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鋁合金鑄造出現(xiàn)氣孔的原因分析與解決辦法 |
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| 發(fā)布者：admin 點(diǎn)擊數(shù)：920 錄入時(shí)間：2020/4/22 |
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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)的模具溫度使氣孔在一個(gè)合理的等級(jí)范圍重力鑄造
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(shí)，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(shí)會(huì)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開模是否過早? 是否對(duì)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150℃～200℃。
4剛開始模溫低時(shí)生產(chǎn)的產(chǎn)品有無隔離?
5如果無預(yù)熱裝置時(shí)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(shí)，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金屬液一倒入壓室，是否即進(jìn)行壓射，溫度有無降低了？。
9冷卻與開模，是否根據(jù)不同的產(chǎn)品選擇開模時(shí)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(jì)是否合理,會(huì)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(jì)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，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0.5mm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0.5mm,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(duì)，造成排氣條件不良？
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? 模具排氣部位是否經(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有無在深腔處開設(shè)排氣塞，或采用鑲拼形式增加排氣？
9有無因壓鑄設(shè)計(jì)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(dòng)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0.7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(dòng)作？
4又無在生產(chǎn)過程中在鋁液內(nèi)加入過多廢料渣包，澆注時(shí)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630-670?C）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(jì)準(zhǔn)確否？
5有無根據(jù)產(chǎn)品及時(shí)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，壓室的充滿度過小？
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，但空氣中如果相對(duì)濕度大，則會(huì)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(shí)針孔產(chǎn)生的現(xiàn)象就嚴(yán)重些。當(dāng)然，空氣濕度大時(shí)，鋁合金錠 、熔煉設(shè)備、工具等也會(huì)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的析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個(gè)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①，即：(1) 點(diǎn)狀針孔(2) 網(wǎng)狀針孔(3) 綜合性氣孔：
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，一般稱為“精煉”。
4壓鑄工藝上的“時(shí)間” 是填充時(shí)間、增壓建壓時(shí)間、持壓時(shí)間及留模時(shí)間，“時(shí)間”在壓鑄工藝上是至關(guān)重要的。
二.小資料
1鋁比重：純鋁2.71g/cm3 ；壓鑄鋁合金2.6-2.71g/cm3；合金鋁熔解范圍520-600℃；壓鑄溫度范圍670-710℃。
2如何防止吸氣？
⑴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+3H2O→←AL2O3+6H 產(chǎn)生氫，氫以原子態(tài)進(jìn)入鋁液。
⑵油污來自帶有油脂的爐料及工具，油脂與鋁反應(yīng)生成氫。
�、菭t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(duì)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(shí)，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(shí)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)將其冷凝脫水，以防止水分進(jìn)入鋁液。精煉質(zhì)量好，氣孔必然少。
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****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：200-260℃。
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****的氣體。
6鋁合金精練時(shí)加入精練劑要按比例，精練劑一般是鋁合金0.3%，除氣時(shí)間不夠；方法一：采用無縫鋼管，插入鋁液底部20cm處用氮?dú)饣驓鍤鈬姶稻殑殗娡旰�，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(gè)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(duì)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(shí)間
9在壓鑄時(shí)，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(huì)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(shí)間和熔化后鋁液保持時(shí)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(shí)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(duì)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鋁合金熔煉時(shí)，由于氫氣溶解到鋁液中需要一個(gè)過程，因此加強(qiáng)熔煉過程的控制，對(duì)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(shí)間等有較大的關(guān)系。合金熔化溫度越高，熔化時(shí)間和熔化后鋁液保持時(shí)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(shí)間越長，鋁合金內(nèi)含氣量近似成比例增加。因此，我們?cè)诖罅可a(chǎn)條件下，為了減少鋁合金熔煉時(shí)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�，用真空除氣，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(shí)，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(dòng)。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。 “排”：就是要排除鋁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Al2O3），才能防止鋁液增氫，消除去氫障礙，從而獲得純凈的鋁液，澆出合格的鑄件�！霸缺M，氣必除”說的就是這個(gè)意思。 “溶”：就是要使鋁液中的氫在凝固時(shí)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****溫度應(yīng)控制在澆人溫度的40％。鋁合金壓鑄模溫度為80℃。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(dòng)和氣體有機(jī)會(huì)排出。可改變澆口厚度、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(shí)析出面產(chǎn)生氣孔，這就是鋁合金熔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(shí)析出氣體量就會(huì)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660℃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(shí)間。當(dāng)鋁合金冷卻到300℃時(shí)，氫在鋁合金中的溶解度僅為0.001 cm3/100g 以下，此時(shí)僅為液態(tài)時(shí)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(shí)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(shí)常導(dǎo)致工件報(bào)廢。
20鋁合金在熔煉時(shí)，要力求做到快速熔煉，縮短高溫下停留的時(shí)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(shí)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(duì)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：我在用舊鋁敞口鑄造時(shí)總是出現(xiàn)氣孔，有什么辦法解決回復(fù)：你這個(gè)應(yīng)該是鑄造過程中氧化沒處理好的緣故 壓鑄件中的氣孔無法避免，關(guān)鍵是要滿足產(chǎn)品的要求，盡量減少氣孔，或者將氣孔分布到不影響產(chǎn)品品質(zhì)的部位；改善模具、更換脫模劑、合金液除氣、工藝調(diào)整改善、噴涂量控制、增加真空機(jī)等方式可以有效的減少氣孔。 壓鑄鋁合金在熔煉時(shí)就要盡量保證其鋁液精煉和除氣精確，保證鋁液質(zhì)量。對(duì)于ADC12在熔融之后鋁液溫度要控制在730°C以上進(jìn)行精煉除氣處理，用氮?dú)鈱⒕珶拕┖统龤鈩┚鶆虻拇等脘X液內(nèi)，時(shí)間大概5-10分鐘，靜置后，放水進(jìn)行用氬氣除氫處理大概5-10分鐘。
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