球墨铸铁曲轴生产中常见的皮下气孔问题

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：皮下气孔是球墨铸铁曲轴生产中最常见的缺陷之一。在铸态时，皮下气孔不易被发现，经热处理并去除氧化皮后或经机械加工后则会显露出来。其他方面，如球化处理后的除渣不够彻底；浇注系统设计不当，致使阻渣能力差，铁液在铸型内流动不够平稳，卷入空气等，都将促使产生皮下气孔。

皮下气孔是球墨铸铁曲轴生产中最常见的缺陷之一。采用湿砂造型、质量较轻而表面积较大的铸件，易产生皮下气孔。大型曲轴虽是干型，但由于浇注温度过低等原因，也会出现皮下气孔。

皮下气孔的基本特征是：通常产生在铸件上表面的表层内，距离表面的深度约为0.5～2mm，孔径多为1～3mm，内表面光滑，分布较均匀。在铸态时，皮下气孔不易被发现，经热处理并去除氧化皮后或经机械加工后则会显露出来。它影响铸件的表面质量和该部位的力学性能等。

一、产生皮下气孔的主要原因

1.铸型内水分过多

铁液经球化处理后，铁液中的镁及硫化镁与铸型内的水蒸气相遇时，会发生如下反应

Mg+H₂O——→MgO+H₂↑

MgS+H₂O——→MgO+H₂S↑

上述反应的结果，是生成了大量的氢、硫化氢、氧化镁气体和其他反应所生成的一氧化碳等。

球墨铸铁的凝固特性是有一个较长时间的“粥状”凝固期，铸件的表面凝固层较薄且强度较低。上述反应所生成的大量气体，一部分通过铸型排出型外，另一部分则通过铸件表面而进入表层下方。在铁液的充型过程中和刚充满铸型的初期，无论是从铁液内析出的气体或是从外部进入的气体，因受到铁液浮力的作用而要上浮至铸件表面。但因受到铸型界面压力和表层铁液温度很快下降的影响，阻碍了气体的上浮逸出，随着铸件表层的逐渐凝固而停留在表层下方形成皮下气孔。

除了铸型本身的水分以外，阴雨潮湿和金属炉料所吸附的水分与氢气等，都会促使产生皮下气孔。

2.含硫量高

原铁液中的含硫量越高，球化处理时生成的MgS量越多，它与铸型中的水相遇时产生的H₂S气体量越大。

3.球化剂加入量多，残余镁量高

球化处理时加入的球化剂量过多，残余镁量就越高，与铸型中的水相遇时会生成大量的MgO和氢气。

4.浇注温度过低

如果浇注温度过低，则铸件的冷却速度加快，铁液中析出的气体来不及上浮逸出，会加剧产生皮下气孔。

其他方面，如球化处理后的除渣不够彻底；浇注系统设计不当，致使阻渣能力差，铁液在铸型内流动不够平稳，卷入空气等，都将促使产生皮下气孔。

二、防止产生皮下气孔的主要对策

为防止产生皮下气孔，可主要从两方面采取措施：一方面要尽量减少产生气体的来源，这是最基本的途径；另一方面要使铁液中的气体（铁液内析出的和外部侵入的）能尽快上浮逸出铁液表面，从铸型中排出。(https://www.chuimin.cn)

1.严格控制型砂水分

尽量采用干型；严格控制湿型型砂中的水分，宜取4.5%～5.5%，以减少铁液与铸型界面反应所产生的气体量。