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    • 聊一聊壓鑄鋁合金氣孔的產生
    • 本站編輯:杭州环亚AG国际厅精密機械有限公司發布日期:2020-04-10 15:36 瀏覽次數:

    壓力鑄造是特種鑄造的一種,是液態或半液態金屬在壓力作用下,以一定速度充填型腔,在壓力作用下凝固而獲得鑄件的一種方法。對於壓鑄鋁合金,生產環節牽涉的影響因素很多,包括材質、模具、設備、工藝參數等方麵。要獲得高質量壓鑄件,確保壓鑄件表麵光潔、輪廓清晰、組織致密、性能優良等要求,需對壓鑄過程中各影響因素進行綜合控製。

    1、壓鑄鋁合金分類

    壓鑄鋁合金具有良好的使用性能和工藝性能,因此發展迅速,在各個工業領域得到廣泛的應用,用量遠遠高於其他有色合金,在壓鑄生產中占有極其重要的地位。壓鑄鋁合金按所含基本元素可分為 Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn 等合金,我國壓鑄鋁合金絕大多數以 Al-Si 合金為主。

     

    討論|聊一聊壓鑄鋁合金氣孔的產生

     

     

    2、壓鑄鋁合金氣孔分類及產生原因

    壓鑄鋁合金工件常因存在氣孔而報廢,產生氣孔的原因很多,如何快速、正確地采取有效措施減少因氣孔而造成的廢品率,這是各生產廠家所關注的問題。在鋁合金壓鑄生產中,依氣孔產生的原因,一般分為如下幾類:

    2.1 精煉除氣不良產生的氣孔

    在鋁合金壓鑄生產中,鋁液澆注溫度一般在 610~660℃,在此溫度下,鋁液中溶解有大量的氣體(主要是 H2),氫氣的溶解度與鋁液的溫度密切相關,在660℃左右的鋁液中溶解度約為0.69cm3/100g,在 660℃左右的固態鋁合金中僅為0.036cm3/100g,此時液態鋁液中含氫量約為固態的19倍。所以當鋁合金凝固時,便有大量的氫析出以氣泡的形態存在於鋁合金壓鑄件中。

    鋁合金熔煉過程中的精煉除氣環節,可減少鋁液中的含氣量,防止鋁合金凝固時氣體析出而產生氣孔。如果鋁液中氣體含量很低,那麽凝固時析出氣體量就會減少,產生的氣泡也顯著減少。因此,鋁合金的精煉是非常重要的工藝手段,精煉質量好,氣孔必然少,反之精煉質量差,氣孔必然多。保證精煉質量的措施是選用良好的精煉劑,良好的精煉劑是在 660℃左右可以起反應產生氣泡,所產生氣泡不太劇烈,而是均勻不斷的產生氣泡,通過物理吸附作用,這些氣泡與鋁液充分接觸,吸附了鋁液中的氫將其帶出液麵。因此冒泡時間不宜過短,一般為6~8min。

    當鋁合金冷卻到300℃時,氫在鋁合金中的溶解度僅為0.001cm3/100g以下,此時僅為液態時的 1/700,這種凝固後氫氣析出而產生的氣孔是分散的,細小的針孔,這不影響漏氣和加工表麵,肉眼基本看不見。

    2.2 壓鑄參數不當產生的氣孔

    鋁液壓鑄過程中,如充型速度過快,型腔中氣體不能完全及時平穩的排出型腔,被包在凝固的鋁合金外殼中,形成較大的氣孔。這種氣孔往往在工件表麵之下,呈梨形或橢圓狀。對於這種氣孔應調整充型速度,使鋁合金液流平穩推進,不產生高速流動而卷氣。

    2.3 排氣不良產生的氣孔

    在鋁合金壓鑄中,因模具的排氣通道不暢,模具排氣設計結構不良,壓鑄時型腔內的氣體無法完全順暢排出,造成在產品某些固定部位存在氣孔。這種由模具型腔中氣體形成的氣孔時大時小,氣孔的內壁呈鋁與空氣氧化的氧化色,與氫氣析出產生的氣孔不同,氫氣析出氣孔內壁不如空氣孔光滑,沒有氧化色,而是灰亮的內壁。對於因排氣不良而產生的氣孔,應改進模具的排氣通道,及時清理模具排氣通道上的殘留鋁皮就可以避免。

    2.4 產品壁厚差過大產生的氣孔

    產品形狀常有壁厚差過大問題,在壁厚中心是鋁液最後凝固的地方,也是最易產生氣孔的部位,這種壁厚處的氣孔是析出氣孔和收縮氣孔的混合體,一般措施難以防止。對產品的形狀在設計時就應考慮盡量減少壁厚不均勻,或過厚的問題,采取空心結構,在模具設計上應考慮增設抽芯或冷鐵,或水冷,或增加模具此處的冷卻速度。在壓鑄生產中,要注意厚度大部位的過冷量,適當降低澆注溫度等。

    2.5 縮氣孔

    鋁合金在凝固時會產生收縮,鋁合金的澆鑄溫度愈高,這種收縮就愈明顯,單一的因體積收縮產生的氣孔是存在於合金最後凝固部位,呈不規則形狀,嚴重時呈網狀。它一般與凝固時因氫氣析出的氣孔同時存在,在氫析出氣孔或卷氣孔的周圍存在縮氣孔,在氣泡周圍有伸向外部的絲狀或網狀氣孔。

    對於這種氣孔,應從澆鑄溫度著手解決,在壓鑄工藝條件允許的情況下,盡量降低壓鑄時的鋁液澆鑄溫度。這樣可以減少鑄件的體積收縮,減少縮氣孔及縮鬆。如果常在加熱部位出現這種氣孔,可以考慮增加抽芯或冷鐵,使其改變最後凝固部位,解決滲漏缺陷問題。

    3 、防止氣孔產生的措施

    從上述氣孔的分類可知,在壓鑄鋁合金生產中產生氣孔的原因很多,必須找出原因對症下藥才能解決問題,防止氣孔的措施和途徑主要有:

    1)保證鋁合金熔煉的精煉除氣質量,選用好的精煉劑、除氣劑,減少鋁液中的含氣量,及時清除液麵浮渣、泡子之類氧化物,防止再次帶入氣體進入壓鑄件中;

    2)選擇良好的脫模劑,應在壓鑄中不產生氣體,又有良好的脫模性能;

    3)保證模具排氣通暢不堵死,保證模具中的氣體完全排出,尤其是在鋁液最後聚合處排氣通道必須通暢;

    4)調整好壓鑄參數,充型速度不可過快,澆鑄溫度也要控製好;

    5)產品設計和模具設計中應注意抽芯和冷鐵使用,盡量減少壁厚差;

    6)對常在固定部位出現的氣孔,改善模具設計。

    4、 結語

    壓鑄鋁合金鑄件由於自身物理性能、生產工藝參數、模具設計、壁厚不均勻等原因,容易產生氣孔和縮孔等壓鑄質量缺陷。通過不斷參數優化和設備改良,可以更好的提高產品一次合格率和質量,降低生產成本,帶來顯著的經濟效益。

    隨著鋁合金壓鑄理論的深入研究,尤其是計算機模擬與控製技術的發展,使金屬在填充型腔的流動形態、金屬在型腔中的凝固過程、型腔內金屬液體的流動壓力、模具的溫度梯度、模具的變形等方麵有很大的理論突破,相信壓鑄鋁合金將有更好的市場前景。