分析了閥體類鑄件產生氣孔缺陷的原因及解決對策。閥體類內腔結構復雜，主要用在裝載機等工程機械，由于其工作時承受高壓，內腔油道間、鑄件表面不允許存在氣孔，質量要求非常高。而分廠生產的閥類鑄件主要缺陷是氣孔，多年來氣孔發生率居高不下，因此減少閥體類鑄件的氣孔缺陷，對提高整機質量和降低制造成本有積極意義。

1、前言

　　我分廠生產的閥體類鑄件用于裝載機等工程機械，主要有分配閥、流量放大閥、抱叉閥，材質均為HT250，重量16～52kg之間，年產量5萬件左右。生產工藝：砂芯為覆膜砂射芯，砂型為呋喃樹脂自硬砂造型，采用中頻爐熔煉。綜合廢品率13%左右，個別鑄件廢品率高時達20%以上，其中85%的缺陷為氣孔。氣孔缺陷主要在出氣冒口根部，其孔洞較大，粗清去除出氣冒口后很容易發現。有的在鑄件皮下，加工后才發現，有的在鑄件內腔，需要用內窺鏡檢查才能發現。

　　鑄件質量的好壞主要取決于鑄造的生產過程，如果過程質量控制得當，鑄件產生缺陷的機率就會減少很多。當鑄件產生缺陷時，我們主要從制芯、造型、熔煉、澆注等主要生產過程去找問題，對人、機、料、法、環、測等影響因素進行逐一分析，以找到解決問題的突破口。

2、制芯工序防止閥體產生氣孔的控制措施

2.1、覆膜砂的發氣量

　　一般情況下，在生產閥體類鑄件時，希望使用的覆膜砂發氣量越小越好，但覆膜砂發氣量越低，其砂芯的強度就越差。兩方面性能都好的覆膜砂，價格較貴，對于大批量生產來說，成本較高。根據多年的生產經驗，一般使用發氣量≤20ml/g，抗拉強度≥3.0MPa的覆膜砂，基本能夠滿足常規閥體鑄件的質量要求。

2.2、砂芯的烘烤

　　為了減少鑄件產生氣孔，我廠對覆膜砂砂芯的烘烤做了嚴格的要求，砂芯在射芯完成之后，上涂料之前，先進行一次預烘烤，以使砂芯厚大部位內部的覆膜砂完全固化，產生氣體能夠散發出來。對預烘完成后的砂芯進行修整并上涂料，讓涂料自然風干。風干后的砂芯再進行烘烤，烘烤工藝為將溫度升到170℃～200℃時保溫1.5～2.5小時(薄芯1.5小時，厚芯為2.5小時)，然后出爐空冷。砂芯烘干后，一般天氣情況下超過48小時未使用，使用前必須進行回烘。水南風天氣超過24小時未使用的砂芯，使用前也必須進行回烘。回烘溫度為170℃～200℃，保溫1小時左右，以避免砂芯由于放置時間過長造成吸潮使鑄件產生氣孔缺陷。

2.3、砂芯的排氣

　　眾所周知，砂芯排氣能力對鑄件氣孔的發生有很大影響，砂芯散發的氣體容易排出，鑄件產生氣孔缺陷的機率就小。我廠多年來使用鉆頭對閥體砂芯的中心部位或厚大部位進行鉆孔，以提高砂芯的排氣能力。但由于砂芯的長度較長，即使使用了加長鉆頭，還是無法使砂芯兩端排氣孔形成通孔。這樣砂芯的排氣能力就大打折扣，而且砂芯在上涂料(采用浸涂方式)時，涂料容易堆積在排氣孔中造成排氣孔堵塞。為減少此問題對產品質量的影響，我們在下芯配箱前用細鐵棍對每個閥體砂芯的排氣孔進行疏通，但增加了工人的勞動強度，工作效率也低。后來我們在芯盒模具上增設了出氣針，即合模前將出氣針放在模具的左半模或者右半模中，射砂后出氣針就被包含在砂芯中心，砂芯脫模后出氣針隨砂芯帶出，然后拔出出氣針，就形成了排氣孔。設計的出氣針長度與砂芯長度一致，形成的排氣孔就貫穿整個砂芯中心，這樣砂芯的排氣能力就大大的加強。經過對比，砂芯增加出氣針后的鑄件氣孔發生率比沒有增加前減少近60%.我們認為，砂芯兩端排氣孔是否形成通孔非常重要，設計和制造模具時應設法滿足。

　　另外，出氣針在設計、使用時應注意以下問題：1、出氣針的直徑大小根據砂芯的直徑大小而定，要求能夠保證砂芯的整體強度，不能一味的追求排氣孔越大越好。避免因砂芯壁厚太薄造成砂芯在制造過程中廢品率過高或澆注時鐵液穿透砂芯進入排氣孔內造成內腔結鐵。2、增加出氣針后的砂芯，對于內腔尺寸要求高的鑄件，應解剖鑄件進行尺寸驗證，檢查砂芯在澆注后是否發生變形。

2.4、砂芯的使用順序要求

　　根據多年的生產經驗，我廠在砂芯的使用順序上做了明確的要求，要求先制作的砂芯先使用。主要是考慮到使用的是水基涂料和使用粘膠進行組芯，上涂料后如放置時間長，粘膠和涂料的水份容易揮發，砂芯使用時產生的氣體就減少。一般要求砂芯上涂料后至少放置3天才能烘烤使用。09年3月份，我廠曾發生一起質量事故，就是由于操作工違反操作規程，當天組芯并上涂料的砂芯，當天流轉使用，導致鑄件產生批量氣孔報廢，當月廢品率高達32%。生產過程中，為了能更好的區分哪些砂芯是先生產，哪些砂芯是后生產，要求操作工在砂芯的芯頭部位或工裝架上用粉筆寫上生產日期，烘烤工根據砂芯上的生產日期，按照先生產先使用的原則選擇砂芯進行烘烤。

3、造型工序防止閥體產生氣孔的控制措施

　　經過對鑄件氣孔進行分析，閥體鑄件產生的氣孔大部分為侵入氣孔，形狀多為圓形或偏圓形。侵入氣孔發生原理是澆注時由于金屬液與鑄型之間的熱作用，使型內的水分蒸發、有機物的燃燒或揮發以及金屬液與鑄型發生化學反應等，在金屬液與鑄型界面上產生大量氣體。當氣體排出砂型的速度小于發氣速度時，氣體積累在型腔內產生壓力，壓力達到一定值后，氣體將侵入金屬液中形成氣泡，冷卻后形成氣孔。

　　造型工序對鑄件產生氣孔的影響因素主要有兩個方面：一是工藝設計的合理性，砂型排氣是否順暢;二是砂型的烘干程度。在工藝設計方面，在鑄件本體上設計出氣冒口，在芯頭部位設計出氣孔，使型腔中的氣體能夠順利的排出。再者就是加強砂型的烘烤，我廠采用通過式烘干爐對砂型進行烘干，溫度為200～250℃，要求砂型在爐內停留的時間不能少于15分鐘。由于上涂料是采用淋涂的方式，涂料容易堆積在出氣冒口中，出氣冒口較深時，出氣冒口內部不容易烘干，澆注時鐵液上升至出氣冒口時，體液遇到未烘干的涂料，就會發生劇烈的反應，有時鐵液會從出氣冒口中噴出，有時甚至發生炸箱。經過跟蹤，澆注時如發生此現象，鑄件多數都會產生氣孔。后來我們進行了改進：(1)在未淋涂料前，采用木塞子塞住出氣冒口，避免淋涂時涂料流進出氣冒口中造成涂料堆積或烘不干。(2)在下芯前對砂型內腔進行檢查，如發現深凹部位未烘干，采用柴油噴燈進行補烘，烘干后再下芯。(3)下芯完成后，要求采用柴油噴燈對上型和下型再烘烤一次，烘烤時間一般為30秒左右。實施以上的措施后，澆注時噴射鐵水現象幾乎沒有了，鑄件氣孔也明顯減少。

4、熔煉、澆注工序防止閥體產生氣孔的控制措施

4.1、熔煉的控制

　　為了能夠有效的減少氣孔產生，在熔煉工序我們主要控制原材料和熔煉過程質量。原材料廢鋼、生鐵、合金等要求干燥，不潮濕，廢鋼、生鐵無銹蝕，不能參雜其它夾雜物等。我廠曾發生過一起由于壓塊鋼中參雜有鋁合金等夾雜物，熔煉時產生大量的熔渣，雖然當時已經將熔渣扒干凈，但鑄件還是出現了大量的氣孔，其孔洞較小，大部分都是加工后才顯現出來。熔煉過程控制方面，要求熔煉溫度一般在1480～1500℃，規定全部熔化后至少靜置15min后方能出鐵，以使鐵液中熔渣能夠析出、浮起。

4.2、澆注的控制

　　澆注工序主要控制澆注溫度，澆注閥體類鑄件時要求澆注溫度1330～1390℃，經現場跟蹤試驗，一包鐵水澆注到后面溫度低于1320℃時鐵水的流動性差，澆注時鐵液甚至不能夠冒出出氣冒口，這種情況下，鑄件產生氣孔缺陷明顯增加。

　　為了改善此問題，適當提高了澆注溫度，將其控制在1375～1405℃之間。如以往一包鐵水可以全部澆注閥體鑄件，后來要求澆注工根據鐵水溫度情況，每包鐵水先澆注閥體鑄件，后面冷鐵水澆注其它不重要鑄件，適當減少澆注閥體鑄件的箱數，并且規定每包鐵水最后一箱澆注的鑄件不能是閥體類鑄件。這樣實施后，因為鐵水溫度低導致出氣冒口冒不起的現象沒有了，鑄件氣孔也明顯的減少。

　　另外，鐵水包的烘干度也很重要，不能使用未烘干透的鐵水包。如有些有條件的廠家要求在使用澆包時必須先用鐵水過包，這樣效果會更好。

5、結論

　　砂芯的發氣量大、烘不干，砂芯的排氣能力差、工藝設計不合理、鐵水質量差，澆注溫度低等都是導致鑄件產生氣孔的主要因素。針對以上的影響因素進行改善，注重過程、關注細節，才能有效的減少鑄件產生氣孔。鑄造過程是一個非常復雜的生產過程，從制芯、造型、下芯合箱到熔煉澆注，每一道工序都必須要保證其工序質量，只要有某一個工序出現了質量問題，都會使鑄件產生缺陷報廢，其他工序質量工作做得再好也是徒勞無功。在進行鑄造質量管理時，必須是每一道工序的工序質量一起抓，才能保證得到好的鑄件。