重力铸造加工过程中气孔的产生是一个复杂的过程,涉及铸型条件、浇注过程、模具设计、合金成分和熔炼质量等多个方面。原因可以归结为以下几个方面:
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一、气体来源
铸型中气体:
原有空气受热膨胀:行腔和型砂孔隙中原有的空气在金属液的高温作用下受热膨胀,体积增加,可能无法及时排出而留在铸件中形成气孔。
水分汽化:湿型铸型中存在较多的水分,这些水分在金属液的热作用下会汽化并迁移,水转变成过热蒸汽时体积会急剧膨胀,部分蒸汽可能无法逸出而形成气孔。
粘结剂、附加物和杂质分解:粘结剂、附加物和杂质中的有机物质在受热时会分解与燃烧,产生大量气体;无机物受热分解也可能产生气体。这些气体如果未能及时排出,就会留在铸件中形成气孔。
金属液中的气体:
液态金属中的气体:液态金属在冷却凝固过程中,由于气体溶解度下降,析出的气体可能来不及逸出而留在铸件中形成气孔。这类气孔主要是氢气孔和氮气孔。
合金液中的夹渣或氧化皮:合金液中的夹渣或氧化皮上附着的气体也可能被混入合金液中,进而在铸件中形成气孔。
二、浇注过程
浇注速度:浇注速度过快时,金属液可能会卷入大量空气,这些空气在铸件凝固前无法完全排出,从而形成气孔。
浇注系统:浇注系统的设计不合理,如内浇口截面过小或排气不畅,都可能导致气体无法顺利排出而留在铸件中。
三、模具和铸型条件
模具排气不良:模具的排气孔或排气槽设计不合理,或在使用过程中被堵塞,都会导致气体无法排出而形成气孔。
铸型温度:铸型温度过高或过低都可能影响气体的排出。温度过高时,金属液与铸型的反应可能加剧,产生更多气体;温度过低时,金属液流动性差,气体难以排出。
涂料问题:铸型涂料过多或涂料不均匀也可能影响气体的排出。涂料过多会阻碍气体的逸出通道;涂料不均匀则可能导致局部气体积聚。
四、合金成分和熔炼质量
合金成分:合金中某些元素的存在可能增加气体的产生。例如,铁液内惰性气体(如氮气)过多且排放不出来时,就容易导致气孔的产生。
熔炼质量:合金液的熔炼质量不佳,如除气不干净、氧化严重等,都会增加气孔产生的风险。