防爆電器鑄件缺陷：氣孔產(chǎn)生的原因及預(yù)防

2022年6月20日來源：防爆云平臺--防爆產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)平臺防爆空調(diào) 防爆電氣防爆電機防爆風(fēng)機防爆通訊瀏覽 2049 次評論 0 次

防爆電器鑄件中產(chǎn)生和存在氣孔是防爆電器鑄件最常見的缺陷。據(jù)統(tǒng)計顯示，因氣孔造成防爆電器鑄件的廢品量約占防爆電器鑄件的總廢品量的三分之一。氣孔和縮孔(縮松)一樣，都是防爆電器鑄件內(nèi)部存在的孔洞，但是它們的成因卻是不同的。然而，它們都在威脅著防爆電器鑄件的機械強度。

對于防爆電氣設(shè)備，尤其是隔爆型電氣設(shè)備，氣孔不僅降低外殼的結(jié)構(gòu)強度，而且在隔爆接合面上如果存在氣孔，還可能導(dǎo)致傳爆率增加。這是一個十分嚴重的問題，所以在設(shè)備設(shè)計時，人們常常在總裝配圖上標(biāo)示出“隔爆接合面上有氣孔、砂眼等缺陷的零件不得裝配”，就是這個道理。

1、氣孔的成因

大家已經(jīng)知道縮孔(縮松)是由于防爆電器鑄件在凝固過程中的液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮共同作用造成的。然而，氣孔是由于澆注金屬液在冷卻過程中內(nèi)部存在的氣體形成的孔洞，不同于縮孔和縮松的成因。按照防爆電器鑄件內(nèi)部氣體的來源，氣孔可以分為侵入式氣孔、析出式氣孔和反應(yīng)式氣孔。

(1)侵入式氣孔

侵入式氣孔是由砂型表面層聚集的氣體侵入澆注金屬液內(nèi)形成的孔洞。

侵入式氣孔是這樣形成的：在澆注過程中，鑄型型壁表層在澆注金屬液作用下所含水分發(fā)生汽化并向里層侵入，形成一層水汽飽和凝聚區(qū)。這些水汽，一部分通過分型面、噴氣孔或被澆注金屬液烘干的表層排出鑄型外，一部分則留存在凝聚區(qū)。假若鑄型排氣不暢，凝聚區(qū)的水汽聚積壓力越來越高，當(dāng)超過澆注金屬液的靜壓力時，便侵入澆注金屬液內(nèi)。侵入澆注金屬液內(nèi)的氣體一部分穿過澆注金屬液向外逃逸，一部分便殘留在澆注金屬液內(nèi)。澆注金屬液內(nèi)殘留的這部分氣體在澆注金屬液凝固后便在防爆電器鑄件內(nèi)形成了孔洞，即氣孔。

(2)析出式氣孔

析出式氣孔是由溶解在澆注金屬液內(nèi)的氣體在凝固過程中溶解度降低而殘留在防爆電器鑄件內(nèi)的氣體形成的孔洞。

析出式氣孔是這樣形成的：在鑄造合金的熔煉和澆注過程中，常常會有一些從爐料和爐氣中析出的氣體進入澆注金屬液中，例如，氫氣(H)、氮氣(N)和氧氣(O)等。氮氣和氧氣可以和澆注金屬液起化學(xué)反應(yīng)，生成化合物，而氫氣不能與之起化學(xué)反應(yīng)，便留存在澆注金屬液中。隨著澆注金屬液溫度的降低，氫氣在澆注金屬液中的溶解度降低，逐漸呈過飽和狀態(tài)，于是氫原子結(jié)合成氫分子，形成氣泡，企圖向外溢出。當(dāng)氧分子的溢出受到阻礙時便留存在澆注金屬液中，在凝固后的防爆電器鑄件中就形成了氣孔。

(3)反應(yīng)式氣孔

反應(yīng)式氣孔是由鑄型中澆注金屬液與鑄型材料、型芯撐、冷鐵程熔渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)析出的氣體形成的孔洞。

反應(yīng)式氣孔是這樣形成的：例如，假若型芯撐和(或)冷鐵表面有銹蝕，當(dāng)澆注金屬液與之接觸時便會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(Fe3O4+4c→3Fe+4C0↑)。反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體(CO)基本上會積聚在型芯撐和冷鐵附近，從而在防爆電器鑄件中形成孔洞。另外，澆注金屬液與鑄型型砂接觸時同樣會起化學(xué)反應(yīng)，釋放出氣體，同樣會在防爆電器鑄件中形成氣孔。

2、氣孔的預(yù)防

由于氣孔的種類和成因不同，因而預(yù)防的措施也是不同的。

對于侵入式氣孔，應(yīng)盡可能地減小鑄型(型砂)的發(fā)氣量和增強鑄型的排氣能力。

對于析出式氣孔，應(yīng)適當(dāng)?shù)乜刂畦T造合金的熔煉溫度和澆注溫度。從爐料和爐氣中析出的氣體進入澆注金屬液中的進入量隨溫度升高而增大，例如，在鑄鋁中氫氣的進入量與溫度的關(guān)系如圖1所示；適當(dāng)?shù)乜刂茰囟染涂梢詼p小這個進入量。