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铝合金铸造件气孔产生原因及解决方法
作者:三众模具    发布于:2019-11-22 09:01:01    文字:【】【】【
铝合金铸造件在生产过程中常常因为操作不当或者工艺不娴熟,出现气孔缺陷。一旦出现气孔,往往会造成铸件因质量问题报废,提高生产成本。但造成铝合金铸件产生气孔缺陷的原因有很多,很多企业遇到问题时总会觉得不知所措,无从下手。本文将从铝合金铸造件气孔产生原因入手,分析气孔缺陷解决方法。
一般针对铝合金铸造件的气孔缺陷,其产生原因大致有以下几类:
1.精炼除气质量不良产生的气孔
在铝合金铸造生产中,熔化了的铝液浇注温度一般常在610~660℃,在此温度下,铝液中溶解有大量的气体(主要是氢气),铝合金氢气的溶解度与铝合金的温度密切相关,在660℃左右的液态铝液中约为0.69cm3/100g,而在660℃左右的固态铝合金中仅为0.036cm3/100g,此时液态铝液中含氢量约为固态的19~20倍。所以当铝合金凝固时,便有大量的氢析出以气泡的形态存在于铝合金铸造件中。
减少铝液中的含气量,防止大量的气体在铝合金凝固时析出而产生气孔,这就是铝合金熔炼过程中精炼除气的目的。如果在铝液中本来就减少了气体的含量,那么凝固时析出气体量就会减少,因而产生的气泡也显著减少。因此,铝合金的精炼是非常重要的工艺手段,精炼质量好,气孔必然少,精炼质量差,气孔必然多。保证精炼质量的措施是选用良好的精炼剂,良好的精炼剂是在660℃左右可以起反应产生气泡,所产生气泡不太剧烈,而是均匀不断的产生气泡,通过物理吸附作用,这些气泡与铝液充分接触,吸附了铝液中的氢将其带出液面。因此冒泡时间不宜过短,一般要有6~8min的冒泡时间。
当铝合金冷却到300℃时,氢在铝合金中的溶解度仅为0.001cm3/100g以下,此时仅为液态时的1/700,这种凝固后氢气析出而产生的气孔是分散的,细小的针孔,这不影响漏气和加工表面,肉眼基本看不见。
在铝液凝固时因氢气析出所产生的气泡比较大,多在铝液最后凝固的心部,虽然也分散,但这些气泡常常导致渗漏,严重时常导致工件报废。
2.因排气不良产生的气孔
在铝合金铸造中,因模具的排气通道不畅,模具排气设计结构不良,压铸时型腔内的气体无法完全顺畅排出,造成在产品某些固定部位存在气孔。这种由模具型腔中气体形成的气孔时大时小,气孔的内壁呈铝与空气氧化的氧化色,与氢气析出产生的气孔不同,氢气析出气孔内壁不如空气孔光滑,没有氧化色,而是灰亮的内壁。对于因排气不良而产生的气孔,应改进模具的排气通道,及时清理模具排气通道上的残留铝皮就可以避免。
3.因压铸参数不当造成卷气产生的气孔
在压铸生产中压铸参数选择不当,铝液压铸充型速度过快,使型腔中气体不能完全及时平稳的挤出型腔,而被铝液的液流卷入铝液中,因铝合金表面快速冷却,被包在凝固的铝合金外壳中,无法排出形成了较大的气孔。这种气孔往往在工件表面之下,铝液进口比最后汇合处少,呈梨形或椭圆状,在最后凝固处又多又大。对于这种气孔应调整充型速度,使铝合金液流平稳推进,不产生高速流动而卷气。
4.铝合金的缩气孔
铝合金同其它材料一样,在凝固时产生收缩,铝合金的浇铸温度愈高,这种收缩就愈大,单一的因体积收缩产生的气孔是存在于合金最后凝固部位,呈不规则形状,严重时呈网状。往往在产品中,它与凝固时因氢气析出的气孔同时存在,在氢析出气孔或卷气孔的周围存在缩气孔,在气泡周围有伸向外部的丝状或网状气孔。
  对于这种气孔,应从浇铸温度着手解决,在压铸工艺条件允许的情况下,尽量降低压铸时的铝液浇铸温度。这样可以减少铸件的体积收缩,减少缩气孔及缩松。如果常在加热部位出现这种气孔,可以考虑增加抽芯或冷铁,使其改变最后凝固部位,解决渗漏缺陷问题。
5.因产品壁厚差过大而引起的气孔
产品形状常有壁厚差过大问题,在壁厚中心是铝液最后凝固的地方,也是最易产生气孔的部位,这种壁厚处的气孔是析出气孔和收缩气孔的混合体,不是一般措施所能防止的。
对产品的形状在设计时就应考虑尽量减少壁厚不均匀,或过厚的问题,采取空心结构,在模具设计上应考虑增设抽芯或冷铁,或水冷,或增加模具此处的冷却速度。在压铸生产中,要注意厚度大部位的过冷量,适当降低浇注温度等。
从上述气孔的分类可知,在铝合金铸造生产中产品产生气孔的原因很多,必须找出原因对症下药才能解决问题。防止气孔缺陷的措施和途径主要有:
(1)保证铝合金熔炼的精炼除气质量,选用好的精炼剂、除气剂,减少铝液中的含气量,及时清除液面浮渣、泡子之类氧化物,防止再次带入气体进入压铸件中。
(2)选择良好的脱模剂,所选用的脱模剂应是在压铸中不产生气体的,又有良好脱模性能的。
(3)保证模具排气通畅不堵死,排气顺畅,保证模具中的气体完全排出,尤其是在铝液最后聚合处排气通道必须通畅。
(4)调整好压铸件参数,充型速度不可过快,防止卷气。浇铸温度也要控制好。
(5)产品设计和模具设计中应注意抽芯和冷却的使用,尽量减少壁厚差过大。
(6)对常在固定部位出现的气孔,应从模具和设计上改善。
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