壓鑄件氣孔的成因和解決方法
壓鑄件氣孔的成因和解決方法
一. 人的因素:
1. 脫模劑是否噴得太多?
因脫模濟發(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，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?
是否對模具進行了預熱?各部位是否慢慢均勻升溫，使型腔、型芯表面溫度為150℃～200℃。
4 剛開始模溫低時生產(chǎn)的產(chǎn)品有無隔離?
5 如果無預熱裝置時是否使用鋁合金料慢速推入型腔預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 金屬液一倒入壓室，是否即進行壓射，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？更不敢償試當增加比壓。？ 11 操作員有無嚴格遵守壓鑄工藝？
12 有無采用定量澆注？如何確定澆注量?
二. 機(設備、模具、工裝)的因素:
主要是指模具質(zhì)量、設備性能。
1 壓鑄模具設計是否合理,會否導致有氣孔？
壓鑄模具方面的原因：
1．澆口位置的選擇和導流形狀是否不當，導致金屬液進入型腔產(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？ 壓鑄件的機械切削加工余量應取得小一些，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******不要大于0.5mm,這樣加工出來的面基本看不到氣孔的，因為有硬質(zhì)層的保護。
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 ？
7 溢氣道面積是否夠大，是否被阻塞，位置是否位於***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。
8 模溫是否太低?
9 流道轉(zhuǎn)彎是否圓滑?適當加大內(nèi)澆口?
10 有無在深腔處開設排氣塞，或采用鑲拼形式增加排氣？
11 有無因壓鑄設計不合理，形成有難以排氣的部位？
12 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?
13 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？
14 有無內(nèi)澆口速度過高，湍流運動過劇，金屬流卷入氣體嚴重 ?
15 有無內(nèi)澆口截面積過小，噴射嚴重 ?
16 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 有無做好供應商的原材料的成分控制？鐵含量多少？(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)？(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。
2 有無減少脫模濟含水量？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？
6 有無大機器壓鑄小零件，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(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，這些水氣與鋁反應為：2AL+3H2O→←AL2O3+6H 產(chǎn)生氫，氫以原子態(tài)進入鋁液。
⑵ 油污來自帶有油脂的爐料及工具，油脂與鋁反應生成氫。
⑶ 爐料上帶有含水腐蝕物。減少鋁合金液吸收氣體，合金原材料應妥善存放，防止受潮。使用前需充分預熱烘干；對熔煉坩堝、工具都應充分預熱以去除水汽后再使用。為了******鋁合金液中的氣體，所有鋁合金液澆注之前都必須進行除氣精煉。
3 通氮精煉法(又稱惰性氣體除氣法)
基本原理：將氮氣通過一定的工藝裝置進入鋁液的底部，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入氣泡，當氣泡上升到液面后，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將其冷凝脫水，以防止水分進入鋁液。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，必須將模具溫度嚴格控制在******的工藝 范圍內(nèi)。這就必須應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)實踐證明，氫是******能大量溶解于鋁或鋁合金中的氣體，是導致鋁合金形成氣孔的主要原因，是鋁合金中***有害的氣體，也是鋁合金中溶解度******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0.3%，除氣時間不夠；方法一：采用無縫鋼管，插入鋁液底部20cm處用氮氣或氬氣噴吹精練劑，精練噴完后，氮氣或氬氣再吹15-20分鐘（熔煉鋁合金5情況下）精練后******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，除正確控制整個熔煉澆注工藝外，應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?shù)娜蹮捰脿t外，壓鑄生產(chǎn)中應采用保溫爐保溫，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******由此而產(chǎn)生的鑄件缺陷，故模具上一定要設置排氣槽。排氣槽一般與溢流槽配合，設置在溢流槽后端，在有些情況下也可在型腔的部位單獨布置排氣槽。
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，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(chǎn)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(xiàn)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(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、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應也能生成氫。
14 目前，為了******鋁合金鑄件針孔，***常用的辦法是在熔化過程中用氯鹽和氯化物除氣，用氯氣、氮氣除氣，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，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，因為只有有效去除懸浮在鋁液中的彌散狀的夾雜物（主要是Al2O3），才能防止鋁液增氫，******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******溫度應控制在澆人溫度的40％。鋁合金壓鑄模溫度為230～280℃。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)流動和氣體有機會排出?？筛淖儩部诤穸?、澆口方 向、在形成氣孔的位置設置溢流槽、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660℃左右可以起反應產(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。當鋁合金冷卻到300℃時，氫在鋁合金中的溶解度僅為0.001 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***后凝固的心部，雖然也分散，但這些氣泡常常導致滲漏。嚴重時常導致工件報廢。
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，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，鋁水進口比***后匯合處少，呈梨形或橢圓狀，在***后凝固處多又大。對于這種氣孔應調(diào)整充型速度，使鋁合金液流平穩(wěn)推進，不產(chǎn)生高速卷氣
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