数控不锈钢零件出现缩孔和缩松主要有以下几方面原因:

一、凝固特性方面
合金凝固范围
不锈钢是合金,其凝固过程不像纯金属那样在一个固定温度下完成,而是有一个温度区间。对于凝固范围较宽的不锈钢合金,在凝固过程中,液态和固态共存的时间较长。例如,某些高合金钢成分的不锈钢,在凝固初期,先凝固的树枝晶会将剩余的液态金属分割包围。随着凝固的继续,这些被包围的液态金属由于得不到补缩,容易形成缩松。
体积收缩特性
不锈钢在从液态转变为固态时会发生体积收缩。当凝固收缩产生的体积变化不能被及时补充时,就会出现缩孔或缩松。不同型号的不锈钢收缩率有所不同,如奥氏体不锈钢的体收缩率相对较大,如果在凝固过程中没有合适的补缩措施,就更容易出现缩孔。
二、浇注系统设计
浇口设计不合理
浇口位置:如果浇口位置不当,液态金属不能均匀地填充型腔,会导致零件各部分的凝固顺序混乱。例如,浇口设置在零件厚大部位的一侧,液态金属可能先填充厚大部位,在凝固收缩时,远离浇口的薄厚交接处的液态金属无法及时补充过来,从而产生缩孔。
浇口尺寸:浇口尺寸过小会使液态金属进入型腔的速度过慢,无法在短时间内建立足够的压力来保证补缩。相反,浇口尺寸过大可能会导致液态金属流速过快,产生紊流,卷入气体,影响补缩效果,进而引发缩孔和缩松。
冒口设计问题
冒口数量和位置:冒口的作用是在零件凝固过程中提供液态金属来补偿收缩。如果冒口数量不足或者位置不合理,就不能有效地对零件的关键部位进行补缩。例如,对于有多个厚大部位的复杂形状不锈钢零件,若冒口只设置在一个厚大部位附近,其他厚大部位在凝固时就可能因得不到足够的液态金属补充而产生缩孔。
冒口尺寸:冒口尺寸的大小直接影响其补缩能力。冒口过小,储存的液态金属量有限,不能满足零件凝固过程中的补缩需求。而冒口过大则会造成材料浪费,增加成本。
三、浇注工艺参数
浇注温度
浇注温度过高,液态金属的液态收缩增加,同时凝固时间延长。在凝固过程中,较长时间的液态存在会使液态金属更容易在重力作用下下沉,导致零件上部出现缩孔。而且高温浇注还可能使金属液吸气,产生气孔等缺陷,间接影响补缩效果,加剧缩松的形成。浇注温度过低则会使液态金属流动性变差,无法很好地填充型腔,也不利于补缩,导致缩孔和缩松。
浇注速度
浇注速度对缩孔和缩松也有重要影响。浇注速度过快,液态金属容易卷入空气,形成气孔,同时可能会造成紊流,使液态金属不能平稳地填充型腔,影响补缩。浇注速度过慢会使液态金属在浇注过程中温度下降过快,流动性降低,导致填充不完全和补缩不足,引发缩孔和缩松。
四、零件结构设计
壁厚差异过大
当数控不锈钢零件存在壁厚差异较大的情况时,厚壁部分和薄壁部分的凝固速度不同。厚壁部分凝固时间长,收缩量大,在凝固过程中会从薄壁部分吸收液态金属来补偿收缩。如果薄壁部分的液态金属不能满足厚壁部分的补缩需求,就会在厚壁部分产生缩孔,在薄壁和厚壁的交接处产生缩松。
形状复杂程度
复杂形状的零件会使液态金属的流动和凝固过程变得复杂。例如,零件内部有很多型腔、凸台、肋板等结构时,液态金属在这些部位的流动阻力增加,可能会出现局部填充不充分的情况。在凝固过程中,这些局部区域容易因得不到足够的液态金属补充而产生缩孔和缩松。