种气孔。 5、敏感合金：铝合金和钢比较容易出现这种气孔。 6、伴生现象：冒口中缩孔减小，并有不同程度的冒口上涨现象。 第四十页，共五十八页，2022年，8月28日 析出性气孔的特征 第四十一页，共五十八页，2022年，8月28日 第一页，共五十八页，2022年，8月28日 第1节 气体的来源与在铸件中的存在形式 一、铸件中的气体对铸件质量的影响 形成的气孔是铸件中最常见的缺陷。 影响：减小铸件的有效工作断面，产生 应力集中，成为零件断裂的裂纹源，降低铸件的强度和塑性；不规则气孔不仅增加缺口敏感使金属强度降低，而且还降低铸件的疲劳强度；弥散气孔使铸件组织疏松，降低铸件的气密性。 第二页，共五十八页，2022年，8月28日 二、气体的来源 （1）熔炼过程中：来自炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分 （2）铸型：来自铸型中的气体主要是型砂的水分 （3）浇注过程：浇包未干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内气体不能及时排除等 第三页，共五十八页，2022年，8月28日 三、气体的存在形式 气体元素在金属中主要三种存在形态： 固溶体：气体以原子状态溶解于金属中 化合物：氢、氮、氧