一、為什么真空熔模也長(zhǎng)“痘痘”
熔模鑄造本就以表面光潔、尺寸精密著稱(chēng),再配上一臺(tái)真空爐,似乎“氣孔”兩字就該從字典里刪除??涩F(xiàn)實(shí)是,鑄件機(jī)加后表面仍會(huì)冒出一簇簇圓形“痘坑”,剖開(kāi)看,孔壁光滑、呈球狀或淚滴狀,深度 0.2-1.5 mm,業(yè)內(nèi)叫它“皮下氣孔”。它不是在真空里“憋”出來(lái)的,恰恰是在真空度不足的瞬間“吸”進(jìn)去的。
二、氣孔到底從哪來(lái)
真空熔模的型殼被加熱到 950-1050 ℃,殼內(nèi)殘留水分、樹(shù)脂、蠟灰、粘接劑分解產(chǎn)物,都會(huì)變成 H?O、CO、CH?、H? 等氣體。真空泵把爐膛抽到絕對(duì)壓力 10-50 Pa 時(shí),這些揮發(fā)物仍可在型殼-金屬界面形成 100-500 Pa 的局部高分壓。金屬液一充型,界面氣體被“壓”進(jìn)尚未凝固的表層,就成了皮下氣孔。簡(jiǎn)單說(shuō):不是真空太高,而是“局部真空”還不夠高。
三、把數(shù)字說(shuō)清:真空度要降到多少
經(jīng)驗(yàn)閾值
① 高溫合金(IN718、K4169):絕對(duì)壓力 ≤ 15 Pa(對(duì)應(yīng)真空表讀數(shù) -0.09985 MPa,約 1×10?1 mbar)。
② 鈦合金(ZTA5、TC4):≤ 8 Pa,鈦對(duì) H 敏感,寧低勿高。
③ 不銹鋼(CF8M、316L):≤ 20 Pa 即可滿(mǎn)足 95 % 以上合格率。
理論計(jì)算
根據(jù) Sieverts 定律與 Clausius-Clapeyron 方程,界面氣體分壓須低于金屬液表面張力所能“包裹”的臨界壓力:
Pcrit = 2γ/r
以 γ=1.8 N·m?1(鎳基合金)、r=0.1 mm 計(jì),Pcrit≈360 Pa;再考慮殼內(nèi)揮發(fā)物分壓疊加,真空泵必須把爐膛絕對(duì)壓力抽到≤ 1/20 Pcrit,即≤ 18 Pa,才能切斷氣源。計(jì)算與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)高度吻合。
四、現(xiàn)場(chǎng)如何“看見(jiàn)”真空度
用“爐膛-型殼”雙測(cè)點(diǎn):爐膛真空規(guī)只管泵口,型殼內(nèi)才是真戰(zhàn)場(chǎng)。在澆口杯上方插一根 ?3 mm 剛玉管,連接到真空計(jì),記錄殼內(nèi)峰值壓力。
殼內(nèi)峰值≥ 100 Pa 時(shí),皮下氣孔概率呈指數(shù)上升;≤ 20 Pa 時(shí),基本消失。
五、真空度達(dá)標(biāo)仍起孔?檢查三個(gè)漏洞
殼內(nèi)“返氣”——型殼焙燒不透:850 ℃保溫>2 h,灼減量≤ 0.25 %。
泵口“假真空”——泄漏率>5 Pa·min?1:用氦質(zhì)譜檢漏,總漏率≤ 1×10?? Pa·m3·s?1。
澆速“真空追趕”——充型時(shí)間>6 s,泵來(lái)不及抽:澆道截面積加大 20 %,縮短充型 30 %。
六、工藝卡片:一鍵套用
合金類(lèi)型│殼溫℃│爐膛目標(biāo)Pa│殼內(nèi)峰值Pa│泄漏率Pa·m3/s│焙燒灼減%
IN718│1000│≤15│≤20│≤1×10??│≤0.20
TC4│950│≤8│≤12│≤5×10??│≤0.15
CF8M│1050│≤20│≤25│≤2×10??│≤0.25
七、總結(jié)
真空熔模鑄件要杜絕皮下氣孔,真空度不是“越高越好”,而是“低到閾值且全程穩(wěn)態(tài)”。把爐膛絕對(duì)壓力降到 8-20 Pa(視合金而定),同時(shí)保證型殼內(nèi)實(shí)測(cè)峰值不超過(guò) 20-25 Pa,就能讓氣孔失去“鉆”進(jìn)皮下的動(dòng)力。數(shù)字說(shuō)清了,參數(shù)卡做了,剩下的就是每天開(kāi)機(jī)前看一眼真空計(jì)——把“看不見(jiàn)”的孔洞,壓回工藝窗口。
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