摘要：氣孔是消失模整鑄中部槽常見的缺陷，出現在槽體上部或死角表皮下，非封閉及半封閉時可進行焊補，深封閉時造成槽體報廢。

刮板輸送機是煤礦綜采工作面必備的運輸設備，是采區煤炭運輸的關鍵。應用消失模整體鑄造中部槽，其質量關鍵是控制氣孔缺陷的產生。我們經過長期質量管理，掌握了氣孔產生的機理及控制方法。

一、氣孔缺陷產生機理

由于中部槽形體特殊，如下圖所示，各型號尺寸見下表。氣孔多位于槽體上部或復雜處的表皮下，氣孔有時單獨存在，有時多孔并存，孔壁呈黑色。

經分析，產生氣孔的原因如下：

(1)槽體模樣氣化分解生成大量的氣體及殘留物不能及時排出鑄型，是形成氣孔缺陷的主要根源。

(2)由于澆注系統設計不合理，金屬液充型速度不適宜，造成充型前沿將氣化殘留物包挾在金屬液中，再次氣化形成氣孔。

(3)鑄型涂料的透氣性低，型腔內氣體及殘留物不能及時排除，在充型壓力作用下形成氣孔。

(4)澆注溫度低，充型前沿金屬液不能使模樣充分氣化，未氣化分解殘留物來不及浮集到冒口而凝固在鑄型中形成氣孔。

(5)內澆道位置設計不合理，充型時形成死角區，由于型腔內氣體反壓力作用，使氣體及殘留物積聚在槽體復雜處并形成氣孔。

(6)澆注速度不合理產生斷流、閃流，卷入空氣而生成氣孔。

(7)澆口杯容積太小，金屬液形成渦流侵入空氣而生成氣孔。

(8)型砂透氣性不好，造成虛假負壓度，使抽氣量小于發氣量，氣化物不能被及時抽離型腔，從而形成氣孔或皺皮。

二、控制氣孔缺陷的方法

1．選用適宜的模樣材料

采用低密度、高強度及發氣量小的泡沫塑料制作模樣，選用18～22kg/m3的小珠粒并加有氣化促進劑的EPS或EPMMA共聚泡沫塑料，要求在涂料干燥后強度達到50～55kPa，氣化完全，殘留物少，無毒害，易加工。

2．合理設計澆注系統

槽體采用無橫澆道的階梯形澆注系統，槽體頂部設置補縮、集渣一體的暗冒口，利用均衡凝固技術及周界商法使冒口達到補縮、集渣的功能，實現槽體順序凝固，避免氣孔產生。

3．提高鑄型涂料的透氣性

涂料耐火骨料粒度應適宜，采用復合懸浮劑及抗高溫粘結劑。配制涂料具有高溫強度及磨損剛度好，易干燥，易涂刷，排氣能力大，透氣性好，燒結均勻，易脫落，不與型砂潤濕。槽體涂層厚度為1.2～1.5mm，透氣率為0.415m4/Pa·min，排氣能力為2.172m3/s。

槽體涂料的質量管理十分關鍵，由于涂料具有相當大的附著強度，澆注時涂料層不會被卷入金屬液內部，可完整地附著在鑄件外表，當鑄件冷卻到臨界溫度時涂層自動剝離鑄件。在大量生產時應定期檢測涂料透氣性，及時調整涂料成分，合格的鑄件是依靠最佳涂料保證，因此控制涂料質量是不容忽視的。

4．控制適宜的澆注溫度

槽體模樣在澆注充型過程中，金屬液的熱作用受澆注溫度的制約。當澆注溫度高時，金屬液熱作用充分，模樣的熱解產物為氣態，在負壓場的作用下排除容易；當澆注溫度低時，金屬液熱作用不充分，模樣的熱解產物為液態，會堵塞涂料層氣隙，熱解產物排除受阻，型腔內形成反壓力，充型流動性因此下降，生成氣孔幾率很高。實踐證明，槽體的澆注溫度夏季為1580℃左右，冬季為1620℃左右。

5．合理的澆注位置

槽體的最佳澆注位置是形體的所有表面被型砂緊密充填，澆注時獲得良好的氣化條件，便于排氣、除渣。選擇澆注位置的原則是：模樣最大尺寸的面應處于垂直或傾斜，也就是說立澆或斜澆。因模樣本身是不透氣的，充型時模樣熱解產生的氣體及殘留物必須從模樣與充型金屬液面之間的間隙側面排出，通過排出的側表面積越大越有利，即所謂側表面積最大的原則。

當澆注位置確定后，能否鑄出合格鑄件，取決于內澆口的引入位置。確定內澆口位置的原則是：充型順利，均勻上升，無死角，氣化充分。內澆口的形狀應做成開放式，長度適宜，不產生噴濺，從而消除冷隔，阻止氣孔的產生。

6．合理的澆注速度和負壓度

槽體的澆注工藝是以金屬液充滿澆口杯，封閉直澆道為準則。如果注入速度太快或太慢，會使充型過程造成強烈紊亂并發生劇烈沸騰，將來不及氣化的模樣體包挾在金屬液流中凝固形成氣孔。理想的澆注速度是給鑄型內型、液置換提供足夠的金屬液，使金屬液充型速度等于模樣氣化速度。工藝要點如下：

(1)直澆道制成中空防止噴濺  防止初澆時反濺發生，直澆道制成中空。先用小流金屬液點通直澆道再大流快速充滿澆口杯封閉直澆道，保持真空度，直到澆口杯金屬液不再下沉時為止。

(2)用澆口杯注孔調整限制澆注速度  經過十幾年的實踐，我們認為消失模工藝適宜的澆注系統形式是封閉式，對阻止氣孔產生有較好的效果。就是在澆注充型的時間內，澆注系統所提供的金屬液與模樣氣化消失速度同步為封閉式澆注系統。在澆注溫度一定時，模樣的氣化消失速度與模樣的吸熱有關，相同密度、相同壁厚的模樣氣化消失速度是一樣的。由于槽體結構、壁厚比較均勻，模樣吸熱基本是一致的，所以我公司用澆口杯注孔的大小定量提供充型金屬液，以獲得適宜的充型速度。澆注時金屬液一直充滿澆口杯，不外溢、飛濺破壞封閉薄膜，保證均衡負壓場，使型砂的緊實度大于型砂對鑄型的剪力，不塌箱、潰型。

(3)澆注過程中不許斷流和閃流  澆注過程中不允許斷流、閃流發生，一旦直澆道裸露在空氣中，在負壓作用下空氣進入型腔形成氣孔缺陷，使鑄件成為廢品。

(4)確定合理的真空度  適宜的真空度是排氣、除渣的保證，也是防止粘砂的因素，當量真空度是指澆注過程中負壓場合理的建立，使抽氣量大于發氣量，緊固干砂，保證鑄件幾何尺寸，縮短凝固時間，阻止氣孔擴散、長大。

(5)制作容量適宜的澆口杯  澆口杯是承接金屬液的必備工具，澆注時使金屬液不產生渦流，具備擋渣功能，將金屬液中雜質浮集到澆口杯液面上部，阻止雜質充型生成氣孔。

三、結語

消失模整鑄中部槽工藝是近無余量精確成形，是一門集塑料、化工、機械、冶煉和鑄造為一體的多學科系統工程，由于本人水平有限，不妥之處希望指正。