缩松与缩孔相关知识

1、铸件缩孔、缩松产生的原因1、铸件结构方面的原因 由于铸件断面过厚，造成补缩不良形成缩孔。铸件壁厚不均匀，在壁厚部分热节处产生缩孔或缩松。 由于铸孔直径太小形成铸孔的砂芯被高温金属液加热后，长期处于高温状态，降低了铸孔表面金属的凝固速度，同时，砂芯为气体或大气压提供了信道，导致了孔壁产生缩孔和绣松。 铸件的凹角圆角半径太小，使尖角处型砂传热能力降低，凹角处凝固速度下降，同时由于尖角处型砂受热作用强，发气压力大，析出的气体可向未凝固的金属液渗入，导致铸件产生气缩孔。 2、熔炼方面的原因 液体金属的含气量太高，导致在铸件冷却过程中以气泡形式析出，阻止邻近的液体金属向该处流动进行补缩，产生缩孔或缩松。

2、 当灰铸铁碳当量太低时，将使铁水凝固时共晶石墨析出量减少，降低了石墨化膨胀的作用，使凝固收缩增加，同时也降低铁水的流动性。认而降低铁水的自补缩能力，使铸件容易产生缩孔或缩松。 当铁水含磷量或含硫量偏高时，磷是扩大凝固温度范围的元素，同时形成大量的低熔点磷共晶，凝固时减少了补缩能力。硫是阻碍石墨化的元素，硫还能降低铁水的流动性。同时，铁水氧化严重，也降低液体金属的流动性，使铸件产生缩孔或缩松。 孕育铸铁或球墨铸铁在浇注前用硅铁等孕育剂进行孕育处理时，如果孕育不良，将导致铁水凝固时析出大量的渗碳体，从而使凝固收缩增加，产生缩孔或缩松。 3、工艺设计的原因 （1）浇注系统设计不合理 浇注系统设计与铸

3、件的凝固原则相矛盾时，可能会导致铸件产生缩孔或缩松。主要表现为浇注位置不合适，不利于顺序凝固，内浇口的位置及尺寸不正确。对于灰铸铁和球墨铸铁，如果将内浇口开在铸件厚壁处，同时内浇口尺寸较厚，浇注后，内浇口则长时间处于液体状态。在铁水凝固发生石墨化膨胀的作用下，铁水会经内浇口倒流回直浇道，从而使铸件产生缩孔和缩松。 （2）冒口设计不合理 冒口位置、数量、尺寸及冒口颈尺寸未能促进铸件顺序凝固，都可能导致铸件产生缩孔和缩松。如果在暗冒口顶部未放置出气冒口，或冷铁使用不当，也会导致铸件产生缩孔和缩松。 （3）型砂、芯砂方面的原因 型砂（芯砂）的耐火度及高温强度太低，热变形量太大。当在金属液的静压力或石

4、墨化膨胀力的作用下，型壁或芯壁会产生移动。使铸件实际需要的补缩量增加或在膨胀部位出现新的热节，导致铸件产生缩孔和缩松。这种现象对大中型铸件是很敏感的。另外，如果型砂中水分含量太高，将使型壁表面的干燥层厚度减少和水分凝聚区的水分增加，范围扩大，从而使型壁的移动能力增加，导致缩孔及缩松的产生。 （4）浇注方面的原因 浇注温度太高，使液态金属的液态收缩量增加；太低时，又会降低冒口的补缩能力，特别是采用底注式浇注系统时更明显，铸件往往在下部产生缩孔和缩松。当冒口没有浇满或对大中型铸件没有用金属液对明冒口进行补浇时，这将降低冒口的补缩能力，引起铸件产生缩孔或缩松。铸件的缩孔和缩松的特征铸件形成后，在最后

5、凝固部位，由于收缩出现的集中孔洞称为缩孔，分散而细小的孔洞称为缩松。缩孔和缩松通常发生在铸件内部。 由于缩孔、缩松的存在，将减少铸件的有效承载截面积，甚至造成应力集中而大大降低铸件的物理和力学性能。由于铸件的连续性被破坏，使铸件的气密性、抗蚀性等性能显著降低；加工后铸件表面的粗糙度提高。所以，缩孔和缩松是铸件的主要缺陷之一，应予以防止。 金属在凝固过程中，当液态收缩与凝固收缩之和大于固态收缩时，就有可能在铸件内部留下孔洞。由于金属性质和凝固条件的不同引起的缩孔、缩松类缺陷常有以下几种形式： 1、缩孔 缩孔的孔洞大而集中，缩孔的形状不规则，孔壁粗糙。缩孔有出现在铸件外部和铸件内部两种，分别称为外

6、缩孔和内缩孔。外缩孔是指因金属液的凝固收缩而在铸件的外部或顶部形成的缩孔，一般在铸件上部呈漏斗状。当铸件壁厚很厚时，有时出现在侧面或凹角处。根据铸件的形状有所不同，漏斗状的下端有的较浅，有的一直深到铸件的内部。一般来说，产生外缩孔的铸件其内部是致密的。 内缩孔是铸件凝固收缩时，在铸件内部产生的缩孔。内缩孔呈不规则的粗糙孔壁，并且有凝固时产生的树枝状晶，一般为暗黑色或褐色。内缩孔不限于铸件内部，有时在壁厚急变的拐弯处产生内缩孔，与表面相近，这时，内缩孔与外缩孔就难以区别了。 2、缩松 缩松是铸件断面上出现的分散而细小的缩孔，有时借助放大镜才能发现。铸件有缩松缺陷的部位，在气密性试验时，可能产生渗

7、漏。缩松的孔洞多而小，似海绵状，常出现在铸件最后凝固的部位，如在缩孔的下方或铸件截面的中央（轴线缩松）。 当铸件呈同时凝固时，特别是糊状凝固的金属（如球墨铸铁等），容易生成分散的孔洞，即缩松。铸件质量检验生产中由于认识水平和生产条件的限制，铸件出现这种或那种缺陷是完全可能的。铸件的质量是否符合技术条件所规定的要求，必须通过检验才能评定。铸件质量检验是根据用户要求和图样技术条件等有关协议的规定，用目测、量具、仪表或其他手段检验铸件是否合格的操作过程。 铸件质量检验不仅是为了发现缺陷，而且可根据对缺陷的判断，进一步找出产生缺陷的原因，制定出防止缺陷的措施。铸件质量的内容，从满足用户要求出发，应包括

8、外观质量，内在质量和使用质量三个方面。 （1）铸件外观质量 指铸件表面状况和达到用户要求的程度。包括铸件表面的粗糙度、表面缺陷、尺寸公差、形状偏差、重量偏差等。检查铸件的表面质量，一般用观察法或用有关量具、仪器等进行测量。 （2）铸件内在质量 指一般不能用肉眼检查出来的铸件内部状况和达到用户要求的程度。主要包括化学成分、物理和力学性能，金相组织以及存在于铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂物等缺陷。内在质量的检验可用化学分析、材料试验、金相检查、无损探伤等方法。 （3）铸件的使用质量 指铸件能满足使用要求的性能。如在强力、高速、磨损、腐蚀、高热等不同条件下的工作性能，切削性能、焊接性能、运转性能等。 目

9、前，我国对铸件质量分等，已制定的相关标准为：JB/JQ 8200l一90铸件质量分等通则，对铸件外观质量制订的国家标准有：GB 64141986铸件尺寸公差分等，GB606011985铸件表面粗糙度，GB/T113511989铸件质量公差等。防止铸件夹杂类缺陷的措施 在金属熔炼方面的措施，防止在熔炼过程中带入其他有害金属；使用质量好的原材料，控制炉料及孕育剂、球化剂的尺寸不宜太大或太小。精炼剂和变质剂应烘干后使用。 在熔炼过程中，加入适量的溶剂，使金属液中的夹杂物和有害元素等杂质容易生成熔点低、流动性好、密度与金属液相差较大的熔渣，易与金属液分离。对金属液进行充分的精炼，去除金属液中的夹杂物。

10、对铸钢熔炼应进行充分脱氧和脱硫处理。在金属液上覆盖一层溶剂，使上浮的熔渣能被吸附，有利于去除。对于加入高熔点的中间合金，适当提高熔炼温度，有利于高熔点合金的熔化，有时可以采用搅拌措施，使金属液成分均匀。应注意搅拌后，金属液应静置一段时间，待熔渣充分上浮后再浇注。 造型操作中，保证砂型紧实度均匀，砂芯应有足够的高温强度。合型应准确无误，保证砂型的完好。严格执行铸造工艺规程，防止砂型和砂芯烘干过程中，产生过烧现象。 合理设计浇注系统，在浇注系统中加设挡渣装置，如过滤网、集渣包等。浇注前，可静置金属液，浇注中，要有挡渣措施，浇注速度不宜太快，浇包距离浇口杯不要太高，避免产生金属液飞溅，导致冷豆生成。

11、铸造应力的产生原因及特点1、铸造应力的产生 通常说的铸造应力，有时是泛指，即不论产生应力的原因如何，凡铸件冷却过程中尺寸变化受阻，产生的应力都称作铸造应力。但通常指的铸造应力多指残余应力。铸件有残余应力时，经机械加工后可能产生新的变形，使零件精度降低或尺寸超差；若铸件承受的工作应力与残余应力方向相同而叠加，就可能超过材料强度极限而破坏；有残余应力的铸件在长期存放后，会产生变形；若在腐蚀介质中存放或工作时，还会产生应力腐蚀而开裂。因此，应尽量减少铸件冷却过程中产生的残余应力并设法消除之。 铸件凝固结束后，铸件都要随着温度的下降发生固态收缩或相变，在固态相变的同时，有相变体（线）膨胀或收缩，由于厚

12、壁铸件外层比内层冷却的快，壁厚不同的铸件厚壁冷的慢，薄壁冷的快。从而导致外层与内层，厚壁与薄壁固态线收缩率（mm/s）不一致，使厚壁的外层和内层、厚壁与薄壁就相互制约收缩，发生拉伸或压缩变形。在固态冷却前期，薄壁降温比厚壁快，产生的收缩量较大，从而使薄壁部位受到拉伸变形，产生拉应力，而在厚壁部位形成压缩变形，产生压应力；在冷却后期，厚壁的降温又比薄壁快，产生的收缩量较薄壁部位大，所以又在厚壁部位形成拉伸变形，产生拉应力，而在薄壁部位形成压缩变形，产生压应力。如果在冷却前期和冷却后期形成的应力能相互抵消，则铸件最终不产生应力，而只在冷却过程中表现出来的应力称为临时应力。如果两种应力不能相互抵消，

13、则有一部分应力会残留在铸件上，这种应力称为残余应力。 除此之外，铸件的固态线收缩还受到外部因素的阻碍（如砂芯、冒口、浇注系统等），如果外部因素退让性不足，温度下降时不能实现应有的收缩值，铸件将产生拉应力。在冷却过程中，固态收缩由于上述各种因素的影响，使铸件的收缩受阻，发生变形而产生应力，这种应力为铸造应力。 铸造应力包括：热应力、相变应力、收缩应力三种。 2、铸造残余应力 铸件清理完后，仍然存在宏观的残余应力。残余应力也称“内应力”。铸件残余应力不是一种铸造缺陷，但对铸件产生裂纹和变形起着重要的作用。铸件的残余应力（拉应力）大于材料的抗拉强度时，就会使铸件产生裂纹；当铸件存在残余应力时，会使铸

14、件变“脆”；残余应力还会使铸件产生应力腐蚀开裂。铸件残余应力有宏观和微观之分，按形成原因可分为热应力型残余应力、相变型残余应力、收缩应力型残余应力。生产实践表明铸件残余应力主要为热应力型，即为残余热应力。防止铸件产生缩孔、缩松的措施1、控制铸件的凝固方向 凝固方向应符合定向凝固或同时凝固的原则。 （1）定向凝固 采用各种措施保证铸件结构上各部分按照远离冒口的部分先凝固，然后是靠近冒口部分，最后是冒口本身的凝固。建立顺序凝固的条件是液体补偿通道畅通。可正确选择铸件的浇注位置，采用冷铁或其他激冷材料；放置尺寸足够大，数量足够多的冒口，保证有足够的金属液对铸件就近补缩；用发热冒口来提高冒口的温度、添

15、加保温剂减缓冒口的冷却速度；适当提高冒口的高度；采用大气压力冒口来提高冒口补缩能力等。 （2）均衡凝固 所谓均衡凝固就是利用膨胀和收缩动态叠加的自补缩和浇冒口的外部补缩，采取工艺措施，使单位时间的收缩与膨胀按比例进行的一种凝固工艺原则。按照这一工艺原则，浇注系统和冒口系统要从铸件的薄壁处引入，补缩工艺设计以自补缩为基础，对于铸铁件，应充分利用石墨化膨胀自补缩，冒口只是补充自补不足的差额。同时，冒口不应该放在铸件的热节上，冒口既要靠近热节，以利于补缩，又要离开热节，以减少冒口对铸件的热干扰。均衡凝固工艺特别强调内浇道根部、冒口根部和铸件的热节不能重合。改进铸件的结构，在铸件技术条件允许时，修改铸

16、件某些部分的结构，减少热节。采用冷铁平衡壁厚差，消除热节。优先采用顶注工艺，使先浇人的金属液尽快地静止下来，提前石墨化膨胀，以提高自补缩的能力。 2、选择适当的浇注系统和浇注工艺，控制凝固顺序。 （1）合理选择浇注系统和浇注位置 在高强度灰铸铁无冒口铸造工艺中，采用封闭式浇注系统，内浇口截面采用扁平梯形，使铸件与浇口连接处不易产生缩孔、缩松等缺陷。这已在HT300高压泵体的无冒口铸造工艺的应用中得到验证。在生产中，为保证充型平稳，常常采用底注式浇注系统，冒口设在顶部。在这种情况下，铸件的纵向温度分布有利于反定向凝固。采用低温快浇和补浇冒口的方法，可以减少逆向温差。 （2）控制适当的浇注温度和浇注速度 高温慢浇能增加铸件的纵向温差，有利于定向凝固的原则。但是，这种浇注工艺可能带来其他弊病。有时，采用阶梯式或缝隙式浇注系统。在某些情况下，冒口设在分型面上，液态金属通过冒口引入浇道，并采用高温慢浇，是比较合理的。为实现同时凝固原则，内浇道应从铸件薄壁处引入，并增加内浇道的数目，采用低温快浇工艺，以减少金属的液态收缩，防止缩孔、缩松的产生。 （3）改进铸件的结构 在铸件技术要求允许的情况下，采用收缩较小的低牌号铸铁；修改铸件的某些部分结构，减少热节，有利于定向凝固和同时凝固的原则。如果铸件结构较复杂而从整体上看