气孔缺陷

气孔缺陷（精选4篇）

气孔缺陷 篇1

近年来我国机床行业不断发展, 市场上对机床类铸件的需求量也日益提高, 作为机床产品重要部件之一的工作台、工作台底座的市场需求也很大, 由于此类铸件结构复杂, 技术要求相对严格, 因此提高铸件生产的合格率, 得到无缺陷的合格铸件是非常重要的问题。这就要求制定合理的工艺方案, 严格的过程控制来实现产品的合格生产。

我公司目前生产的2.5米工作台及工作台底座, 连续出现了底部大平面大面积气孔现象, 造成了铸件的报废, 给工厂造成了一定的经济损失, 经过工厂技术部门的共同努力, 改进工艺方案、加强过程控制使之后生产的铸件避免了气孔缺陷保证了铸件的合格发出。在此对气孔的产生原因与工艺方案改进措施做以下介绍。

1 产品工艺方案、气孔状态及产生原因的分析

1.1 工艺方案介绍

2.5米工作台的铸造工艺示意简图如图1所示。铸件基本上都在下箱, 工作台面部位是浇注位置的下平面, 铸件内部型腔由砂芯组成, 砂芯全部采用座芯, 用专用铸铁顶子支撑, 砂芯的气体由侧面芯头排出;底平面铺满铁冷;浇注系统由Φ70直浇口2道, 85/95×100横浇口及4654×30内浇口6道组成, 为1:1.18:1.18具体位置如图1所示。

2.5米工作台及工作台底座均为树脂砂造型、制芯, 表面刷醇基树脂砂涂料。

浇注温度为1310~1330℃, 浇注时间为用的冷铁为HT200材质的铸铁冷铁, 且均多次重复使用。冷铁在使用几次后, 就会在其表层产生微小的裂纹, 从而夹入气体, 当铸件浇注时, 高温的金属液浇入后, 直接作用于冷铁表面, 使其内的气孔溢出侵入到金属液中, 当金属液凝固后就形成了气孔。

1.3.3 出气冒口过小, 型腔内气体无法全部

排除, 浇注时型腔内部受高温金属液作用, 砂型和砂芯内的树脂及固化剂发生反应, 产生大量气体。大量的带有一定压力的气体就要求有足够大的出气冒口而使其排出型腔。如果出气冒口尺寸小, 当型腔充满金属液时, 气体就会进入金属液中, 如不能逸出, 凝固后就形成气孔。

1.3.4 浇注温度偏低, 在内浇口附近出现大

量集中的气孔说明该处存在形成气孔的条件, 当金属液通过内浇口进入型内, 第一股铁水浇入时受到下平面冷铁的作用迅速冷却, 金属液温度较低, 气体的溶解度降低, 从而使侵入的气体不能溶解与上浮, 因此在此处容易形成大量的气孔。

2 改进措施

由以上分析得出的原因, 解决铸件产生的主要因素是保证砂芯出气畅通, 减少砂型和冷铁等带来的气体, 并使型腔内气体迅速排出铸型, 因此采取下列措施。

2.1 改变下平面冷铁。下平面铺设的冷铁

原为HT200铸铁冷铁, 现换成石墨冷铁, 从而 (上接154页) 的语法的掌握、宏观句法结构方避免了表面夹气的现象。

2.2 调整铸造工艺。砂芯从原来的座芯从

侧面芯头出气, 改为吊芯, 从上芯头出气, 加强芯子的定位牢固性和砂芯出气畅通, 不用芯撑也可减少带进铸型杂质与气体。调整后工艺见图2。

2.3 铸型顶部放置一定的出气冒口, 出气

冒口的大小, 应根据经验确定, 一般出气冒口截面积之和大于直浇道截面积之和;浇注时注意引气。

2.4 适当提高浇注温度, 保证进入型腔的

金属液有足够高的温度, 保证气体有足够的时间上浮, 排出型腔。浇注温度控制在1330~

1350℃。

结束语

通过上述改进措施, 我公司之后生产的

2.5 米工作台及工作台底座等产品均无气孔现象发生, 合格发出。

须要帮助学生打好语言基础, 培养学生的语言能

摘要：针对生产实际出现的工作台类铸件气孔缺陷进行了原因分析, 介绍了改进方案及其实施效果。

关键词：工作台,气孔,工艺方案,改进措施

气孔缺陷 篇2

电子束焊接由于具有焊接功率密度高、焊缝深宽比较大 (10∶1~50∶1) 、热影响区及变形小、组织性能好、易于实现计算机控制等优点, 在工业领域有广泛应用。在实际应用过程中笔者发现, 车焊皮后的焊缝经常出现密集气孔, 给节奏紧的生产带来了很大的困扰。通过长期的生产跟踪, 结合缺陷产生的理论知识, 笔者对气孔的产生因素进行了分析, 并提出预防措施, 取得了良好的效果。

1 气孔产生机理

1.1 匙孔振荡模式

电子束焊接的工作原理是:高速电子束流轰击工件, 将电子束动能转化为晶格振动能, 使工件快速升温, 熔化并气化母材, 液态金属在金属蒸汽流的反冲作用力下形成凹陷的“匙孔” (图1) ;液态金属在多种驱动力的作用下流动, 最终形成焊缝。

Sehauer的匙孔振荡模型理论 (图2) 指出:平稳的小频率振荡是匙孔平衡系统固有的特征, 大频率的振荡是缺陷产生的原因所在[1,2]。

1.2 气孔产生机理

根据匙孔振荡模式的原理, 当匙孔出现波动后, 局部区域附近液态金属都向“突起”位置流动。当“突起”形成后, 随着焊接过程的进行会表现出两个特征。一是“突起”继续变大, 直至完全隔断入射的电子束, 导致气孔缺陷, 该过程中形成的气孔分布在焊缝中部, 而且体积较大[3]。

另外, 由于突起对电子束的吸收, 导致热量积聚, 突起部位金属强烈蒸发, 在强烈的金属蒸汽反冲压力作用下, 匙孔壁面恢复平滑状态, 如果局部蒸发剧烈, 导致作用在“突起”上的反冲压力过大, 可能导致局部的内陷, 形成凹面, 随着凹面的长大最终成为一个气体球, 在焊缝凝固过程中残留的气体球成为气孔缺陷, 此时气孔往往分布于焊缝两侧, 且体积较小。

2 气孔产生的现实因素

2.1 焊缝间隙

在跟踪分析气孔产生原因的过程中发现, 连续有3件产品出现大量焊缝气孔, 焊接记录显示它们的焊缝间隙普遍>0.20mm, 其中名称为SR001的焊缝间隙更是达到了0.30mm, 如表1所示。

对此, 笔者进行了两次模拟试验。试验样件焊缝间隙控制在0.02mm以内, 样件结构和尺寸同产品连接结构相同, 焊接参数和产品焊接参数相同。试验结果如表2所示。

试验样件焊接结果显示, 当焊缝间隙<0.02 mm时, 可有效控制气孔产生。

模拟试验后, 笔者加强了对焊缝间隙的控制, 将产品焊缝间隙都控制在0.1mm以下, 随后跟踪统计的65件产品显示均未出现密集气孔缺陷。

2.2 焊接面质量

焊接面质量指的是焊接面表面凹凸不平, 当电子束流打在焊接面表面凸起部分时, 凸起部分会瞬间气化, 形成金属蒸汽。凹坑由于没有金属, 无法形成金属蒸汽或者产生的蒸汽压力较小。这种蒸汽压力时大时小的振动会引起“匙孔”平衡剧烈振荡, 产生气孔。

在实际的生产过程中有两种焊接面: (1) 车削形成的具有一定粗糙度的机加工面; (2) 喷砂处理形成的毛面。为提高焊接面质量, 笔者提升了对表面粗糙镀的要求, 并取消了喷砂工艺, 在随后6个月的监控中未发现密集气孔。

3 结论

通过上述分析得出下列结论: (1) 焊接前应严格控制焊缝间隙, 焊缝间隙应<0.1 mm, 间隙越小越有利于抑制气孔出现。 (2) 不能用现行的喷砂工艺清理焊接面, 焊接面清理应避免产生大的凹凸, 保持焊接面平整。

当然, 引起匙孔剧烈振荡的因素还有很多, 例如设备发射电子束的稳定性、焊接材料均匀性、焊接面氧化物等都需要严格控制, 在此不再一一分析。

参考文献

[1]Schauer D A.Thermal and dynamic effects in electron beam welding cavities[D].California:University of California, 1977.

[2]Schauer D A, Giedt W H.Prediction of electron beam welding spiking tendency[J].Welding Journal, 1978, 57 (7) :189-195.

气孔缺陷 篇3

1 机器人自动焊接气孔缺陷

CRH1A-250型高速列车转向架构架主焊缝采用奥地利生产的IGM焊接机器人配合L型变位机组成的工作站进行焊接(见图1),在前期的试验及生产中,经常出现如图2所示的气孔缺陷。

2 气孔原因分析及解决方案

根据气孔在焊缝上的位置,气孔缺陷通常分为3类:起弧气孔、整条焊缝出现气孔及不定位置的偶发气孔。

2.1 起弧气孔

起弧气孔的典型特点是在起弧处产生气孔(见图3),经过一段时间后气孔消失。

原因分析:(1)开机后焊接第1条焊缝时保护气体管路中存在空气等其他杂质;(2)机器人在撞枪后水冷喷嘴漏水,外部很难看到,起弧焊接时水汽进入熔池产生气孔,经过一段时间焊接后,水汽被高温蒸发,焊缝不再产生气孔缺陷;(3)起弧时焊枪姿态不佳造成保护气体作用不良,未起到有效保护熔池的作用。

解决措施:(1)机器人开机后在焊接前打开焊机预送气功能,同时增加延迟起弧功能,焊接第1条焊缝时,机器人控制延迟起弧2 s,而焊机预送气也设置为2 s,在2 s内气体管路中的空气等杂质被吹除,起弧气孔缺陷消失;(2)机器人在撞枪后,正式焊接工件前先在试板上进行试焊,以去除焊枪中残存的水汽;(3)调整起弧处焊枪姿态,保证保护气体发挥作用。

2.2 整条焊缝气孔

整条焊缝气孔的特点是焊缝从起弧至收弧存在气孔缺陷,且气孔较密(见图4)。

原因分析:(1)机器人焊枪喷嘴由于飞溅发生堵塞,造成保护气体出口不畅,易使得整条焊缝产生气孔;(2)气体不纯,由于机器人焊接效率高,需要使用管路气体,而非常规瓶装气体,若气体管路中存在杂质或者存在漏气现象,则容易出现整条焊缝气孔缺陷;(3)机器人焊枪密封不良导致水冷焊枪漏水,由于机器人焊接电流大,焊接暂载率高,需要使用水冷焊枪,水冷焊枪与机器人连接轴处采用密封圈密封,若密封处漏水,则整条焊缝肯定出现气孔缺陷。

解决措施:(1)针对机器人焊枪喷嘴易被堵塞的问题,增加机器人焊枪自动清枪装置,在焊接程序中增加定时自动清枪功能,有效解决了喷嘴堵塞导致的气孔缺陷;(2)针对气体不纯导致的气孔,在管路中气体进入机器人之前,增加气体过滤设备,以保护气体纯度,同时定期对气体管路进行清理,可消除由此导致的气孔缺陷;(3)针对漏水原因导致的气孔,设备部门根据统计情况编制机器人密封件定期维修更换计划,以防止由于漏水导致的气孔缺陷。

2.3 不定位置的偶发气孔

不定位置的偶发气孔的特点是气孔不一定发生在什么位置,但气孔产生的规律相同(见图5),即刚开始出现几个气孔,随着焊接的进行,气孔产生的数量越来越多,到最后出现簇状气孔后,后面的焊缝又恢复至正常无气孔状态。

原因分析:偶发气孔产生的主要原因是机器人喷嘴发生轻微堵塞,导致保护气体流出不畅,堵塞处的飞溅经过一小段时间后从喷嘴内壁脱落,随即气孔缺陷消失。

解决措施:增加清枪程序运行频次以保证机器人焊枪喷嘴不被堵塞。

3 解决方案的应用

在青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司CRH1A-250型高速列车转向架构架的制造过程中,采取上述措施后,构架机器人自动焊接出现气孔的频率降低了很多,大大降低了操作者进行返修的劳动强度,同时又提高了工作效率,保证了焊接质量,降低了生产成本。

摘要：CRH1A-250型高速列车转向架构架主要焊缝都是采用机器人焊接工作站完成。在前期试验及生产中,出现了多例气孔缺陷,文中研究了气孔缺陷产生的原因,并提出了解决方案。

关键词：机器人自动焊,气孔缺陷,解决方案

参考文献

气孔缺陷 篇4

关键词：冷激铸铁,凸轮轴,气孔,缺陷以及措施

在生产铸造的过程中, 最常出现的问题就是气孔缺陷, 并且气孔缺陷成因多、种类复杂, 很大程度上影响着整个生产的质量, 所以对气孔缺陷的研究是十分有必要的。

1 气孔产生的原因

经过研究发现, 非激冷面是不容易产生气孔的, 气孔的产生大部分原因是因为, 当铁液浇筑到模型中后, 激冷面的铁液因为受到激冷的作用开始凝固, 但是因为凝固时间过快, 导致很多气泡无法逃逸都留在激冷面中, 从而形成了气孔。

气孔缺陷形成的原因多种多样, 其种类也复杂繁多, 主要包括五大类:侵入气孔、外生反应气孔、内生反应气孔、裹携气孔和析出气孔。下面就逐一分析这五种气孔产生的原因以及解决措施。

2 侵入气孔

2.1 基本特征

侵入气孔是在浇灌的时候, 外部空气侵入金属液并产生了气泡而形成的气孔。侵入气孔一般为团球形或者圆球形, 有时为异型孔洞或者梨形, 内部光滑, 并且它的尺寸都很大, 一般都在1mm至3mm之间, 深度一般较浅, 一般在3mm以内, 因为面积大, 所以侵入气孔出现的速度慢, 不会很快增加。侵入气孔一般出现在铸件的表面, 并且大多都是一个或者几个整体出现, 不会出现弥散分布的情况。

2.2 形成原因

在运用冷激铸铁技术成产凸轮轴的时候, 在初期大多采用较厚的覆膜砂铸型, 但是覆膜砂的发气性能较差, 所以在浇筑时, 发气量很大, 但是铸型的发气性能又不好, 就会有一部分气体无法排出而进入到铸件内部中, 从而形成了侵入气孔。

2.3 解决措施

改进铸型材料, 特别是覆膜砂的发气性, 保证覆膜砂的发气量不能超过20Ml/g, 还要在铸型上设计排气孔, 保证气体能够充分排除。

3 裹携气孔

3.1 基本特征

裹携气孔的形状一般为扁球形、圆球型或者团球形, 并且尺寸很大, 一般在几毫米以上, 裹携气孔一般呈弥散分布, 主要出现在浇口处, 并且气孔出现的速度并不会很快。

3.2 形成原因

其一可能是浇注系统特别是浇口杯的设计存在缺陷, 导致在浇筑时, 浇口杯内部的金属液产生了漩涡;其二可能是浇筑系统的截面积过大, 而浇筑速度过慢, 金属液不能充满浇注系统, 从而产生了吸气, 这种原因大多是技术人员操作不当导致的。

3.3 解决措施

加强浇注系统特别是浇口杯的工艺设计, 结合实践积极修改;并且要开展技能培训课, 提高技术人员的技术能力;在浇注之前, 要结合浇注系统的实际情况, 合理规划浇注时间, 并且在浇注的过程中要及时调整, 保证浇口杯内不会产生涡流。

4 析出气孔

4.1 基本特征

析出气孔的尺寸在这几种气孔中属于最小的, 在浇注完成后, 技术人员是很难发现的, 一般都得在一次粗抛和精抛之后才能在激冷面上被发现, 并且析出气孔直径小, 呈针孔状分布, 最大也不会超过1mm, 但是深度却很深, 所以很多时候, 即使出现气孔, 技术人员也很难发现。析出气孔在激冷面出现的位置不固定, 可能会出现各个地方, 但是大多以浇口端为主。这种气孔具有极大的危险性, 如果出现后不能及时找到进行弥补, 它造成的伤害会成几何数增长, 严重的话会导致这一阶段生产的产品都得报废。并且经过研究显示, 很多报废品都是由于析出气孔不能及时发现而不得不报废。

4.2 形成原因

根据实验研究表明, 析出气孔是一种流行性的气孔缺陷, 与炉料内废钢的加入量息息相关;冒口处出现上胀现象, 形状类似菜花, 所以又称菜花冒顶现象;浇注的时候, 浇口和冒口最上端流出的金属液在表面形成了很多气泡。以上现象形成的原因, 都包含了以下条件: (1) 短时间内出现了流行性的增长缺陷, 并且废料内的废钢含量高达40%, 远远超过了一般生产工艺的承受程度; (2) 因为没有设置冒口, 所以在表面出现了大量的气泡。

4.3 解决方案

消除析出气孔最主要的措施:浮游气泡进行脱气、旋转搅拌脱气、冷凝脱气、稳定剂脱气。但是稳定剂脱气因为技术的局限性, 不适用与冷激铸铁工艺, 而旋转搅拌受温度限制, 一般不能用于温度超过1500摄氏度的金属液。所以最好的方法是用浮游气泡和冷凝相结合进行脱气。

5 反应气孔

5.1 形成原因

反应气孔主要包括外生反应气孔和内生反应气孔:

(1) 外生反应气孔是由于金属液与砂芯。砂型、冷铁、氧化膜等其他因素发生反应, 产生了大量气体出现气泡而形成的气孔。因为外部因素太多, 金属液与其产生的化学反应也很多, 所以产生的气泡的种类也很多, 主要包括表面气孔和皮下气孔。

(2) 内生反应气孔指的是金属液在凝固的时候, 金属本身的化学成分和溶解在金属液内的化学成分进行反应, 出现气泡而形成的气孔。这种气孔最大的特点就是具有同液性和流行性, 换而言之, 就是同一批次的铸件, 如果一个铸件出现了内生反应气孔, 那么这一批次的其他铸件都有这一缺陷, 但是这种气孔很容易规避。

5.2 解决措施

对于皮下气孔, 可以在炉内加一些赤铁矿, 过段时间可以再加入一些重熔铸锭;对于表面气泡, 技术人员要定时在冷激铸铁进行喷砂, 再去掉氧化膜之后, 还要喷一层石墨作为保护层, 并且烘干密闭保存。其次还要规定冷激铸铁的使用寿命。

综上所述, 冷激铸铁凸轮轴制造技术虽然技术先进, 但是它经常出现许多气孔缺陷, 并且其出现的气孔缺陷种类多, 原因复杂。所以技术人员应该因地制宜, 结合实际情况, 分析出解决措施, 从而保证整个制造过程能够顺利完成。

参考文献

[1]米国发, 何斌锋, 王狂飞.铸铁凸轮轴铸造技术及发展[J].热加工工艺, 2008, 11:99-103.