大型鍛件表面氣孔的形成原因較為復雜,主要可以從以下幾個方面進行分析:
鑄型中氣體的侵入:鑄型(砂型或砂芯)中原本存在的空氣、水分以及粘結劑、附加物和雜質中的有機物質和無機物,在金屬液的高溫作用下,會發生膨脹、汽化、分解和燃燒等現象,產生大量氣體,這些氣體侵入液態金屬中形成氣孔1。
液態金屬中氣體的析出:在金屬熔融狀態時,能溶解大量氣體。然而,在冷凝過程中,由于溶解度隨溫度降低而急劇減小,致使氣體從液態金屬中釋放出來。如果氣體來不及逸出,就會在金屬中形成氣孔。這類氣孔主要是氫氣孔和氮氣孔,它們通常分布在鍛件的整個斷面或冒口、熱節等溫度較高的區域1。
鍛造過程中的工藝控制:鍛造材料的化學成分和物理性能不佳,含有較多的氣體和夾雜物,會在鍛造過程中形成孔洞。此外,零件的壁厚設計不合理,凹凸曲面過于復雜,也會導致鍛件內部產生孔洞。在鍛造過程中,如果溫度不穩定、加工過程中出現振動、材料表面存在氧化皮等情況,也會導致鍛件產生空洞1。
模具預熱溫度太低:液體金屬經過模具時冷卻太快,可能導致氣體來不及逸出,形成氣孔2。
涂料問題:涂料不好,本身排氣性不佳,甚至本身揮發或分解出氣體,也可能導致氣孔的形成2。
原材料存放不當:原材料(砂芯)存放不當,使用前未經預熱,也可能導致氣孔的形成2。
綜上所述,大型鍛件表面氣孔的形成涉及多個環節和因素,需要在生產過程中嚴格控制各個環節,以減少氣孔的產生。