鋁合金鑄造出現(xiàn)氣孔的原因分析與解決辦法

1、鋁合金鑄造出現(xiàn)氣孔的原因分析與解決辦法核心提示：簡單來說，氣孔分兩類，一類是析出性氣孔，即鋁液在凝固過程中因氣體溶解度的變化而析出，老大在這方面說的很詳細(xì)；另一類就是卷入性氣孔，與鋁液無關(guān)，主要是鋁液填充過程中因紊流包卷在產(chǎn)品中的空氣及涂料或型腔內(nèi)未干的水分。卷入性氣孔主要與澆排系統(tǒng)的合理性密切相關(guān)，只有涂料和水，純屬操作不當(dāng)。至于說在噴丸后出現(xiàn)，應(yīng)該主要與高速轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置關(guān)聯(lián)密切。問題1：材料ACD12鋁合金壓鑄件在機(jī)加工或噴砂后出現(xiàn)較多氣孔的問題，這一技術(shù)上問題困擾著我們回復(fù)：1設(shè)備抽真空設(shè)備是什么設(shè)備??？壓鑄件的氣孔問題好像還沒有辦法解決只能通過調(diào)節(jié)壓鑄參數(shù)，模溫和修改相關(guān)的模具溫度使氣

2、孔在一個合理的等級范圍2 一.人的因素:1. 脫模劑是否噴得太多 因脫模濟(jì)發(fā)氣量大，用量過多時，澆注前未燃盡，使揮發(fā)氣體被包在鑄件表層。所以在同一條件下，某些工人操作時會產(chǎn)生較多的氣孔的原 因之一。選用發(fā)氣量小的脫模濟(jì)，用量薄而均勻，燃凈后合模。2未經(jīng)常清理溢流槽和排氣道3幵模是否過早 是否對模具進(jìn)行了預(yù)熱各部位是否慢慢均勻升溫，使型腔、型芯表面溫度為150C200C。?4剛幵始模溫低時生產(chǎn)的產(chǎn)品有無隔離5如果無預(yù)熱裝置時是否使用鋁合金料慢速推入型腔預(yù)熱或用其它方法加熱6是否取干凈的鋁液，有無將氧化層注入壓室7倒料時，是否將勺子靠近壓室注 入口，避免飛濺、氧化或卷入空氣降溫等。8金屬液一倒入壓

3、室，是否即進(jìn)行壓射，溫度有無降低了9冷卻與幵模，是否根據(jù)不同的產(chǎn)品選擇幵模時間10有無因怕鋁液飛出（飛水），不敢采用正常壓鑄壓力更不敢償試適當(dāng)增加比壓。；11操作員有無嚴(yán)格遵守壓鑄工藝12有無采用定量澆注如何確定澆注量二.機(jī)（設(shè)備、模具、工裝）的因素:主要是指模具質(zhì)量、設(shè)備性能。1壓鑄模具設(shè)計是否合理，會否導(dǎo)致有氣孔壓鑄模具方面的原因：1. 澆口位置的選擇和導(dǎo)流形狀是否不當(dāng)，導(dǎo)致金屬液進(jìn)入型腔產(chǎn)生正面撞擊和產(chǎn) 生旋渦。（降低壓射速度，避免渦流包氣）2. 澆道形狀有無設(shè)計不良3. 內(nèi)澆口速度有無太高，產(chǎn)生湍流 ？4. 排氣是否不暢5 .模具型腔位置是否太深6.機(jī)械加工余量是否太大穿透了表面致密層

4、，露出皮下氣孔壓鑄件的機(jī)械切削加 工余量應(yīng)取得小一些，一般在左右，既可減輕鑄件重量、減少切削加工量以降低 成本，又可避免皮下氣孔露出。余量最好不要大于，這樣加工出來的面基本看不到氣孔的，因?yàn)橛杏操|(zhì)層的保護(hù)。2排氣孔是否被堵死，氣排不出來3沖頭潤滑劑是否太多，或被燒焦這也是產(chǎn)生氣體的來源之一。4澆口位置和導(dǎo)流形狀，有無金屬液先封閉分型面上的排溢系統(tǒng)5內(nèi)澆口位置是否不合理， 通過內(nèi)澆口后的金屬立即撞擊型壁、產(chǎn)生渦流，氣體被 卷入金屬流中6排氣道位置不對，造成排氣條件不良模具排氣部5溢氣道面積是否夠大，是否被阻塞，位置是否位於最后充填的地方 位是否經(jīng)常清理避免因脫模劑堵塞而失去排氣作用。6模溫是否太

5、低7流道轉(zhuǎn)彎是否圓滑適當(dāng)加大內(nèi)澆口 ？8有無在深腔處幵設(shè)排氣塞，或采用鑲拼形式增加排氣9有無因壓鑄設(shè)計不合理，形成有難以排氣的部位10溢流口截面積總和有無小于內(nèi)澆口截面積總和的60%排渣效果差11有無在在滿足成型良好的條件下，增大內(nèi)澆口厚度以降低填充速度12有無內(nèi)澆口速度過高，湍流運(yùn)動過劇，金屬流卷入氣體嚴(yán)重13有無內(nèi)澆口截面積過小，噴射嚴(yán)重 ？14有無順序填充以利于型腔氣體排出，直澆道和橫澆道有足夠的長度三材料的因素:1有無做好供應(yīng)商的原材料的成分控制鐵含量多少（要求在以下）2鋁的純度有無保證3二次料（水口料）使用是否過多，并且沒有做好除渣動作？4又無在生產(chǎn)過程中在鋁液內(nèi)加入過多廢料渣包，澆

6、注時連同氧化皮一起倒入5本公司有無控制廢材料的二次使用比例如何執(zhí)行誰檢查6重要客戶產(chǎn)品的鋁液中是否可以加入廢料7試試改變新料與回爐料的比例8爐料是否干凈？ 四.方法的因素:主要指壓鑄參數(shù)、操作工藝1有無根據(jù)不同的產(chǎn)品選擇工藝參數(shù)（壓鑄鋁液溫度630-670OC ）合理選擇壓鑄工藝參數(shù)，特別是壓射速度。調(diào)整高速切換起點(diǎn)。2有無減少脫模濟(jì)含水量有無采用發(fā)氣量小的脫模劑3合金熔煉溫度是否過高4鋁液溫度如何測定溫度計準(zhǔn)確否 ？5有無根據(jù)產(chǎn)品及時調(diào)整壓射速度和慢壓射速度快壓射速度的轉(zhuǎn)換點(diǎn)6有無大機(jī)器壓鑄小零件，壓室的充滿度過??？五.環(huán)境因素:壓鑄環(huán)境是否空氣濕度大？一般情況下，周圍空氣中的氫氣含量并不多

7、，但空氣中如果相對濕度大，則會增 加鋁液中氣體的溶解度，形成季節(jié)性氣孔，如在雨季，由于空氣濕度大，鋁合金熔煉時針孔產(chǎn)生的現(xiàn)象就嚴(yán)重些。當(dāng)然，空氣濕度大時，鋁合金錠、熔煉設(shè)備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量，因此更應(yīng)注意采取有力預(yù)熱烘 干防護(hù)措施，以減少氣孔的產(chǎn)生。名詞解釋與鋁壓鑄小資料一.名詞解析:1氣孔：特征-鑄件表皮下，聚集氣體鼓脹所形成的泡。2針孔：通常是指鑄件中小于1mm勺析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整 個斷面上，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位。根據(jù)鋁合金析出性 氣孔的分布和形狀特征，針孔又可以分為三類，即：（1）點(diǎn)狀針孔（2）網(wǎng)狀針孔（3）綜合性氣孔

8、：3精煉鋁合金在熔煉過程中，去除非金屬夾雜物（各種固態(tài)氧化物）和氣體的工序,般稱為“精煉”4壓鑄工藝上的“時間”是填充時間、增壓建壓時間、持壓時間及留模時間，“時 間”在壓鑄工藝上是至關(guān)重要的。二.小資料1鋁比重：純鋁cm3 ;壓鑄鋁合金；合金鋁熔解范圍 520-600C ;壓鑄溫度范圍670-710C。2如何防止吸氣水氣：它來自爐氣，未經(jīng)充分干燥的爐料、精煉劑、復(fù)蓋劑、變質(zhì)劑，未經(jīng)充 分干燥的爐襯、坩堝及工具上的涂料，以及殘留在坩堝、工具和爐料上的含水溶 劑，這些水氣與鋁反應(yīng)為：2AL+3H2&J AL2O3+6H產(chǎn)生氫，氫以原子態(tài)進(jìn)入鋁液。油污來自帶有油脂的爐料及工具，油脂與鋁反應(yīng)生成氫。

9、爐料上帶有含水腐蝕物。減少鋁合金液吸收氣體，合金原材料應(yīng)妥善存放，防 止受潮。使用前需充分預(yù)熱烘干；對熔煉坩堝、工具都應(yīng)充分預(yù)熱以去除水汽后 再使用。為了清除鋁合金液中的氣體，所有鋁合金液澆注之前都必須進(jìn)行除氣精 煉。3通氮精煉法（又稱惰性氣體除氣法）基本原理：將氮?dú)馔ㄟ^一定的工藝裝置進(jìn)入 鋁液的底部，氮以氣泡的形式從鋁液的底部向上浮起時，由于在氣泡和鋁液接觸 的界面上存在氫的分壓差，氣泡內(nèi)氫的分壓很低，在氫分壓趨于平衡的過程中， 合金液中的氫就不斷地進(jìn)入氣泡，當(dāng)氣泡上升到液面后，氫即隨之逸入大氣中， 氣泡在上升的過程中，同時吸附氧化渣及其固定雜質(zhì)，使之一起上浮到液面。惰 性氣體在使用前應(yīng)將其

10、冷凝脫水，以防止水分進(jìn)入鋁液。精煉質(zhì)量好，氣孔必然4模具溫度要獲得質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄件，必須將模具溫度嚴(yán)格控制在最佳的工藝范圍內(nèi)。這就必須應(yīng)用模具冷卻加熱裝置，以保證模具在恒定溫度范圍內(nèi)工作，鋁合金：200-260C。5鋁合金生產(chǎn)實(shí)踐證明，氫是唯一能大量溶解于鋁或鋁合金中的氣體，鋁合金中溶解度最大的氣體。6鋁合金精練時加入精練劑要按比例，精練劑一般是鋁合金%除氣時間不夠；方法一：采用無縫鋼管，插入鋁液底部20cm處用氮?dú)饣驓鍤鈬姶稻殑?，精練噴完后，氮?dú)饣驓鍤庠俅?5-20分鐘（熔煉鋁合金5噸情況下）精練后鎮(zhèn)靜10-15分 鐘，扒掉鋁渣，用過濾網(wǎng)過濾澆注；7各種鑄造有色金屬都有吸收氣體的特性，處

11、在熔煉或保溫過程中的合金液，隨合金溫度的升高，所吸收氣體的溶解度迅速增加。因此，除正確控制整個熔煉澆注工藝外，應(yīng)盡量減少合金液在高溫下保溫，避免合金液過熱，對極易吸合的合金， 采取在覆蓋劑保護(hù)下熔煉。這樣才能避免氣孔、針孔的產(chǎn)生。8為了減少鋁合金的氧化，除選擇適當(dāng)?shù)娜蹮捰脿t外， 壓鑄生產(chǎn)中應(yīng)采用保溫爐保溫，切忌邊熔化，邊壓鑄生產(chǎn)，盡可能減少攪拌，保持液面氧化膜完整，避免合金液不必要的過熱和盡量縮短合金在保溫爐中的時間9在壓鑄時，壓室型腔內(nèi)的部分氣體 （約30%）不能從型腔內(nèi)排出，而被卷入金屬液 中,在填充過程中會產(chǎn)生反壓力返使流速下降，造成鑄件冷隔、欠鑄、氣孔、疏松等缺陷。為了消除由此而產(chǎn)生的

12、鑄件缺陷，故模具上一定要設(shè)置排氣槽。排氣槽 一般與溢流槽配合，設(shè)置在溢流槽后端，在有些情況下也可在型腔的部位單獨(dú)布 置排氣槽。10合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長，氫在鋁液中擴(kuò)散就 越充分，鋁液吸氫量就越大，出現(xiàn)針孔的幾率就越大。有人曾做試驗(yàn)，鋁液存放 時間越長，鋁合金內(nèi)含氣量近似成比例增加。11針孔是鋁合金鑄件中容易出現(xiàn)的且對鑄件品質(zhì)造成一定影響的一種鑄造缺陷，氫是造成針孔的主要原因（有的資料介紹，鋁液中所溶解的氣體中 80%-90%是氫）， 而氫的主要來源是水蒸氣分解所產(chǎn)生的。因此，鋁合金在熔煉過程中造成水蒸氣 產(chǎn)生的原因，也就是直接影響針孔形成的主要因素。12鋁合金熔煉

13、時，由于氫氣溶解到鋁液中需要一個過程，因此加強(qiáng)熔煉過程的控制，對控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的。生產(chǎn)實(shí)踐表明，鋁液吸氫是在表面 進(jìn)行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關(guān)，還與合金熔煉溫度、熔煉時間等有較大 的關(guān)系。合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長，氫在鋁液中 擴(kuò)散就越充分，鋁液吸氫量就越大，出現(xiàn)針孔的幾率就越大。有人曾做試驗(yàn)，鋁 液存放時間越長，鋁合金內(nèi)含氣量近似成比例增加。因此，我們在大量生產(chǎn)條件 下，為了減少鋁合金熔煉時吸收氫氣，一定要嚴(yán)格執(zhí)行鋁合金熔煉工藝規(guī)程。13金屬爐料或回爐料帶入的油污、有機(jī)物、鹽類熔劑等與鋁液反應(yīng)也能生成氫。14目前，為了消除鋁合金鑄件針孔，最常用的

14、辦法是在熔化過程中用氯鹽和氯化 物除氣，用氯氣、氮?dú)獬龤猓谜婵粘龤?，用超聲波除氣，過濾除氣等方法。采 用氯鹽和氯化物除氣劑除氣時，要用鐘罩將除氣劑壓入坩堝底部 100mm沿坩堝直徑1/3處（距坩堝內(nèi)壁）的圓周勻速移動。為了不使鋁液大量噴濺，除氣劑可分 批加入，除氣結(jié)束除渣。15表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部氣孔、氣泡可通過X光透視或機(jī)械加工發(fā)現(xiàn)氣孔、氣泡在X光底片上呈黑色。16除氫的“防、排、除”防”：就是要防止水分及各種污物進(jìn)入坩堝或熔爐中?！芭拧保壕褪且懦X液中的氧化夾雜和氫氣，因?yàn)橹挥杏行コ龖腋≡阡X液中 的彌散狀的夾雜物（主要是 AI2O3），才能防止鋁液增氫，消除去氫障礙，從

15、而獲 得純凈的鋁液，澆出合格的鑄件。“渣既盡，氣必除”說的就是這個意思?！叭堋保壕褪且逛X液中的氫在凝固時能部分地或者全部地固溶在合金組織中，不致在鑄 件中形成氣孔。17據(jù)介紹模具最佳溫度應(yīng)控制在澆人溫度的40%。鋁合金壓鑄模溫度為80C。模具溫度在這一范圍內(nèi)有利于獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)鑄件。順序填充有利于型腔氣體排出， 直澆道和橫澆道有足夠的長度 50mm以利于合金液平穩(wěn)流動和氣體有機(jī)會排出?？筛淖儩部诤穸?、澆口方向、在形成氣孔的位置設(shè)置溢流槽、排氣槽。溢流品截 面積總和不能小于內(nèi)澆口截面積總和的60%否則排渣效果差。18減少鋁水中的含氣量，防止大量的氣體在鋁合金凝固時析出面產(chǎn)生氣孔，這就 是鋁合金熔

16、煉過程中精煉除氣的目的。如果在鋁液中本來就減少了氣體的含量， 那么凝固時析出氣體量就會減少，因而產(chǎn)生的氣泡也就變少，并顯著減少。因此， 鋁合金的精煉是非常重要的工藝手段，精煉質(zhì)量好，氣孔必然少，精煉質(zhì)量差， 氣孔必然多。保證精煉質(zhì)量的措施是先用良好的精煉劑，良好的精煉劑是在660C左可以起反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，所產(chǎn)生氣泡不太劇烈，而是均勻不斷的產(chǎn)生氣泡，通過 物理吸附作用，這些氣泡與鋁液充分接觸，愈長愈好，一般要有6-8分鐘的冒泡時間。當(dāng)鋁合金冷卻到300C時，氫在鋁合金中的溶解度僅為 cm3/100g以下，此 時僅為液態(tài)時的1/700 ,這種凝固后氫氣析出而產(chǎn)生的氣孔是分散的，細(xì)小的針孔， 這不影響氣和加工表面，肉眼基本看不見。而在鋁液凝固時因氫氣析出所產(chǎn)生產(chǎn)氣泡比較大，多在鋁液最后凝固的心部，雖然也分散，但這些氣泡常常導(dǎo)致滲漏。嚴(yán)重時常導(dǎo)致工件報廢。？20鋁合金在熔煉時，要力求做到快速熔煉，縮短高溫下停留的時間參數(shù)選擇不當(dāng)， 鋁水壓鑄充型速度過快，使型腔中氣體不能完全及時平穩(wěn)的擠出型腔，而被鋁液 的液流卷入鋁液中，因鋁合金表面快速冷卻，被包在凝固的鋁合金外殼中，無法 排出形成了較大的氣孔。這種氣孔往往在工件表面之下，鋁水進(jìn)口比最后匯合處 少，呈梨形或橢圓狀，在最后凝固處多又大。對于這種氣孔應(yīng)調(diào)整充型速度，使 鋁合金液流平穩(wěn)推進(jìn)，不產(chǎn)生高速卷氣。？問題2：我在用舊鋁敞口