缩孔类缺陷的形式的分析介绍

（一）类型

由于合金的液态收缩和凝固收缩，在铸件外部常会造成外缩孔、缩凹、铸件内部缩孔和缩松等四种缺陷（见图11-11）。铸件外形体积缩小不作为缩孔类缺陷。

图11-11　实际铸件的体收缩

V m—外缩孔体积；V E—缩凹体积；V I—内部缩孔及缩松体积；V KS—铸件外形体积缩小

一般铸造合金，从高温液态冷却到室温，其物理学的体收缩率大都在11%～13%之间。球铁和灰铸铁是例外，其值为3%～6%。应该指出：在以后的讨论中，依照铸造工艺学的概念：把高温液态金属冷却到凝固完毕时所发生的体积变化率称为铸造合金的体收缩率。铸造合金的体收缩率是用体收缩试样的缩孔体积的百分数来表示的。例如，浇注到锥形试样，冷至室温，用滴入煤油或酒精法测出缩孔体积V孔。设试样外形体积为V，则合金的铸造体收缩率也是试样的缩孔率，用ε表示，则ε=[（VV孔）/V]×100%。由此可见，物理学概念和铸造工艺学概念有所不同。

实际铸件的体收缩率，因铸造工艺条件不同，而在很大范围内变化，比合金的体收缩率小。例如，让浇注速度和铸件凝固速度相等，像连续铸造一样，则铸件体积收缩率会变得很小。

（二）影响缩孔缺陷形状的主要因素

1.合金凝固方式的影响

凝固方式分为外生光滑界面（平滑壁）凝固、粗糙界面凝固、海绵状凝固、内生糊状凝固和壳状凝固等五种方式。呈海绵状和糊状凝固时，由于铸件外壳承载能力低，内部金属补缩阻力大，易于形成缩松和缩凹缺陷；当呈光滑界面凝固时，铸件外壳为连续的固体，承载能力高，且内部金属容易补缩，因而易于形成集中缩孔。

在一定冷却速度下，纯金属的凝固属于光滑界面凝固。当提高合金元素含量时，增大了结晶温度范围、凝固方式由光滑界面凝固向粗糙界面凝固、再向海绵状凝固方式转化。提高冷却速度时，海绵状凝固将向粗糙界面凝固、粗糙界面凝固则向光滑界面凝固转化；在内生式凝固中，快冷会导致壳状凝固。慢冷则出现糊状凝固。孕育及晶粒细化处理常使内生式凝固优先形成糊状凝固方式。(www.xing528.com)

2.铸件热流的大小和方向

当呈光滑界面凝固时，热流对铸件缩孔形式的影响见图11-12。单向散热时，只出现外形体积减小[见图11-12（a）]，铸件顶面降低；热流向下及侧面散出时，除外形缩小外，顶部形成集中缩孔[见图11-12（b）]。若出现其他凝固方式，则缺陷形式会随之变化，图11-12（c）为多向散热时形成内部缩孔及外形体积缩小。

图11-12　散热方向对缩孔形式的影响

（a）单向；（b）三向；（c）多向

3.铸型硬度和刚性的影响

对接近共晶成分的球墨铸铁特别显著，若铸型的硬度、刚性大，共晶体积膨胀力将起到提高内部压力的作用，具有自补缩效果；若铸型松软，膨胀压力将迫使型壁向外移动，增大铸件内部缩孔、缩松体积。不同工艺条件下铸铁件的收缩、膨胀特性见图11-13。

图11-13　不同砂型及补缩条件下铸铁件的收缩，膨胀特性

（a）干型，顶部保温；（b）湿型，顶部保温；（c）湿型；（d）湿型带冒口；（e）干型带冒口

实验证实，灰铸铁和球墨铸铁的物理学体收缩率相同。但球墨铸铁在松软铸型中的集中缩孔体积比灰铸铁的大，而线收缩率则较小，甚至出现负值，即铸件比模样大，说明型壁外移。而铸型硬度、刚性大时，则两种铸铁的线收缩率都加大，说明铸件凝固时型壁外移量小。内浇道冻结后，型腔扩大使一般铸件缩孔、缩松体积增加。