1、铸件缺陷的判别、分析与预防措施制定计划学时：4 学时准确判断铸件的缺陷是分析缺陷产生原因的前提，全面分析缺陷产生原因是制定铸造缺陷预防措施的基础。掌握铸造缺陷的特征、准确识别缺陷、全面分析缺陷产生原因、提出缺陷预防措施是铸造工程技术人员必须具备的重要技能。本实验将对不同铸件教学观察，发现缺陷并判断缺陷的种类，运用所学专业知识分析缺陷产生的原因并提出预防缺陷的工艺措施。【实验目的】(1) 学会运用专业知识判别缺陷的方法；(2) 掌握铸件缺陷形成原因分析技术；(3) 掌握铸件缺陷的防止技术。【实验原理】铸件缺陷可分为多肉类，孔洞类，裂纹、冷隔类，表面缺陷，残缺类，形状及重量差错类，夹杂类，性能、成
2、分、组织不合格等八类缺陷。砂型铸造铸件缺陷主要有：裂纹、冷隔、浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂等。1、裂纹根据形成时的温度高低不同，裂纹可分为热裂和冷裂。（1）热裂是铸件生产中最常见的铸造缺陷之一，裂纹表面呈氧化色（铸钢件裂纹表面近似黑色，铝合金呈暗灰色） ，不光滑，可以看到树枝晶。裂纹是沿晶界产生和发展的，外形曲折。研究表明，合金的热裂倾向性与合金结晶末期晶体周围的液体性质及其分布有关。铸件冷却到固相线附近时，晶体周围还有少量未凝固的液体，构成液膜。温度越接近固相线，液体数量越少，铸件全部凝固时液膜即消失。如果铸件收缩受到某种阻碍，变形主要集中在液膜上，晶体周围的液膜被拉长。当应力足够大
3、时，液膜开裂，形成晶间裂纹。（2）冷裂外形呈连续直线状或圆滑曲线状，常常穿过晶粒，断口有金属光泽或呈轻微的氧化色。形状复杂的大型铸件容易产生冷裂。有些冷裂纹在打箱清理后即能发现，有些在水爆清砂后发现，有些则是因铸件内部有很大的残余应力，在清理和搬运时受到震击形成的。冷裂是铸件中应力超出合金的强度极限而产生的。冷裂往往出现在铸件受拉伸的部位，特别是有应力集中的部位和有铸造缺陷的部位。影响冷裂的因素与影响铸造应力的因素基本是一致的。2、气孔金属液在凝固过程中，陷入金属中的气泡在铸件中形成的孔洞，称之为气孔，气孔属于孔壁光滑的孔洞类铸件缺陷。与缩松，缩孔，砂眼，夹渣是不一样的，其形成原因也非常复杂。
4、或是因为砂型中的水分含量过高，或是型腔的排气不好，砂芯之间通气不畅，或炉料没有烘干等都易造成气孔缺陷。根据气孔形成的机理分为侵入气孔，裹携气孔，析出气孔。（1）侵入气孔是当金属液浇人砂型中的某一时刻，金属液对砂型(芯) 产生剧烈的热作用，使型腔表面的砂层迅速加热到接近金属液的温度，由于水份的蒸发、有机物的燃烧和挥发形成了大量的气体，其中一部分气体通过透气的砂型逸走，但是如果由于型砂或芯砂的发气量大，发气速度快，而使一部分气体不能及时通过型砂逸走时，就可能侵入金属液中，当铸件凝固时，就会在接近铸件的表面形成梨形气孔。（2）析出性气孔从液体金属中析出的气体形成。此种气孔可以是球形，也可以是不规则的
5、形状或针状。在凝固前期析出形成的气孔可能呈球形；但在凝固后期，气孔的形状受凝固界面的影响较大，而呈不规则形状：椭球状气孔和链珠状气孔；凝固后期由于受凝固收缩流动的影响，在铸件的某些部位出现负压，气体将更容易析出，此时的气孔与缩孔是孪生的，即形成所谓气缩孔。析出性气孔又可分为过溶析出性气孔和反应析出性气孔两类。1）过溶析出性气孔是由于溶入液体金属中的气体呈过饱和析出而形成。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，就是过溶析出性气孔。多为分散小圆孔，直径 0.52mm，或者更大，肉眼能观察到麻点状小孔
6、，表面光亮。常呈大面积、均匀分布在铸坯断面上，而在最后凝固的部位较多。2）反应析出性气孔由液体金属中化学反应产生的气体析出而形成。金属液凝固时，金属本身化学成分元素同溶解于金属液的化合物，或化合物之间发生化学反应，产生气体，形成气泡而出现的气孔。这种气孔是由于金属液本身的原因而产生的，所以它是一种内生式气孔。（3）裹携气孔是由于浇注时，浇注系统中的金属液流裹携着气泡，气泡液流进入型腔，或液流冲击型腔内金属液面，将气泡带入金属液中，当气泡不能从型腔金属液中排除，就会使铸件产生气孔。3 缩孔缩孔是由于金属的液态收缩和凝固收缩得不到补足时，在铸件最后凝固处出现的较大的集中孔洞，分散在铸件内的细小的缩
7、孔称为缩松。缩孔形状不规则、内腔极粗糙。4 冷隔和浇不足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。 防止浇不足和冷隔：提高浇注温度与浇注速度。5 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：
8、在型砂中加入煤粉，以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。6 夹砂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它部位。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。7 砂眼在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。 8 胀砂 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。 【实验（设计）仪器设备和材料】各种类型铸件缺陷样品。【实验步骤及方法】1. 首先判断缺陷的大类；2. 依据不同缺陷的特征判断缺陷属于哪种缺陷；3. 分析缺陷产生的原因；4. 提出预防措施。【实验注意事项】铸件缺陷很锋利，不得用手触摸。列表记录所观察的样品名称、示意图、缺陷位置、缺陷特征、产生原因分析、预防措施。【实验报告要求】实验原始数据记录须经实验指导老师签字认可后在小组各成员间共享，每一位参加实验的学生独立完成一份实验报告并按时交指导老师处。实验报告按学校统一的实验报告格式纸填写，要求写清实验名称、实验目的、实验原理，对实验记录内容整理后写入报告，进行实验结果分析，得出实验结论。思考题1. 铸件缺陷有哪些？2. 各种铸件缺陷产生的原因是有哪些？如何解决？
