砂型铸造缺陷：金属铸造厂中的成因与预防
砂型铸造广泛应用于许多行业，用于生产具有复杂几何形状的金属部件。 定制砂型铸造服务 可以提供比 压铸服务 更高的复杂性，但生产率较低。然而，在造型、浇注和凝固过程中可能会出现缺陷，从而影响铸件的质量和性能。识别缺陷的主要类别、成因和补救措施对于提高铸造良品率和可靠性至关重要。
气孔缺陷
砂型铸造中最普遍的缺陷之一是气孔，它是由金属浇注和凝固过程中滞留气体形成的空洞和孔洞。气孔的常见原因包括：
- 排气不足 - 模具中的排气通道受限，阻碍了型腔在充满熔融金属时气体的顺利逸出。深凹处和精细细节通常需要额外的排气以避免此问题。
- 浇注温度过低 - 当熔融金属温度过低时，它会更快开始凝固，从而在气泡完全从模具中排出之前将其困住。保持适当的过热温度至关重要。
- 紊流填充 - 高浇注速度或过高的模具涂层高度会在模具填充时产生紊流飞溅，将气穴引入金属流中。受控、平缓的填充可最大程度地减少这种紊流。
- 砂芯排气 - 砂芯在浇注过程中释放粘结剂气体，如果砂芯事先未完全烘烤，这些气体会被困住。充分的砂芯固化和调理是必不可少的。
- 模具质量差 - 受污染、强度低或易坍塌的模具材料会侵蚀到金属中，产生孔隙。需要正确的模具介质选择、混合程序、压实以及环境条件控制。
缩孔缺陷
随着铸件冷却和收缩，会形成局部热点，这些热点无法从冒口系统获得适当的补缩，从而产生缩孔缺陷。几乎所有在冷却时体积收缩的材料都会产生自然的缩孔缺陷。导致缩孔和缩陷的常见因素包括：
- 补缩受限 - 冒口体积不足和放置不当，阻碍了零件凝固时热点获得液态金属的补缩。通常需要尺寸更大的冒口。
- 截面狭窄 - 当厚截面靠近薄区域时，薄区域冷却更快，导致热撕裂和空洞。过渡圆角可以帮助防止这种情况。
- 浇注系统不良 - 不平衡的流道设计导致流速不均和模具填充不完全，使某些区域容易出现缩孔。可能需要多内浇口系统。
- 合金问题 - 收缩率较高的合金需要额外的补缩来补偿体积损失。使用收缩倾向较小的合金可以最大限度地减少该问题。
夹杂物缺陷
夹杂物由凝固的铸件金属基体中夹带的异物颗粒组成。它们充当应力集中点和裂纹萌生点。常见的来源是：
- 砂粒夹杂 - 模具壁的侵蚀将砂粒引入浇注流中。粘土粘结砂尤其容易被冲刷掉。
- 熔渣/浮渣 - 来自熔融金属转运容器的夹带氧化物杂质污染浇注金属并被困住。
- 耐火材料碎屑 - 来自劣化的流槽、流道或坩埚衬里材料的陶瓷颗粒脱落并被卷入。
- 金属夹杂物 - 未溶解的炉料、被侵蚀的工具或先前铸件的碎屑在熔化和浇注过程中混入。
- 模具添加剂碎屑 - 粉末涂料、发热冒口套或保温层可能分层剥落进入铸件。
冷隔
冷隔表现为铸件表面或内部的平面接缝或搭接。当汇合的金属前沿在凝固过程中相遇时未能正确熔合时形成：
- 浇注温度过低 - 较低温度下粘度增加，阻碍了防止冷隔所需的流动性，尤其是在薄壁截面。
- 排气受阻 - 滞留的气穴阻碍了汇合前沿之间的紧密接触。需要加强排气。
- 合金敏感性 - 某些合金成分容易产生粘性流动问题，抑制前沿之间的熔合。更换合金可能有所帮助。
- 开口过大 - 大的型腔开口导致难以汇合的、间距过大的流动前沿。最小化浇口有助于更好的熔合。
- 浇注/补缩不良 - 来自直浇道和横浇道的不平衡填充导致汇合延迟，留下冷隔。
热撕裂缺陷
热撕裂表现为当应力超过材料的低强度时在半固态下形成的部分裂纹。典型原因包括：
- 模具约束 - 刚性模具阻碍了铸件凝固时的自由收缩，从而诱发应力。降低模具硬度有助于最小化此问题。
- 合金开裂倾向 - 某些合金容易在较宽的温度范围内凝固，促进部分凝固裂纹。脆性相也会导致此问题。
- 热冲击 - 在仍处于高温状态时与冒口盖、芯撑或工装接触，会引入大的热梯度和开裂。理想的是均匀、渐进的冷却。
- 刚性砂芯 - 嵌入铸件中的刚性砂芯约束了膨胀，可能在凝固过程中引发热撕裂。可坍塌砂芯可防止此问题。
通过了解各种缺陷及其根本原因，铸造厂可以通过改进造型、补缩、浇注、金属处理、合金选择和过程控制来系统地纠正问题，从而优化铸件质量。
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