铸件缺陷和对策手册

本书是砂型铸造和特种铸造的铸件缺陷手册。本手册可供从事铸造生产的工程技术人员使用，亦可用作高等院校、中等技术学校铸造专业师生的参考书。

前言

第一篇 总论

第一章 铸件质量和缺陷分类

第一节 铸件质量

第二节 铸件缺陷分类

第二章 论断方法

第一节 传统诊断法

第二节 统计分析诊断法

第三节 系统分析诊断法

第四节 计算机诊断的应用

第三章 铸件缺陷的研究

第一节 措施验证性的研究

第二节 形成机理性的研究

第三节 形成因素的研究

第二篇 砂型铸造铸件缺陷形成机理和防治

第四章 气孔

第一节 侵入气孔

第二节 裹携气孔

第三节 析出气孔

第四节 内生式反应气孔

第五节 外生式反应气孔

第五章 铸件体积亏损缺陷

第一节 铸件的凝固

第二节 缩孔

第三节 缩松

第四节 缩陷

第六章 裂纹和变形

第一节 铸造应力

第二节 热裂

第三节 温裂

第四节 冷裂

第五节 变形

第七章 表面粗糙和粘砂

第一节 表面粗糙

第二节 机械粘砂

第三节 化学粘砂

第四节 机械粘砂和化学粘砂的鉴别

第八章 膨胀缺陷

第一节 夹砂

第二节 膨胀缺陷及其缺陷形态的变化

第三节 结疤

第四节 毛刺

第五节 膨胀缺陷实例

第九章 充填缺陷

第一节 金属液充填缺陷形成机理

第二节 金属液流动缺陷

第三节 金属液机械臻损缺陷

第十章 夹杂类缺陷

第一节 豆类夹杂缺陷

第二节 夹杂缺陷

第十一章 操作缺陷

第一节 形状差错类缺陷

第二节 损伤、变形类缺陷

第十二章 尺寸和重量超差

第一节 铸件毛坯尺寸超差

第二节 尺寸超差的防止对策

第十三章 组织异常缺陷

第三篇 特种铸造铸件缺陷

第十四章 熔模铸造铸件缺陷

第一节 概述

第二节 铸件尺寸超差

第三节 铸件表面粗糙

第四节 铸件表面缺陷

第五节 孔洞类缺陷

第六节 裂纹和变形

第七节 其他缺陷

第十五章 石膏型精密铸造与实型铸造铸件缺陷

第一节 石膏型精密铸造概述

第二节 石膏型精密铸件缺陷

第三节 实型铸造概述

第四节 实型铸件尺寸超差

第五节 实型铸件表面粗糙

第六节 实型铸铁件皱皮缺陷

第七节 实型铸钢件渗碳缺陷

第八节 实型铸件气孔、粘砂、浇不到和冷隔缺陷

第九节 实型铸造铸件缺陷

第十六章 压力铸造铸件缺陷

第一节 压力铸造概述

第二节 尺寸缺陷

第三节 表面缺陷

第四节 孔洞类缺陷

第五节 裂纹缺陷

第六节 材质缺陷

第十七章 金属型铸造与离心铸造铸件缺陷

第一节 金属型铸造概述

第二节 金属型铸件缺陷

第三节 离心铸造概述

第四节 离心铸件缺陷

第十八章 其他特种 铸造方法铸件缺陷

第一节 陶瓷型铸造铸件缺陷

第二节 低压铸造铸件缺陷

第三节 挤压铸造铸件缺陷

第四节 连续铸造铸件缺陷

第五节 真空吸铸铸件缺陷

第六节 壳型铸造铸件缺陷

第四篇 铸件缺陷修补

第十九章 缺陷修补

第一节 矫正

第二节 焊补

第三节 钎焊

第四节 熔补

第五节 浸渗

第六节 其他修补方法

参考文献

全书共四篇，19章。第一篇总论，有3章，全面综述缺陷分类，科学的分析方法及数理统计学的应用，和缺陷的研究。第二篇砂型铸造铸件缺陷形成机理和对策，共有10章，以缺陷形成机理为重点，阐明多发性缺陷，如气孔、缩孔、缩松、缩陷、裂纹、粘砂、夹砂等缺陷理论。介绍了砂型铸造铸件缺陷86种及其相应的防止对策，并有缺陷治愈实例，它能起到启迪、引证和借鉴作用。第三篇特种铸造铸件缺陷，共有5章，几乎包罗了目前已有的特种铸造方法的主要铸件缺陷，共计84种及其相应的防治对策。第四篇铸件缺陷修补，介绍了主要的缺陷修补方法及其特点。

解决铸件缩松缺陷的方法，最根本的着眼点就是“热平衡”。其方法是：

（1）在机床铸件结构形成的厚处与热节处，实行快速凝固，人为地造成机床铸件各处温度场的基本平衡。采用内外冷铁，局部采用蓄热量大的锆英砂，铬铁矿砂或特种涂料。

（2）合理的工艺设计。内浇道设在机床铸件相对溥壁处，数时多且分散。使最早进入厚壁处的金属液率先凝固，薄壁处后凝固，使各处基本达到均衡凝固。对于壁厚均匀的机床铸件，采用多个内浇道和出气孔。内浇道多，分散与均布，使整体热量均衡。出气孔细且多，即排气通畅又起散热作用。

（3）改变内浇道的位置

（4）选用蓄热量大的造型材料，这对用消失模生产抗磨产品极为重要！铬铁矿砂取代石英砂等蓄热量小的其它砂种，会取得良好的效果，浇毕微震更优！

（5）低温快烧，开放式浇注系统。使金属液快速，平稳，均衡地充满铸型。这要因件制宜。

（6）球铁的机床铸型强度大，表面硬度≧90，砂箱刚性大，对消除缩松有利。

（7）需要冒口时，当首迁热冒口，且离开热节。若将冒口置于热节上，必将加大冒口尺寸，形成“热上加热”。弄不好，非但缩松难除，还会产生集中性缩孔，又降低了工艺出品率。

（8）铸型倾斜摆放与合金化，都获益。消除机床铸件缩松缺陷是一个复杂的认识与实施过程。应以“热平衡”为基本原则，对雎体铸件做科学分析，制订合理的工艺方案，迁择好适宜的造型材料，工装及正确操作且标准化。那么任何机床铸件的缩松缺陷都可以解决。

由于多种因素影响，常常会出现气孔、针孔、夹渣、裂纹、凹坑等缺陷。常用的修补设备为氩弧焊机、电阻焊机、冷焊机等。对于质量与外观要求不高的铸件缺陷可以用氩弧焊机等发热量大、速度快的焊机来修补。但在精密铸件缺陷修补领域，由于氩焊热影响大，修补时会造成铸件变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等二次缺陷。冷焊机正好克服了以上缺点，其优点主要表现在热影响区域小，铸件无需预热，常温冷焊修补，因而无变形、咬边和残余应力，不会产生局部退火，不改变铸件的金属组织状态。因而冷焊机适用于精密铸件的表面缺陷修补。冷焊的焊补范围为Φ1.5-Φ1.2mm焊补点反复熔化堆积的过程，在大面积缺陷修补过程中，修复效率是制约其广泛推广应用的唯一因素。对于大缺陷，推荐传统焊补工艺与铸造缺陷修补机的复合应用。可有时我们的缺陷没有很多，就不必要投入较大的成本，我们用一些修补剂就可以修补好的，方便简单，例如铁质材料的，我们可以用（劲素成）JS902修补一下就可以了，用不完可以放到以后再用，这样可以为我们的厂家节省成本啊，让我们的铸造厂家把更多的资金投入到提高产品本身质量上，让使用者创造更多的财富。

砂型铸造铸件缺陷有：冷隔、浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂等。

1）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。

2）气孔

气体在金属液结壳之前未及时逸出，在铸件内生成的孔洞类缺陷。气孔的内壁光滑，明亮或带有轻微的氧化色。铸件中产生气孔后，将会减小其有效承载面积，且在气孔周围会引起应力集中而降低铸件的抗冲击性和抗疲劳性。气孔还会降低铸件的致密性，致使某些要求承受水压试验的铸件报废。另外，气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。防止气孔的产生：降低金属液中的含气量，增大砂型的透气性，以及在型腔的最高处增设出气冒口等。

3）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：在型砂中加入煤粉，以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。

4）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。

5）砂眼 在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。

6）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。 为了防止胀砂，应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压箱力或紧固力，并适当降低浇注温度，使金属液的表面提早结壳，以降低金属液对铸型的压力。

主要包括外观质量、内在质量和使用质量。外观质量指铸件表面粗糙度、表面缺陷、尺寸偏差、形状偏差、重量偏差；内在质量主要指铸件的化学成分、物理性能、机械性能、金相组织以及存在于铸件内部的孔洞、裂纹、夹杂、偏析等情况；使用质量指铸件在不同条件下的工作耐久能力，包括耐磨、耐腐蚀、耐激冷激热、疲劳、吸震等性能以及被切削性、可焊性等工艺性能。

铸件质量对机械产品的性能有很大影响。例如，机床铸件的耐磨性和尺寸稳定性，直接影响机床的精度保持寿命；各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和表面粗糙度，直接影响泵和液压系统的工作效率，能量消耗和气蚀的发展等；内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铸件的强度和耐激冷激热性，直接影响发动机的工作寿命。

影响铸件质量的因素很多，第一是铸件的设计工艺性。进行设计时，除了要根据工作条件和金属材料性能来确定铸件几何形状、尺寸大小外，还必须从铸造合金和铸造工艺特性的角度来考虑设计的合理性，即明显的尺寸效应和凝固、收缩、应力等问题，以避免或减少铸件的成分偏析、变形、开裂等缺陷的产生。第二要有合理的铸造工艺。即根据铸件结构、重量和尺寸大小，铸造合金特性和生产条件，选择合适的分型面和造型、造芯方法，合理设置铸造筋、冷铁、冒口和浇注系统等。以保证获得优质铸件。第三是铸造用原材料的质量。金属炉料、耐火材料、燃料、熔剂、变质剂以及铸造砂、型砂粘结剂、涂料等材料的质量不合标准，会使铸件产生气孔、针孔、夹渣、粘砂等缺陷，影响铸件外观质量和内部质量，严重时会使铸件报废。第四是工艺操作，要制定合理的工艺操作规程，提高工人的技术水平，使工艺规程得到正确实施。

铸造生产中，要对铸件的质量进行控制与检验。首先要制定从原材料、辅助材料到每种具体产品的控制和检验的工艺守则与技术条件。对每道工序都严格按工艺守则和技术条件进行控制和检验。最后对成品铸件作质量检验。要配备合理的检测方法和合适的检测人员。一般对铸件的外观质量，可用比较样块来判断铸件表面粗糙度；表面的细微裂纹可用着色法、磁粉法检查。对铸件的内部质量，可用音频、超声、涡流、X射线和γ射线等方法来检查和判断。