陸杰實　甘偉武

摘 要：冷激鑄鐵這種技術出現(xiàn)時間較短，是一種新興工藝，并且由冷激鑄鐵技術制造出的凸輪軸也是當今社會受人們推崇的商品。要保證凸輪軸的質量，生產人員只要控制好激冷層的硬度和深淺就可以，但是因為冷激鑄鐵技術還不完善，在生產中激冷層常常出現(xiàn)氣孔，所以為了使冷激鑄鐵技術更加完善，作者重點對激冷層出現(xiàn)氣孔的原因進行分析，并且提出相關措施，幫助技術人員進行進一步的研究。

關鍵詞：冷激鑄鐵；凸輪軸；氣孔；缺陷以及措施

在生產鑄造的過程中，最常出現(xiàn)的問題就是氣孔缺陷，并且氣孔缺陷成因多、種類復雜，很大程度上影響著整個生產的質量，所以對氣孔缺陷的研究是十分有必要的。

1 氣孔產生的原因

經過研究發(fā)現(xiàn)，非激冷面是不容易產生氣孔的，氣孔的產生大部分原因是因為，當鐵液澆筑到模型中后，激冷面的鐵液因為受到激冷的作用開始凝固，但是因為凝固時間過快，導致很多氣泡無法逃逸都留在激冷面中，從而形成了氣孔。

氣孔缺陷形成的原因多種多樣，其種類也復雜繁多，主要包括五大類：侵入氣孔、外生反應氣孔、內生反應氣孔、裹攜氣孔和析出氣孔。下面就逐一分析這五種氣孔產生的原因以及解決措施。

2 侵入氣孔

2.1 基本特征

侵入氣孔是在澆灌的時候，外部空氣侵入金屬液并產生了氣泡而形成的氣孔。侵入氣孔一般為團球形或者圓球形，有時為異型孔洞或者梨形，內部光滑，并且它的尺寸都很大，一般都在1mm至3mm之間，深度一般較淺，一般在3mm以內，因為面積大，所以侵入氣孔出現(xiàn)的速度慢，不會很快增加。侵入氣孔一般出現(xiàn)在鑄件的表面，并且大多都是一個或者幾個整體出現(xiàn)，不會出現(xiàn)彌散分布的情況。

2.2 形成原因

在運用冷激鑄鐵技術成產凸輪軸的時候，在初期大多采用較厚的覆膜砂鑄型，但是覆膜砂的發(fā)氣性能較差，所以在澆筑時，發(fā)氣量很大，但是鑄型的發(fā)氣性能又不好，就會有一部分氣體無法排出而進入到鑄件內部中，從而形成了侵入氣孔。

2.3 解決措施

改進鑄型材料，特別是覆膜砂的發(fā)氣性，保證覆膜砂的發(fā)氣量不能超過20Ml/g，還要在鑄型上設計排氣孔，保證氣體能夠充分排除。

3 裹攜氣孔

3.1 基本特征

裹攜氣孔的形狀一般為扁球形、圓球型或者團球形，并且尺寸很大，一般在幾毫米以上，裹攜氣孔一般呈彌散分布，主要出現(xiàn)在澆口處，并且氣孔出現(xiàn)的速度并不會很快。

3.2 形成原因

其一可能是澆注系統(tǒng)特別是澆口杯的設計存在缺陷，導致在澆筑時，澆口杯內部的金屬液產生了漩渦；其二可能是澆筑系統(tǒng)的截面積過大，而澆筑速度過慢，金屬液不能充滿澆注系統(tǒng)，從而產生了吸氣，這種原因大多是技術人員操作不當導致的。

3.3 解決措施

加強澆注系統(tǒng)特別是澆口杯的工藝設計，結合實踐積極修改；并且要開展技能培訓課，提高技術人員的技術能力；在澆注之前，要結合澆注系統(tǒng)的實際情況，合理規(guī)劃澆注時間，并且在澆注的過程中要及時調整，保證澆口杯內不會產生渦流。

4 析出氣孔

4.1 基本特征

析出氣孔的尺寸在這幾種氣孔中屬于最小的，在澆注完成后，技術人員是很難發(fā)現(xiàn)的，一般都得在一次粗拋和精拋之后才能在激冷面上被發(fā)現(xiàn)，并且析出氣孔直徑小，呈針孔狀分布，最大也不會超過1mm，但是深度卻很深，所以很多時候，即使出現(xiàn)氣孔，技術人員也很難發(fā)現(xiàn)。析出氣孔在激冷面出現(xiàn)的位置不固定，可能會出現(xiàn)各個地方，但是大多以澆口端為主。這種氣孔具有極大的危險性，如果出現(xiàn)后不能及時找到進行彌補，它造成的傷害會成幾何數(shù)增長，嚴重的話會導致這一階段生產的產品都得報廢。并且經過研究顯示，很多報廢品都是由于析出氣孔不能及時發(fā)現(xiàn)而不得不報廢。

4.2 形成原因

根據(jù)實驗研究表明，析出氣孔是一種流行性的氣孔缺陷，與爐料內廢鋼的加入量息息相關；冒口處出現(xiàn)上脹現(xiàn)象，形狀類似菜花，所以又稱菜花冒頂現(xiàn)象；澆注的時候，澆口和冒口最上端流出的金屬液在表面形成了很多氣泡。以上現(xiàn)象形成的原因，都包含了以下條件：（1）短時間內出現(xiàn)了流行性的增長缺陷，并且廢料內的廢鋼含量高達40%，遠遠超過了一般生產工藝的承受程度；（2）因為沒有設置冒口，所以在表面出現(xiàn)了大量的氣泡。

4.3 解決方案

消除析出氣孔最主要的措施：浮游氣泡進行脫氣、旋轉攪拌脫氣、冷凝脫氣、穩(wěn)定劑脫氣。但是穩(wěn)定劑脫氣因為技術的局限性，不適用與冷激鑄鐵工藝，而旋轉攪拌受溫度限制，一般不能用于溫度超過1500攝氏度的金屬液。所以最好的方法是用浮游氣泡和冷凝相結合進行脫氣。

5 反應氣孔

5.1 形成原因

反應氣孔主要包括外生反應氣孔和內生反應氣孔：

（1）外生反應氣孔是由于金屬液與砂芯。砂型、冷鐵、氧化膜等其他因素發(fā)生反應，產生了大量氣體出現(xiàn)氣泡而形成的氣孔。因為外部因素太多，金屬液與其產生的化學反應也很多，所以產生的氣泡的種類也很多，主要包括表面氣孔和皮下氣孔。

（2）內生反應氣孔指的是金屬液在凝固的時候，金屬本身的化學成分和溶解在金屬液內的化學成分進行反應，出現(xiàn)氣泡而形成的氣孔。這種氣孔最大的特點就是具有同液性和流行性，換而言之，就是同一批次的鑄件，如果一個鑄件出現(xiàn)了內生反應氣孔，那么這一批次的其他鑄件都有這一缺陷，但是這種氣孔很容易規(guī)避。

5.2 解決措施

對于皮下氣孔，可以在爐內加一些赤鐵礦，過段時間可以再加入一些重熔鑄錠；對于表面氣泡，技術人員要定時在冷激鑄鐵進行噴砂，再去掉氧化膜之后，還要噴一層石墨作為保護層，并且烘干密閉保存。其次還要規(guī)定冷激鑄鐵的使用壽命。

綜上所述，冷激鑄鐵凸輪軸制造技術雖然技術先進，但是它經常出現(xiàn)許多氣孔缺陷，并且其出現(xiàn)的氣孔缺陷種類多，原因復雜。所以技術人員應該因地制宜，結合實際情況，分析出解決措施，從而保證整個制造過程能夠順利完成。

參考文獻

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