一、为什么真空熔模也长“痘痘”
熔模铸造本就以表面光洁、尺寸精密著称,再配上一台真空炉,似乎“气孔”两字就该从字典里删除。可现实是,铸件机加后表面仍会冒出一簇簇圆形“痘坑”,剖开看,孔壁光滑、呈球状或泪滴状,深度 0.2-1.5 mm,业内叫它“皮下气孔”。它不是在真空里“憋”出来的,恰恰是在真空度不足的瞬间“吸”进去的。
二、气孔到底从哪来
真空熔模的型壳被加热到 950-1050 ℃,壳内残留水分、树脂、蜡灰、粘接剂分解产物,都会变成 H₂O、CO、CH₄、H₂ 等气体。真空泵把炉膛抽到绝对压力 10-50 Pa 时,这些挥发物仍可在型壳-金属界面形成 100-500 Pa 的局部高分压。金属液一充型,界面气体被“压”进尚未凝固的表层,就成了皮下气孔。简单说:不是真空太高,而是“局部真空”还不够高。
三、把数字说清:真空度要降到多少
经验阈值
① 高温合金(IN718、K4169):绝对压力 ≤ 15 Pa(对应真空表读数 -0.09985 MPa,约 1×10⁻¹ mbar)。
② 钛合金(ZTA5、TC4):≤ 8 Pa,钛对 H 敏感,宁低勿高。
③ 不锈钢(CF8M、316L):≤ 20 Pa 即可满足 95 % 以上合格率。
理论计算
根据 Sieverts 定律与 Clausius-Clapeyron 方程,界面气体分压须低于金属液表面张力所能“包裹”的临界压力:
Pcrit = 2γ/r
以 γ=1.8 N·m⁻¹(镍基合金)、r=0.1 mm 计,Pcrit≈360 Pa;再考虑壳内挥发物分压叠加,真空泵必须把炉膛绝对压力抽到≤ 1/20 Pcrit,即≤ 18 Pa,才能切断气源。计算与经验数据高度吻合。
四、现场如何“看见”真空度
用“炉膛-型壳”双测点:炉膛真空规只管泵口,型壳内才是真战场。在浇口杯上方插一根 Ø3 mm 刚玉管,连接到真空计,记录壳内峰值压力。
壳内峰值≥ 100 Pa 时,皮下气孔概率呈指数上升;≤ 20 Pa 时,基本消失。
五、真空度达标仍起孔?检查三个漏洞
壳内“返气”——型壳焙烧不透:850 ℃保温>2 h,灼减量≤ 0.25 %。
泵口“假真空”——泄漏率>5 Pa·min⁻¹:用氦质谱检漏,总漏率≤ 1×10⁻⁵ Pa·m³·s⁻¹。
浇速“真空追赶”——充型时间>6 s,泵来不及抽:浇道截面积加大 20 %,缩短充型 30 %。
六、工艺卡片:一键套用
合金类型│壳温℃│炉膛目标Pa│壳内峰值Pa│泄漏率Pa·m³/s│焙烧灼减%
IN718│1000│≤15│≤20│≤1×10⁻⁵│≤0.20
TC4│950│≤8│≤12│≤5×10⁻⁶│≤0.15
CF8M│1050│≤20│≤25│≤2×10⁻⁵│≤0.25
七、总结
真空熔模铸件要杜绝皮下气孔,真空度不是“越高越好”,而是“低到阈值且全程稳态”。把炉膛绝对压力降到 8-20 Pa(视合金而定),同时保证型壳内实测峰值不超过 20-25 Pa,就能让气孔失去“钻”进皮下的动力。数字说清了,参数卡做了,剩下的就是每天开机前看一眼真空计——把“看不见”的孔洞,压回工艺窗口。
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