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如何防止铸造过程中出现穿透性气孔?

2026-07-02 13:37

渗透性气孔占铸铁件所有气孔的60%以上,是铸造生产中最普遍、最棘手的气孔类型。其特点是尺寸大、内壁光滑,多出现在铸件表面层,一旦形成便难以修复。本文从根本原因入手,系统梳理了预防渗透性气孔的核心策略,帮助您将气孔率降低到8%以下。


一、基本原理:渗透性气孔如何渗入铸件?

渗透性气孔的本质在于高温熔融金属作用下砂型或型芯产生的气体。当型芯与金属界面处的气体压力超过熔融金属的流动阻力时,气体便会强行楔入液态金属中。由于无法及时上升逸出,气体最终在凝固过程中被困于铸件内部。

关键因素描述
过量产气源造型砂含水量高、粘结剂产气量大、涂料中挥发性物质含量丰富
通风通道堵塞砂层渗透性差、通风孔不足、芯样印痕间隙密封
熔融金属无法抵抗气体渗透浇注温度过低、灌装速度过快、静压不足


二、切断气体来源——减少造型砂和型芯砂的气体析出

  • 严格控制造型砂的含水率

    湿型砂的含水量不宜过高,特别是铝合金铸件;湿型砂的含水量应控制在6.0%以下。水分蒸发后体积会膨胀数千倍,导致模具与金属界面处瞬间产生巨大的气体压力。钢铸件型砂的含水量不应超过5.5%,球墨铸铁铸件的含水量控制要求更为严格。

  • 限制产气物质

    煤粉、重油等产气材料的含量应加以适当控制,因为过量添加会带来不利影响,而不是带来益处。

    在绘制图案和修复模具时,尽量减少用水刷洗,以避免局部过度潮湿。

    呋喃树脂砂分解产生的氮气和氢气是导致铝合金铸件出现渗透性气孔的主要原因。低氮粘结剂可以作为一种替代方案。

  • 保证彻底干燥质量

    干模和表面干燥的模具必须完全干燥。模具干燥后应立即组装和浇注,不得长时间存放,以免水分和气体重新吸收。这一要求对于大型铸件的生产尤为重要——水分重新吸收将使之前的所有工作付诸东流。

  • 寒颤和花环必须符合 "Three No's" 标准

    无锈蚀、无油污、无潮气,并保持完全干燥。 


三、疏通通风通道——提高模具渗透性

  1. 合理控制模具压实度

    压实度越高,透气性越差,越容易形成渗透性气孔。应在保证模具强度的前提下,尽可能降低压实度。

    位置压实要求原因
    模壁,模条相对密集确保模具强度足以防止在吊装和搬运过程中发生坍塌。
    砂模下部比上部密度更大抵抗熔融金属的侵蚀冲击
    模腔表面相对密集能抵抗熔融金属的冲刷
    远离模腔的区域相对宽松便于气体排放
  2. 多钻通风孔——一种简单却最有效的措施

    在夯实并找平上模后,用排气针刺出排气孔。针径为2毫米至8毫米,每平方分米不少于4-5个孔。

    孔深应距离图案表面 2~10 毫米。

    盲孔应设置在铸件上方,明孔应设置在模腔的最高点。

    为保证气体排放畅通无阻,所有通风口的总横截面积应大于或等于所有进风口的总横截面积。

  3. 核心通风——首要任务

    核心类型通风方案
    简单的小核心在中心位置刺穿通风孔
    复杂/弯曲内核嵌入蜡线或稻草绳,它们在高温下燃烧形成气道。
    重型矩形芯在内部填充焦炭/炉渣以减少砂层厚度,并将岩芯图纸上钻好的排气孔连接到内腔。
    长圆柱形芯采用铁管作为芯架,在管子上钻出放射状小孔,外部缠绕稻草绳。



四、防止气体滞留——加速气泡的漂浮和逸出

  1. 适当提高浇注温度

    提高浇注温度后:熔融金属的粘度降低,流动性提高;结壳时间延长,使渗入的气体有足够的时间向上逸出。铝合金尤其敏感;低温浇注几乎不可避免地会导致气孔缺陷。

  2. 降低浇注速度,实现模具平稳填充

    浇筑速度过快会导致气体混入并产生滞留空气,而砂芯无法及时排出气体。建议:

    减缓熔融铝覆盖沙芯的速度;

    尽量缩短勺子与浇注杯之间的距离;

    用扁平椭圆形浇口杯代替锥形浇口杯,以避免形成涡流;

    防止浇道出现急弯,以确保熔融金属平稳无冲击地填充模腔。

  3. 增加浇口的高度

    这样可以提高熔融金属的静压,增强其抵抗气体渗透的能力。这是一个简单的调整,但在生产中却常常被忽略。


五、辅助措施:涂层和表面保护

在砂型表面涂覆低气体释放和低渗透性的涂层,在熔融金属和造型砂之间形成气体屏障,阻止气体渗入模腔。

为防止钢铸件出现表面下针孔,可在型砂中添加适量的煤粉或重油,在型砂与金属的界面处形成还原性隔离气膜。同时,型砂的含水率应控制在≤5%,渗透率保持在200以上。在此基础上,添加新达铸造涂料将显著提升您的防气孔效果。


鑫达系列模具涂料专为满足防气孔生产需求而定制。该系列涂料具有超低的析气性和致密的成膜性能,能够形成比普通涂料更致密的隔离层,有效抑制钢铸件中贯穿气孔和亚表面针孔的产生。鑫达涂料与粘土砂、呋喃树脂砂和冷芯工艺兼容,并可与煤粉和重油完美配合,降低气孔缺陷造成的废品率,显著提高铸铁和钢铸件的表面光洁度和成品率。

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