如何通过改进铸造工艺减少机床铸件内部的气孔和缩松缺陷？

在机床铸件的生产过程中，气孔和缩松是常见的内部缺陷，它们会严重影响铸件的力学性能、密封性和使用寿命，进而影响机床的整体质量。因此，改进铸造工艺以减少这些缺陷重要。

以下将从多个方面详细阐述改进铸造工艺的具体措施：

一、优化熔炼工艺

1、控制原材料质量

原材料的质量直接影响熔炼后金属液的净度。应严格筛选生铁、废钢、回炉料等原材料，避免带入过多的杂质和气体。例如，对废钢进行分类存放，防止生锈和油污污染；对生铁进行化学成分分析，确定其符合铸造要求。同时，尽量减少使用含有多气体的回炉料比例，从源头上降低金属液中气体的含量。

2、正确调整熔炼参数

在熔炼过程中，要准确控制熔炼温度、熔炼时间和熔炼气氛。熔炼温度过高会导致金属液过度氧化，增加气体含量；温度过低则会使金属液流动性差，不利于气体排出。应根据不同材质的铸件，确定佳的熔炼温度范围，并严格控制熔炼时间，避免金属液长时间暴露在空气中吸气。此外，采用适当的熔炼气氛，如使用还原性气氛，可减少金属液的氧化和吸气。

3、脱氧与除气处理

在金属液出炉前，进行充足的脱氧处理是减少气孔缺陷的关键步骤。常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、铝等，它们能与金属液中的氧发生化学反应，生成氧化物上浮至液面被去掉。同时，采用吹氩、真空除气等除气方法，可降低金属液中的氢、氮等气体含量。吹氩时，将氩气通过砖吹入金属液中，使气体随氩气泡上浮排出；真空除气则是将金属液置于真空环境中，使气体在低压下不慢逸出。

二、改进造型与制芯工艺

1、选择适当的造型材料

造型材料的性能、不怕火度和强度对铸件质量有重要影响。应选用性能好、不怕火度高、强度适中的造型材料，如优良粘土砂、水玻璃砂等。对于大型机床铸件，可采用树脂砂造型，树脂砂具有较不错的强度和良好的性能，能减少气孔和缩松缺陷。同时，要注意造型材料的粒度分布，正确的粒度分布可提升砂型的性能。

2、优化砂型和砂芯结构

设计正确的砂型和砂芯结构，增加排气通道，有利于气体顺利排出。在砂型上设置出气孔和排气塞，出气孔的直径和数量应根据铸件的大小和复杂程度确定，一般出气孔直径为3-8mm，间距为100-200mm。对于砂芯，可采用空心砂芯或开设排气槽的方式，提升砂芯的性能。此外，在砂型和砂芯的接合面处，要确定良好的密封性，防止金属液钻入产生气孔。

3、控制紧实度

砂型的紧实度要均匀适度。紧实度过高会使砂型性能变差，气体难以排出；紧实度过低则会导致砂型强度不足，容易塌箱和产生冲砂缺陷。可采用不同的紧实方法，如震实、压实、射砂等，根据铸件的形状和尺寸选择适当的紧实工艺，并严格控制紧实压力和时间，砂型紧实度均匀。

三、调整浇注系统设计

1、正确设计浇注系统结构

浇注系统的结构直接影响金属液的充型过程和气体排出。应采用开放式浇注系统，使金属液在充型过程中平稳流动，减少涡流和飞溅，避免卷入气体。同时，正确设置直浇道、横浇道和内浇道的尺寸和比例，确定金属液能快、均匀地充满型腔。一般来说，直浇道的高度要足够，以提供足够的静压力头；横浇道要起到挡渣和集气的作用；内浇道的位置和数量要根据铸件的结构和热节分布确定，避免金属液直接冲击型壁和砂芯。

2、设置集渣包和冒口

在浇注系统中设置集渣包，可收集金属液中的夹渣和气体。集渣包一般设置在横浇道的末端或内浇道的附近，其容积应根据铸件的大小和浇注量确定。冒口不仅能起到补缩作用，还能在凝固过程中排出气体。冒口的尺寸和形状要根据铸件的缩孔分布和补缩要求进行设计，确定冒口能提供足够的金属液进行补缩，并在凝固后期形成顺畅的排气通道。