1、! ! ! ! ! ! ! 铸 ! ! 造!“#$%&! ! !“#!“# 年 第 $% 期 & 热 处 理 “ 锻 压 “ 铸 造!# “#$%&()# $*“# $热 加 工铸 件 浇 不 足 和 冷 隔 缺 陷 的成 因 及 防 止 措 施九 江 职 业 大 学 ! （ 江 西 ! “#$） ! 王 ! 荣 ! 王 维 昌! ! 【 摘 要 】 ! 浇 不 足 和 冷 隔 是 铸 件 中 相 当 普 遍 的 缺 陷 ， 其 产 生 原 因 几 乎 存 在 于 铸 造 的 每 一 道 工 序 中 。 本 文对 这 类 缺 陷 产 生 的 原 因 进 行 了 分 析 ， 并 提 出 了 相
2、应 的 防 止 措 施 ， 对 铸 造 工 作 者 有 一 定 的 借 鉴 作 用 。! ! 浇 不 足 和 冷 隔 是 铸 造 中 相 当 普 遍 的 缺 陷 ， 在 很 多 情况 下 ， 这 两 类 缺 陷 在 完 全 报 废 铸 件 中 占 第 一 位 或 第 二位 。 浇 不 足 是 指 金 属 液 未 能 充 满 铸 型 型 腔 而 形 成 不 完 整的 铸 件 ， 这 类 缺 陷 的 特 点 是 铸 件 壁 上 具 有 光 滑 圆 边 的 穿孔 ， 或 者 铸 件 的 一 个 或 多 个 末 端 未 充 满 金 属 液 ； 冷 隔 是指 在 两 股 金 属 汇 聚 处 ， 因 其
3、未 能 完 全 熔 合 而 存 在 明 显 的不 连 续 性 缺 陷 的 铸 件 ， 这 类 缺 陷 的 外 观 ， 常 呈 现 为 带 有光 滑 圆 边 的 裂 纹 或 皱 纹 。 这 两 类 缺 陷 的 特 点 ： 一 是 在 铸件 检 验 中 比 较 容 易 发 现 ； 二 是 除 了 清 理 工 序 外 ， 其 产 生原 因 几 乎 存 在 于 铸 造 的 每 一 道 工 序 中 。下 面 笔 者 结 合 多 年 的 生 产 实 践 并 参 阅 有 关 资 料 ， 谈谈 铸 件 浇 不 足 和 冷 隔 的 产 生 原 因 及 其 防 止 措 施 。$ 铸 件 和 模 样 设 计（ $）
4、 因 铸 件 截 面 厚 薄 不 均 造 成 金 属 流 间 断 ! 在 某 些铸 件 设 计 中 ， 薄 截 面 位 于 金 属 液 难 以 达 到 的 部 位 ， 很 难恰 当 地 设 置 浇 注 系 统 。 在 可 能 的 情 况 下 ， 应 对 这 类 设 计进 行 修 改 ， 当 无 法 更 改 设 计 时 ， 则 需 采 用 相 当 复 杂 的 浇注 系 统 ， 以 避 免 产 生 这 类 缺 陷 。（ %） 铸 件 截 面 相 对 过 薄 ! 这 种 设 计 没 能 考 虑 到 金 属流 动 和 凝 固 的 规 律 。 如 果 设 计 者 不 能 加 厚 这 一 截 面 的话 ，
5、 惟 一 的 补 救 办 法 是 提 高 金 属 的 浇 注 温 度 ， 或 者 修 改金 属 的 化 学 成 分 ， 以 改 善 其 流 动 性 。 还 有 一 个 较 好 的 弥补 办 法 是 采 用 不 会 产 生 急 冷 的 铸 型 （ 型 芯 ） ， 但 这 会 使生 产 成 本 增 加 ， 因 此 在 可 能 的 情 况 下 应 更 改 设 计 。! 模 样（ $） 模 样 或 芯 盒 磨 损 造 成 铸 件 截 面 过 薄 ! 型 砂 是 磨损 力 相 当 强 的 材 料 ， 会 造 成 模 样 磨 损 ， 进 而 造 成 铸 件 截面 减 薄 ， 导 致 产 生 浇 不 足 和
6、 冷 隔 缺 陷 。 有 效 的 预 防 措 施是 建 立 正 规 的 检 查 制 度 ， 把 有 缺 陷 的 模 样 检 查 出 来 。（ %） 模 样 强 度 差 ! 在 造 型 或 制 芯 的 压 力 下 ， 模 样 由于 强 度 不 够 而 产 生 变 形 ， 这 样 的 模 样 和 芯 盒 会 造 成 铸 型和 型 芯 变 形 。 这 样 既 会 造 成 金 属 液 未 能 按 预 期 设 想 流动 ， 又 会 形 成 铸 件 截 面 过 薄 。 改 正 的 方 法 是 加 固 模 样 。（ &） 模 样 或 芯 盒 定 位 不 准 ! 其 产 生 原 因 是 定 位 销 和销 套
7、已 经 磨 损 ， 定 位 销 数 量 过 少 或 定 位 销 尺 寸 过 小 都 容易 产 生 磨 损 。 在 上 下 模 底 板 上 按 中 心 线 安 装 分 成 两 半 的模 样 时 ， 也 会 出 现 错 位 的 缺 陷 。 如 果 不 试 浇 样 品 铸 件 ，则 很 难 证 实 分 装 在 上 、 下 模 底 板 上 的 两 半 模 样 是 否 对准 。 防 止 产 生 这 类 缺 陷 的 首 要 措 施 就 是 加 强 检 验 。( 砂 箱 及 其 准 备（ $） 上 下 箱 错 箱 造 成 铸 件 过 薄 ! 造 成 这 种 缺 陷 的 原因 包 括 ： 定 位 销 磨 损
8、、 定 位 销 弯 曲 、 销 套 磨 损 ， 或 在 箱耳 座 内 有 外 来 杂 物 。 由 于 错 箱 是 造 成 铸 件 缺 陷 的 主 要 根源 之 一 ， 因 而 必 须 定 期 对 这 些 部 件 进 行 维 修 和 保 养 。（ %） 模 样 安 装 不 当 ! 这 种 情 况 一 般 是 安 装 模 样 的 工人 操 作 疏 忽 所 造 成 的 。 模 样 和 模 底 板 上 的 对 准 中 心 线 必须 非 常 明 显 ， 以 便 安 放 时 易 于 检 查 。（ &） 薄 平 铸 件 浇 注 时 倾 斜 度 不 够 ! 对 某 些 较 薄 的 铸件 来 说 ， 要 使 砂
9、 箱 在 浇 注 时 能 保 持 一 个 倾 斜 度 ， 否 则 会形 成 封 闭 气 体 ， 造 成 金 属 液 流 间 断 。 砂 箱 倾 斜 后 ， 上 箱要 保 持 足 够 的 高 度 ， 使 浇 口 位 置 超 过 铸 件 的 顶 点 。（ ） 砂 箱 刚 度 不 够 或 加 固 不 当 ! 也 会 使 砂 型 变 形 而! ! !“#$%&铸 ! ! 造 ! ! ! ! ! ! !热 加 工热 处 理 “ 锻 压 “ 铸 造 ! “#$ 年 第 %& 期!“#!# “#$%&()# $*“# $产 生 浇 不 足 或 冷 隔 ， 因 此 必 须 使 用 具 有 足 够 强 度 的
10、砂箱 ， 对 于 使 用 时 间 较 长 的 砂 箱 应 加 固 后 再 使 用 。（ $） 上 箱 太 浅 ! 可 能 会 造 成 上 型 下 垂 ， 从 而 使 铸 件截 面 变 窄 、 变 薄 ， 以 致 产 生 浇 不 足 的 缺 陷 。 在 浇 注 较 厚的 铸 件 时 ， 上 箱 太 浅 会 因 为 金 属 压 力 不 足 而 导 致 产 生 缩松 和 侵 入 气 孔 ； 而 在 浇 注 较 薄 铸 件 时 ， 其 后 果 则 是 产 生掉 砂 或 浇 不 足 的 缺 陷 。( 浇 冒 口 系 统（ %） 内 浇 道 、 横 浇 道 和 直 浇 道 截 面 尺 寸 不 当 ! 为
11、了避 免 产 生 金 属 液 流 间 断 的 现 象 ， 应 按 以 下 要 求 设 计 浇 注系 统 ， 即 必 须 使 直 浇 道 和 横 浇 道 具 有 足 够 的 尺 寸 ， 以 保证 平 稳 地 向 所 有 内 浇 道 输 送 金 属 液 。 另 外 ， 为 保 证 金 属液 流 动 时 能 够 始 终 完 全 充 满 浇 注 系 统 ， 可 减 小 浇 道 面 积来 建 立 压 头 。 浇 注 系 统 设 计 的 基 本 原 则 是 确 保 金 属 液 流动 平 稳 ， 并 能 够 充 满 浇 注 系 统 ， 防 止 金 属 液 流 间 断 。（ &） 内 浇 道 位 置 不 当
12、! 内 浇 道 的 位 置 完 全 取 决 于 铸件 结 构 。 因 此 必 须 分 析 铸 型 型 腔 是 如 何 被 金 属 液 充 满的 ， 根 据 金 属 液 充 满 型 腔 的 流 动 模 式 设 置 内 浇 道 。（ ） 内 浇 道 分 布 不 当 或 不 均 衡 ! 这 是 由 于 没 能 正 确地 预 测 金 属 液 流 动 的 实 际 情 况 而 造 成 的 。 除 了 要 考 虑 金属 液 在 一 般 情 况 下 的 流 动 状 态 ， 还 应 考 虑 金 属 液 对 型 壁的 摩 擦 、 金 属 液 的 冷 却 情 况 和 金 属 液 的 流 动 性 。 金 属 液充 型
13、 的 确 切 过 程 通 常 很 难 预 测 ， 但 可 以 通 过 试 验 探 索 出金 属 液 的 流 动 模 式 。 例 如 ， 某 一 铸 件 通 常 要 &() 的 浇 注时 间 ， 我 们 可 分 别 按 $)、 %()、 %$) 浇 注 同 样 的 铸 型 ， 对这 三 个 没 有 浇 满 的 铸 件 进 行 落 砂 和 清 理 ， 并 仍 使 其 带 着内 浇 道 ， 这 样 就 可 显 示 出 金 属 液 实 际 的 流 动 模 式 ， 以 这些 参 数 作 为 依 据 来 重 新 设 计 出 最 佳 的 浇 注 系 统 。（ *） 压 头 太 低 ! 这 也 是 造 成 浇
14、 不 足 的 一 个 原 因 。)( 型 砂（ %） 型 砂 水 分 太 高 ! 会 造 成 金 属 液 沸 腾 而 失 去 流 动性 ， 导 致 产 生 浇 不 足 和 冷 隔 。（ &） 型 砂 中 挥 发 物 太 多 ! 过 量 的 挥 发 物 在 金 属 液 流之 前 充 满 型 腔 ， 会 使 金 属 液 难 以 完 整 地 充 满 型 腔 ， 从 而有 可 能 造 成 气 隔 或 气 隔 缝 ， 即 使 金 属 液 流 到 了 正 常 部位 ， 也 会 因 此 而 难 以 熔 合 ， 导 致 产 生 冷 隔 和 浇 不 足 。（ ） 背 砂 强 度 低 ! 不 管 是 因 为 箱
15、带 不 足 还 是 背 砂 强度 太 低 而 引 起 的 上 型 下 沉 ， 都 会 使 较 薄 的 型 腔 截 面 变 得更 薄 ， 从 而 使 金 属 液 难 以 充 满 铸 件 薄 壁 。（ *） 透 气 性 太 差 ! 砂 型 紧 实 度 过 高 会 造 成 透 气 性差 ， 则 可 能 产 生 气 隔 。 此 外 ， 型 砂 紧 实 度 高 还 会 加 快 从熔 融 金 属 液 中 吸 走 热 量 ， 在 金 属 液 未 来 得 及 充 满 铸 型 型腔 之 前 就 可 能 使 铸 件 冷 凝 了 。（ $） 造 型 材 料 导 热 性 过 高 ! 造 型 材 料 吸 取 热 量 和
16、 冷凝 金 属 的 速 度 各 有 差 异 ， 如 金 属 型 和 砂 型 之 间 的 差 异 ，石 英 砂 和 锆 砂 之 间 的 差 异 ， 都 会 对 冷 隔 缺 陷 的 产 生 有 不同 的 影 响 。*( 制 芯（ %） 砂 芯 过 硬 ! 金 属 液 通 常 很 难 平 静 地 流 到 较 硬 的砂 芯 近 旁 ， 而 常 会 在 该 处 出 现 翻 腾 的 情 况 ， 这 样 会 形 成过 早 的 冷 凝 。（ &） 排 气 不 够 充 分 ! 任 何 被 包 封 的 气 体 ， 都 会 造 成铸 件 气 隔 缝 。 对 于 会 使 金 属 液 流 产 生 任 何 程 度 间 断
17、 的 浇注 系 统 而 言 ， 这 一 问 题 则 更 为 严 重 。（ ） 型 芯 尺 寸 不 正 确 或 放 置 不 当 ! 型 芯 移 位 会 使 铸件 截 面 减 薄 ， 如 果 金 属 液 的 流 动 能 力 不 够 高 ， 则 会 产 生浇 不 足 或 冷 隔 。（ *） 漂 芯 或 砂 芯 下 沉 ! 这 和 下 型 拱 起 、 上 型 下 沉 的后 果 完 全 一 样 ， 都 会 使 铸 件 截 面 变 得 过 薄 。（ $） 偏 芯 造 成 铸 件 截 面 过 薄 ! 这 是 漂 芯 或 砂 芯 下 沉的 另 一 种 表 现 形 式 。（ +） 砂 芯 变 形 ! 因 粘 结
18、 剂 的 热 塑 性 而 引 起 砂 芯 的 变形 是 造 成 铸 件 变 形 的 一 个 原 因 。 因 变 形 引 起 的 翘 曲 ， 在浇 注 过 程 中 和 偏 芯 的 作 用 一 样 ， 都 会 使 铸 件 截 面 减 薄 。（ ,） 芯 骨 距 砂 芯 表 面 过 近 ! 这 样 设 置 的 芯 骨 对 金 属起 着 激 冷 作 用 ， 因 而 迟 滞 了 金 属 液 的 正 常 流 动 ， 降 低 了金 属 液 的 流 动 性 。（ -） 型 芯 材 料 导 热 性 过 高 ! 其 后 果 和 造 型 材 料 导 热性 过 高 一 样 。&( 造 型（ %） 舂 砂 过 实 降
19、低 了 透 气 性 。（ &） 舂 砂 不 均 时 ， 将 造 成 型 砂 紧 实 度 的 变 化 ， 使 局部 砂 型 透 气 性 过 低 ， 这 样 会 改 变 金 属 液 的 流 动 ， 或 者 形成 局 部 截 面 受 激 冷 ， 从 而 导 致 产 生 冷 隔 。（ ） 舂 砂 过 松 导 致 上 型 下 沉 ， 使 铸 件 截 面 变 薄 。（ *） 修 型 或 修 补 过 度 ， 其 后 果 和 形 成 金 属 液 的 翻 腾或 改 变 型 砂 导 热 性 一 样 。（ $） 芯 撑 尺 寸 错 误 引 起 漂 芯 ， 会 造 成 铸 件 截 面 过! ! ! ! ! ! ! 铸
20、 ! ! 造!“#$%&! ! !“#!“# 年 第 $% 期 & 热 处 理 “ 锻 压 “ 铸 造!# “#$%&()# $*“# $热 加 工薄 ， 使 金 属 熔 液 很 难 完 满 充 型 。（ $） 芯 撑 过 小 或 芯 撑 数 量 过 少 ， 造 成 漂 芯 。（ %） 型 芯 或 铸 型 的 涂 料 涂 层 过 厚 ， 都 会 使 铸 件 的 较薄 截 面 变 得 更 薄 。# 金 属 成 分（ &） 铸 铁 ! 碳 当 量 对 金 属 液 的 流 动 性 有 影 响 。 一 般来 说 ， 低 碳 当 量 的 金 属 液 会 因 其 流 动 性 差 而 容 易 产 生 冷隔
21、和 浇 不 足 ； 但 碳 当 量 过 高 又 会 产 生 石 墨 漂 浮 缺 陷 。（ ） 铸 钢 ! 钢 的 成 分 由 低 碳 到 高 碳 ， 如 果 添 加 各 种合 金 元 素 ， 可 以 调 整 其 流 动 性 。 钢 具 有 较 高 的 热 幅 射性 ， 热 量 损 失 较 快 ， 这 种 特 性 使 钢 液 与 冷 的 或 湿 的 铸 型接 触 时 ， 会 很 快 降 低 其 流 动 性 。（ (） 铜 合 金 ! 由 于 铜 合 金 品 种 较 多 ， 流 动 性 差 别 很大 ， 因 此 改 进 流 动 性 的 方 法 取 决 于 所 采 用 的 合 金 类 型 。（ )）
22、 铝 合 金 ! 在 铝 合 金 成 分 中 增 加 硅 或 铁 的 含 量 ，会 使 其 较 低 的 流 动 性 得 到 改 善 。 含 气 或 被 污 染 的 铝 合金 ， 特 别 易 于 产 生 冷 隔 。（ *） 镁 合 金 ! 可 以 通 过 将 成 分 调 整 到 接 近 于 共 晶 成分 而 改 善 其 流 动 性 。( 熔 炼（ &） 因 称 重 或 加 料 不 严 格 导 致 成 分 错 误 。（ ） 金 属 液 熔 化 温 度 过 低 或 流 动 性 太 差 。 无 论 是 哪一 种 金 属 ， 其 温 度 过 低 是 造 成 浇 不 足 的 基 本 原 因 。（ (） 金
23、 属 液 氧 化 或 含 气 。 这 可 能 是 由 于 耐 火 材 料 太湿 、 湍 流 所 造 成 的 ， 无 论 是 何 种 金 属 ， 氧 化 或 含 气 金 属液 的 流 动 性 都 会 降 低 ； 熔 炼 操 作 不 当 ， 特 别 容 易 使 有 色金 属 吸 附 气 体 ； 熔 炼 灰 铸 铁 时 ， 冲 天 炉 底 焦 高 度 太 低 ，也 会 产 生 同 样 的 后 果 。（ )） 金 属 液 还 原 过 分 。 会 因 为 吸 氢 而 产 生 问 题 ， 在所 有 的 金 属 中 这 都 是 应 予 以 考 虑 的 因 素 ， 对 铝 合 金 而 言尤 为 重 要 。（
24、*） 浇 包 内 添 加 料 过 量 。 这 些 添 加 料 都 具 有 直 接 降低 温 度 的 作 用 ， 因 而 也 就 降 低 了 金 属 液 的 流 动 性 。（ $） 浇 包 内 添 加 物 潮 湿 ， 会 造 成 温 度 损 耗 ， 导 致 金属 液 温 度 过 低 。$“ 浇 注浇 注 被 认 为 是 造 成 浇 不 足 缺 陷 的 主 要 原 因 之 一 ， 以下 因 素 可 能 是 浇 注 过 程 中 导 致 产 生 缺 陷 的 成 因 。（ &） 浇 注 温 度 过 低 。（ ） 间 断 浇 注 会 造 成 金 属 液 充 型 不 均 衡 ， 当 重 新 开始 浇 注 后
25、 ， 则 易 于 产 生 氧 化 薄 膜 或 吸 收 气 体 ， 这 都 会 妨碍 熔 融 金 属 的 熔 合 。（ (） 过 快 减 慢 浇 注 速 度 ， 会 降 低 金 属 液 完 全 充 满 铸型 型 腔 所 需 的 压 力 ， 当 上 箱 中 有 凸 台 或 上 箱 太 浅 时 ， 过快 减 慢 浇 注 速 度 铸 成 的 铸 件 ， 其 缺 陷 尤 为 严 重 。（ )） 金 属 液 沸 腾 。 流 槽 、 内 衬 、 浇 包 嘴 太 湿 ， 或 浇包 内 有 废 渣 ， 都 会 造 成 金 属 液 沸 腾 ， 既 降 低 了 熔 融 金 属的 温 度 ， 又 降 低 了 其 流
26、动 性 。（ *） 水 平 浇 注 薄 平 铸 件 ， 未 使 其 有 一 个 倾 斜 度 ， 都容 易 造 成 冷 隔 缺 陷 。（ $） 因 跑 火 降 低 了 浇 注 压 力 ， 会 造 成 浇 注 间 断 ， 其后 果 和 过 快 降 低 浇 注 压 头 一 样 。（ %） 熔 渣 、 脏 物 或 浇 包 耐 火 材 料 堵 住 内 浇 口 ， 其 后果 与 间 断 浇 注 或 过 快 减 慢 浇 注 速 度 一 样 。（ +） 若 浇 注 的 金 属 液 短 缺 ， 会 降 低 熔 融 金 属 的 输 送压 力 。 上 箱 较 浅 时 ， 浇 注 的 熔 融 金 属 稍 有 短 缺
27、， 会 使 压力 水 平 低 于 铸 件 的 最 高 点 ， 这 样 即 便 不 会 造 成 浇 不 足 ，也 容 易 形 成 侵 入 气 孔 或 缩 松 。 实 际 上 ， 上 箱 凸 台 部 位 产生 侵 入 气 孔 ， 通 常 都 和 浇 不 足 有 关 ， 当 浇 注 短 缺 是 其 成因 时 ， 这 两 种 缺 陷 很 可 能 不 易 识 别 。（ ,） 浇 注 过 慢 ， 会 使 内 浇 道 不 能 保 持 有 充 分 的 金 属液 ， 不 能 较 快 地 充 满 铸 型 来 防 止 冷 隔 。 浇 注 过 慢 还 是 造成 膨 胀 缺 陷 的 主 要 原 因 ， 上 型 膨 胀
28、的 倾 向 会 进 一 步 加 大形 成 冷 隔 的 可 能 。（ &-） 未 能 保 持 直 浇 道 、 横 浇 道 和 内 浇 道 充 满 熔 融的 金 属 液 ， 其 结 果 和 间 断 浇 注 或 压 力 头 不 足 一 样 。 此外 ， 还 会 造 成 包 封 空 气 ， 因 而 降 低 了 金 属 液 的 流 动 性 ，在 一 些 合 金 （ 如 铸 钢 中 ） 会 快 速 地 形 成 氧 化 膜 。$ 其 他（ &） 冷 铁 和 芯 撑 过 大 时 ， 其 后 果 和 激 冷 一 样 ， 使 金属 液 流 动 性 降 低 而 产 生 冷 隔 。 冷 隔 很 可 能 出 现 在 芯 撑 或距 芯 撑 很 近 的 部 位 。（ ） 因 铸 型 压 铁 过 重 等 原 因 使 铸 件 截 面 减 薄 。 若 压铁 重 量 超 过 铸 型 能 够 承 担 的 负 荷 时 ， 会 发 生 塌 型 。 即 使截 面 尺 寸 改 变 很 小 ， 也 可 能 导 致 产 生 浇 不 足 缺 陷 。（ (） 铸 型 型 腔 的 薄 截 面 处 产 生 水 气 凝 聚 ， 这 会 降 低金 属 液 的 流 动 性 ， 同 时 还 会 造 成 包 封 气 体 。（ -+-)-$）
