1   气孔

气孔缺陷在灰铸铁件中较为常见， 主要集中 在浇注位置的上表面和远端，图 1 是变速箱壳气孔缺陷位置。

1.1   产生原因

分析认为，铸件上表面中部位置出现的气孔 为皮下气孔。 由于在铁液流动过程中温度降低， 铁液内部气体在表皮下无法排除，就会在此处形 成气孔。

1.2   防止措施

此类缺陷可在产生气孔的外侧或砂芯芯头 顶部安装排气针，采用薄的排气通道与之连通进 行排气，浇注开始时可使型腔内气体排出，浇注 快结束时冷铁液进入排气针，从而达到排气效 果，避免皮下气孔产生。

1.3   注意事项

（1）在引热铁液至气孔产生部位的过程中， 由于流程太远，铁液在流过过程中温度下降很 快，起不到任何消除气孔缺陷的作用，一般都采 用溢流冷铁液来消除气孔缺陷。

（2）由于砂芯发气量远远大于湿型砂的发气 量[7]，砂芯在使用前放置时间过长，吸收水气后会 造成铸件皮下针状气孔，因此，砂芯上部必须设 置排气装置。

（3）适当提高浇注温度，有助于减少气孔的 发生率。

（4）浇注位置的中后部位采用本体出气针， 出气针不宜过小也不宜过大。出气针太小，会使 铁液快速冷却，出气针根部有气孔产生；出气针 太大，清理时容易带肉造成铸件报废。因此，壁厚 为 6~12 mm 的铸件一般采用 φ10~12 mm 的排气针。

1.4 效果

通过采用上述方法，铸件上表面气孔缺陷的

发生率由原来的 2.08%降至 0.2%，该缺陷基本得 到消除。

2   夹杂

图 2 是发动机盖出现的夹杂缺陷，由图 2 可 见，浇注时铁液最后到达部位的上表面边缘部位 出现黑色夹杂缺陷，形状不规则，尺寸小于 3 mm×  3 mm×5 mm，加工后才能看到蝌蚪状的黑色缺陷， 继续加工又消失。

2.1   产生原因

铁液中有少许浮渣、氧化膜等杂质汇集在铁 液最后到达的位置，造成黑色夹杂缺陷。

2.2   防止措施

针对这种黑色夹杂，可在侧面安装溢流槽， 采用宽 20 mm、厚 3 mm 的溢流通道与之连通进 行溢流（如图 3 所示），使浇注快结束时容易产生 缺陷的冷铁液进入溢流浇道内， 减少夹杂缺陷的产生。

2.3   效果

工艺改进前，生产 300 件铸件，夹杂缺陷的 发生率为 30%；工艺改进后，持续生产 5 000 件 铸件，没有发现此种缺陷。

3    变形

3.1   变速箱法兰变形

图 4 是变速箱铸件，在法兰局部无支撑的

300 mm×240 mm 范围内出现了 2~3 mm 的变形 量，壁厚为 7 mm。

3.1.1   产生原因

（1）浇注温度偏高，铸件的局部收缩变大，增 加铸造应力，导致铸件发生变形。

（2）铸件的 CE 过高，也会增大铸件固态收 缩时的应力。

3.1.2   防止措施

将浇注温度由 1 360~1 390 ℃调整为 1 370~ 1 380 ℃, 原铁液的 w（C）量由 3.25%~3.35%调整 为 3.1%~3.2%。

3.1.3   效果

工艺改进后，生产的 200 件变速箱法兰无一 出现变形情况，后期生产的 3 000 件铸件也无变 形情况出现。

3.2   飞轮壳盖薄壁处变形

图 5 是飞轮壳盖铸件，最薄壁厚为 4.5 mm， 大部分区域壁厚为 6 mm。铸件扇形区域内凹 1~  2 mm，此处由于在装配时与内腔部件干涉， 需要 将变形量控制在 0.5 mm 以下。

3.2.1   产生原因

薄壁处收缩快，铸件内表面早于内腔凝固， 内应力产生的变形向外造成内凹变形， 使变形部 位集中在最小壁厚处。

（1）温度过高，导致液态收缩增大，铸件的整 体收缩变大，增加铸造应力，导致铸件变形。

（2）该区域壁厚仅 4.5 mm，薄壁区上方是湿 型砂，薄壁下方是厚度仅 40 mm 的冷芯树脂砂， 湿砂铸型的蓄热性能差，激冷作用较强，增大薄 壁处的冷却速度，收缩时产生应力导致变形。

3.2.2   防止措施

将浇注温度由 1 440~1 460 ℃降至 1 415~ 1 430 ℃,在砂芯上对应变形部位增设保温铁液 储存凸块，中间孔侧面开口用于溢流（如图 6 所 示），使保温铁液对应位置冷却速度变慢， 减小变 形。

3.2.3   效果

工艺改进后，生产的 5 000 件铸件没有发生 过变形情况。

4   冲砂

冲砂是采用湿型砂生产铸件常见的缺陷，主 要由于内浇道设计不合理造成， 铁液由内浇道进 入型腔时冲刷或者烘烤脆弱的砂型， 造成砂型剥 落或者开裂，导致铸件砂眼、机械粘砂。

变矩器内浇道底部冲砂缺陷如图 7 所示。变 矩器采用顶注式浇注系统，有 3 个内浇道，其中

2 个由冷芯形成，另 1 个由外型形成，外型形成 的内浇道冲砂严重。

4.1   产生原因

冲砂内浇道为 36/40 mm×12 mm 的梯形，截 面尺寸较大，铁液流量和冲刷力较大，而内浇道 下方为铸件突出棱角部位，抵抗铁液冲刷作用较 差。

4.2   防止措施

（1）将铸型形成的内浇道由 3 个改成 5 个， 冲砂部位的内浇道改成薄而扁状，尺寸由 36/40  mm×12 mm 改成 38/40 mm×4 mm，并在其它部位 加内浇道，截面积不变（如图 8 所示）。

（2）调整内浇道位置，避开棱角部位，并将浇 道垂直方向进入型腔改为切线进入型腔（如图 8所示），减少铁液对铸型的冲刷作用。

4.3   效果

按照上述工艺改进后，铸件再没有产生冲砂

缺陷。

5   结论

（1）浇注位置末端区出现的气孔主要是由于 冷铁液汇集，使气体排出不畅，因此，可采用溢流 和排气的方式来减少气孔产生的可能性； 皮下气 孔的防止措施主要是提高浇注温度和增加排气， 可以充分利用砂芯芯头进行排气。

（2）铸件上表面浇注位置远端边缘位置出现 黑色夹杂缺陷，可在侧面安装溢流槽， 使浇注快 结束时容易产生缺陷的冷铁液进入溢流浇道内， 减少夹杂缺陷的产生。

（3）铸件变形的主要原因是各部分的收缩时 间和收缩量不一致导致内应力产生，可以在不出 现气孔和冷隔的情况下，适当降低浇注温度， 如 果温度不能降低，可通过调整温度场的均匀度来 控制变形。

（4）冲砂原因主要是由于内浇道太集中， 造 成铁液对铸型局部冲刷和破坏，从而使砂型溃 散。因此，可以采用薄而扁且分散的内浇道， 减弱 铁液对砂型的冲刷力， 如果有可能，可以采用底 注式浇注系统。