大型锻件表面气孔的形成原因较为复杂,主要可以从以下几个方面进行分析:
铸型中气体的侵入:铸型(砂型或砂芯)中原本存在的空气、水分以及粘结剂、附加物和杂质中的有机物质和无机物,在金属液的高温作用下,会发生膨胀、汽化、分解和燃烧等现象,产生大量气体,这些气体侵入液态金属中形成气孔1。
液态金属中气体的析出:在金属熔融状态时,能溶解大量气体。然而,在冷凝过程中,由于溶解度随温度降低而急剧减小,致使气体从液态金属中释放出来。如果气体来不及逸出,就会在金属中形成气孔。这类气孔主要是氢气孔和氮气孔,它们通常分布在锻件的整个断面或冒口、热节等温度较高的区域1。
锻造过程中的工艺控制:锻造材料的化学成分和物理性能不佳,含有较多的气体和夹杂物,会在锻造过程中形成孔洞。此外,零件的壁厚设计不合理,凹凸曲面过于复杂,也会导致锻件内部产生孔洞。在锻造过程中,如果温度不稳定、加工过程中出现振动、材料表面存在氧化皮等情况,也会导致锻件产生空洞1。
模具预热温度太低:液体金属经过模具时冷却太快,可能导致气体来不及逸出,形成气孔2。
涂料问题:涂料不好,本身排气性不佳,甚至本身挥发或分解出气体,也可能导致气孔的形成2。
原材料存放不当:原材料(砂芯)存放不当,使用前未经预热,也可能导致气孔的形成2。
综上所述,大型锻件表面气孔的形成涉及多个环节和因素,需要在生产过程中严格控制各个环节,以减少气孔的产生。