铸件质量为106kg，材质为HT200，壁厚为12.7～60mm。铸件为空腔类铸件，生产时需要下芯形成内部空腔，型芯较重，采用机器下芯。

1.铸造缺陷

在铸件局部有孔洞缺陷产生，小的如黄豆，大的如鸽蛋。有的孔洞形状多变，孔壁粗糙，并伴有枝状晶；有的孔形规则、圆整、表面光滑，并有氧化色泽；有的介于二者之间，孔壁略粗糙，但也有氧化色泽。孔内往往有铁豆，豆体和铸件相连。

2.生产条件

湿型砂气冲压力造型，即型腔是在设备高强气冲压力下成型的，生产过程中可以通过调节气冲压力的大小获得不同强度的铸型，一般情况下气冲压力保持在一个稳定值。变速器外模形成的铸型较大，占据了整个砂箱的很大部分，靠近砂箱边缘的吃砂量不是大，但在长期的生产中验证了其生产的可行性，并批量生产。

3.缺陷辨别

要分析缺陷首先要辨别缺陷的性质，是气孔还是缩孔或其他；孔洞中的铁豆是冷豆还是内渗豆。

（1）铁豆 铁豆有冷豆和内渗豆两种。冷豆为浇注和冲型过程中飞溅出的铁液滴冷却成豆状，表面被氧化，豆与铸件本体是同一化学成分。孔洞是铁豆表面氧化膜分解形成的，先有豆后有孔。内渗豆与铸件本体相连，化学成分接近共晶成分，与铸件本体化学成分不一致，磷含量高于本体。内渗豆是在凝固末期，低熔点共晶液在共晶石墨化膨胀挤压力的作用下，从铸件内部已成形的孔洞挤出而形成，先有孔后有豆。对变速器壳孔内铁豆的化学成分进行分析测定，结果。符合内渗豆特征，确定为内渗豆。要解决此缺陷，先要解决孔的问题，无孔即无豆。

（2）孔洞 先确定孔的性质是气孔、缩孔还是气缩孔。变速器壳孔洞的情况比较复杂，不能一概而论，要根据不同情况分别判断。经分析发现有规律可循，有主要矛盾在起作用。

1）缩孔：在碳当量低尤其是碳的质量分数低于3.65%的情况下，变速器壳局部地方就有缩瘪现象，热节部位也易生成具有典型特征的缩孔。由于变速器壳采用无冒口工艺，当碳当量低时，共晶张力不够，自补能力不足，易产生缩孔。

2）气缩孔：在已形成缩孔的前提下，砂芯中气体易于向热节部位的孔洞侵入，或溶解在铁液中的气体向处于真空状态的缩孔内扩散和析出。外来的气体扩大了缩孔体积，钝化了缩孔内典型的树枝状结晶，成为既有别于纯气孔的光滑表面，又有别于典型缩孔的树枝晶表面，形成孔壁较粗糙，既有树枝晶残留痕迹，又有气体氧化色彩的孔洞。这是一种缩孔在前，气体在后的气缩孔。(www.daowen.com)

以上两种孔洞的根源是缩孔，而在化学成分控制较严的情况下，因成分不当而生成缩孔的概率较小。现场发现的孔洞大部分是气孔和气缩孔。

3）气孔：以下理由用以判断孔洞是否为气孔。

①具有典型的气孔特征，孔壁光滑而不粗糙。

②孔洞所在的热节部位，是最薄弱、最后凝固结壳，气体最容易浸入的部位。浇口从侧壁导入铁液，此处温度一直保持最高，因此大部分孔洞产生在此处。形成的孔洞内有明显的气道尾巴，尖头指向砂芯，是典型的浸入性气孔。

③油塞孔芯大部分被铁液包围，工作条件差，加上芯头小，中间大，不利于气体排出而产生气孔。

4.侵入性气孔的形成及根源

经过长期观察和研究，发现孔洞的多少与铁液的渣含量有直接的关系。纤维过滤网上的渣量增加；纤维过滤网一旦被铁液冲破，铸件内的夹渣增加，孔洞数量反而下降；冲天炉熔化过程正常，铁液出炉温度在1480℃左右，铁液净化程度好，孔洞数量减少。这些现象的出现，为揭示孔洞产生的根源提供了重要线索。

侵入性气孔形成的条件是：p_气＞p_液+p_阻+p_腔。说明只有在气体压力p_气大于金属静压力p_液与金属液毛细压力p_阻及型腔内金属液面上的气体压力p_腔之和时，才会造成气体入侵金属液和侵入性气孔的产生。

例如，采用覆砂金属造型生产曲轴时，铁液浇入铸型的路线是：外浇口杯→直浇道→上型横浇道→内浇道→铸型。纤维过滤网起着过滤铁液和挡渣的作用。一旦铁液中渣量大，纤维过滤网面上就会形成一层密实的渣面，轻则影响铁液的通过量，重则阻碍铁液的通道。这就带来了两方面的后果：一是堵塞铁液的补缩通道，易形成缩孔，本工艺虽是无冒口铸造，但对共晶转变的液态收缩还是有足够的铁液补缩的；二是隔断了铁液压力的通道，使整个浇注系统成为非压力系统，金属液高度（h）趋于零，使金属液静压力p液基本丧失（p液=ρgh）。由于p液在抵御气体入侵三阻力中起着重要作用，使侵入性气孔形成条件的平衡式发生了利于气体入侵的倾斜，为气体入侵铸件提供了条件。这就是曲轴侵入性气孔和气缩孔的形成机理和产生根源。

基于上述分析，采取了一系列净化铁液、减少渣量、使浇注系统畅通的措施，收到了明显效果，孔洞率最低达0.47%，但一旦渣量回升，孔洞率仍会增大。