鋁合金鑄件氣孔的預防和控制

 
樓主  收藏   舉報   帖子創建時間:  2009-08-11 11:29 回復：0 關注量：179
 
5． 鋁合金鑄件針孔形成的主要因素

　　綜上所述，針孔是鋁合金鑄件中容易出現的且對鑄件品質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生的。因此，鋁合金在熔煉過程中造成水蒸氣產生的原因，也就是直接影響針孔形成的主要因素。影響針孔形成的主要因素有：

　　5.1 原材料、輔助材料的影響

　　在鋁合金熔煉澆注過程中，所使用的原材料、輔助材料、一些材料中的結晶水和鋁銹AL（OH）2分解會產生水分，造型材料中有多種有機和無機輔料帶有的水分，鑄型材料中的輔料、涂料等因為預熱不良含有的水分等等，在鋁合金熔煉澆注時，會因水蒸氣的分解而產生大量的氣體，這些氣體都有可能導致鑄件產生氣孔。涂料中粘結劑，雖然可以增加涂層厚度，但也相應增大了發氣量。

　　5.2 熔煉設備及工具的影響

　　不同熔煉設備熔化鋁合金時，鋁合金的吸氣量和形成氣孔的程度是不同的。新坩堝及有銹蝕、污物的舊坩堝，使用前應吹砂或用其他方法清除干凈，并加熱至700℃-800℃，保溫2h-4 h，以去除坩堝所吸附的水分和其它化學物質，否則會因含有水分而在熔煉澆注時產生水蒸氣而導致形成氣孔。新砌的爐子，通常也需要使用幾天或幾周的時間進行烘爐干燥處理，否則耐火材料中含有的水分及化學結合的氫就無法釋放而導致熔煉時形成氣孔。

　　熔煉用的工具如澆包、除氣用的鐘罩等，使用前應將表面殘余的金屬、氧化皮等污物清除干凈；鋁鎂合金使用的工具，使用前則要求放在光鹵石等熔劑中洗滌干凈。然后涂上防護涂料并進行預熱烘干。如果預熱不良，表面吸咐的水分，會在熔煉澆注過程因加熱形成水蒸氣而產生大量的氣體，導致鑄件針孔的形成。

　　5.3 氣候的影響

　　一般情況下，周圍空氣中的氫氣含量并不多，但空氣中如果相對濕度大，則會增加合金液中氣體的溶解度，形成季節性氣孔，如在雨季，由于空氣濕度大，鋁合金熔煉時針孔產生的現象就嚴重些。當然，空氣濕度大時，鋁合金錠、熔煉設備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量，因此更應注意采取有力預熱烘干防護措施，以減少氣孔的產生。

　　5.4 熔化操作的影響

　　鋁合金熔煉時，由于氫氣溶解到鋁液中需要一個過程，因此加強熔煉過程的控制，對控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的。生產實踐表明，鋁液吸氫是在表面進行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關，還與合金熔煉溫度、熔煉時間等有較大的關系。合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長，氫在鋁液中擴散就越充分，鋁液吸氫量就越大，出現針孔的幾率就越大。有人曾做試驗，鋁液存放時間越長，鋁合金內含氣量近似成比例增加。因此，我們在大量生產條件下，為了減少鋁合金熔煉時吸收氫氣，一定要嚴格執行鋁合金熔煉工藝規程，一般鋁合金熔化后保持時間不能超過3h-5h，鋁合金熔化溫度也不能過高，一般控制在760℃以下，最高初始熔煉溫度不應超過920℃。

　　5.5 砂型鑄造鑄型的影響

　　鑄型含水量高，鋁合金中含氫量就越高。有人用同爐合金澆入不同含水量的鑄型，經測定合金中氫氣含量有很大區別③：鑄型含水量為5%時，鑄型中含氫量為1.5ml/100g；鑄型含水量為6%時，鑄型中含氫量為2.5ml/100g；鑄型含水量為8%時，鑄型中含氫量為3.0ml/100g。因此砂型鑄造鋁合金時，最好采用干燥或表面干燥型，如用濕型，含水量應控制在6%以下。這是因為濕型鑄造時，由于水分的汽化溫度低，當加熱到鋁液熔化溫度時，砂型中會產生大量的氣體，隨著壓力增大，體積發生膨脹，壓力大的氣體就會進入型腔或型腔中的鋁液，導致侵入性氣孔的形成。

　　5.6 金屬型鑄造型腔的影響

　　由于金屬型鑄造沒有退讓性和無透氣性等特點，金屬型在充填和澆注過程中，型腔內的氣體一方面隨著鋁液金屬的充填被壓縮；另一方面又被迅速強烈加熱，引起壓力升高，結果造成充型反壓力，阻礙鋁液金屬充填型腔，當壓力超過一定極限時，氣體就可能沖破金屬液流束的表層，通過內澆口向外逸出，破壞金屬液連續流動，并造成強烈氧化，在氣體穿越金屬液時，如果受到初晶或凝固層的阻擋，便會留在金屬液中形成氣孔。當帶有砂型的金屬型鑄造時，液體金屬在充填過程中，砂型受到粘結劑分解以及涂料未烘干或金屬型預熱不充分的影響，都會增加型腔內的氣體量，當型腔內的氣體不能充分排出時，氣體便滯留于鑄件形成氣孔，而部分殘留氣體則富集于鑄型壁與金屬液之間形成“氣阻”，這些氣阻則使鑄件出現澆不足或冷隔缺陷。