铸件生产中常见的缺陷类型有哪些

铸件作为机械制造的基础零部件，其质量直接影响设备的性能与寿命。然而，铸造过程涉及金属熔炼、充型、凝固等多个复杂环节，极易因工艺参数控制不当或操作失误导致缺陷。本文将系统梳理铸件生产中常见的缺陷类型，分析其成因并提出防范方向。

 

一、孔洞类缺陷：气孔与缩孔

1. 气孔

 

特征：铸件表面或内部呈现圆形、椭圆形孔洞，表面光滑，通常成群分布。

成因：

气体析出：熔融金属中溶解的氢气、氮气在凝固时因溶解度降低而析出，若未能及时上浮至型腔，则滞留形成气孔。

卷气：浇注过程中金属液流速过快，卷入型腔内的空气或保护气体（如砂型铸造中的水分汽化气体）未能排出。

典型案例：铝合金铸件因氢含量超标（>0.2ml/100g）易产生皮下气孔，导致表面渗水测试失败。

2. 缩孔

 

特征：孔洞形状不规则，表面粗糙，常位于铸件厚壁部位或热节处。

成因：

凝固收缩：金属液凝固时体积收缩，若补缩通道（如冒口）设计不合理，厚壁部位因冷却慢而形成孤立液相区，收缩成孔。

顺序凝固失控：未遵循“同时凝固”或“顺序凝固”原则，导致局部区域金属液过早断流。

典型案例：铸铁发动机缸体因冒口位置不当，在缸套热节处形成缩孔，导致耐压测试泄漏。

二、夹杂类缺陷：夹渣与冷隔

1. 夹渣

 

特征：铸件内部或表面附着非金属夹杂物（如熔渣、氧化物），呈片状或条状分布。

成因：

熔渣未除去：熔炼过程中产生的氧化物、硫化物等未通过扒渣或过滤网除去。

浇注系统设计缺陷：直浇道未设置集渣包，或横浇道截面积不足，导致熔渣随金属液进入型腔。

典型案例：不锈钢阀门铸件因熔渣卷入，导致密封面硬度不均，引发泄漏事故。

2. 冷隔

 

特征：铸件表面呈现未融合的线状缝隙，通常出现在壁厚突变处或远离浇口的区域。

成因：

充型不足：金属液温度过低或流速过慢，在充型过程中提前凝固，未能与其他金属液汇合。

型腔阻力大：模具排气不畅或内腔结构复杂，导致金属液流动受阻。

典型案例：薄壁铝合金外壳因浇注温度偏低，在转角处形成冷隔，导致外观缺陷。

三、裂纹类缺陷：热裂与冷裂

1. 热裂

 

特征：裂纹沿晶界扩展，表面氧化严重，呈不规则锯齿状。

成因：

热应力集中：铸件凝固后期，厚薄部位收缩速度不一致，薄壁部分对厚壁部分产生拉应力，当应力超过材料高温强度时发生开裂。

合金成分问题：钢中硫、磷含量过高，易形成低熔点共晶物（如FeS-Fe共晶），降低晶界结合力。

典型案例：铸钢齿轮因碳当量偏高且未设置冷铁，在齿根处产生热裂，导致传动失效。

2. 冷裂

 

特征：裂纹细长且平直，通常贯穿整个截面，表面无氧化痕迹。

成因：

残余应力：铸件冷却至低温后，因组织转变（如马氏体相变）或约束条件（如型芯阻碍）产生拉应力，超过材料屈服强度时开裂。

低温脆性：某些合金（如球墨铸铁）在低温下韧性下降，易发生脆性断裂。

典型案例：北方冬季施工的铸铁管道因未进行去应力退火，在安装后发生冷裂泄漏。

结语

铸件缺陷的根源在于金属液与模具的相互作用及工艺参数的匹配性。通过优化熔炼工艺（如真空除气、精炼）、改进浇注系统设计（如合理布置冒口与冷铁）、引入数字化模拟技术（如ProCAST预测缺陷风险），可显著降低缺陷率。未来，随着增材制造与智能控制技术的发展，铸件生产将向“零缺陷”目标迈进，为装备制造提供更可靠的基础支撑。