型鑄造鋁合金鑄件氣孔缺陷探索

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1、型鑄造鋁合金鑄件氣孔缺陷的探索型鑄造鋁合金鑄件氣孔缺陷的探索(2008/08/2817:43)目錄：網(wǎng)商感悟瀏覽字體：大　中　小通過分析砂型鑄造鋁合金鑄件氣孔缺陷產(chǎn)生的機理，提出從控制原材料的水分、控制型砂及砂芯的透氣性、精心熔煉等幾個方面來消除該缺陷。鋁合金以其良好的力學性能(較高的比強度、比剛度)和優(yōu)良的鑄造性能，在工業(yè)中被廣泛使用，是汽車、造船、航空航天及其他制造業(yè)的重要結(jié)構材料。生產(chǎn)中對鋁合金鑄件的品質(zhì)要求也越來越高，除了保證化學成分、力學性能和尺寸精度外，不允許鑄件有縮孔、縮松、氣孔和夾渣等鑄造缺陷。實際生產(chǎn)中，鋁合金鑄件會出現(xiàn)多種缺陷，

2、氣孔缺陷是砂型鑄造中經(jīng)常產(chǎn)生的缺陷，是影響鋁鑄件質(zhì)量的重要問題。氣孔缺陷常出現(xiàn)在大型鋁鑄件的厚大部位，以及中小型鋁鑄件的冒口根部和加工端面。氣孔的產(chǎn)生除與型砂的水分、透氣性有關外，還與合金的熔煉質(zhì)量及合金的原材料有關，如何消除該缺陷值得鑄造工作者重視。本文擬探討砂型鑄造中鋁合金鑄件氣孔產(chǎn)生的原因，提出消除的措施。1.鋁合金鑄件中產(chǎn)生氣孔的機理鋁合金鑄件形成氣孔的主要原因是合金中含有過量的H2，氫含量占所含氣體總含量的80%～90%，其余是N2、O2CO等，而H2則來源于大氣及各種金屬原材料、熔劑和涂料中的水分受熱分解，在高溫條件下發(fā)生H2O=2H+

3、+O2-反應，這是一個可逆反應。分解出來的氧又容易與金屬液生成熔點較高的Al2O3，反應方程式為：2Al3++3O2-=Al2O3，這樣就促進了水蒸氣的高溫分解，氫離子便不斷向合金液中擴散。氫以兩種方式存在于鋁液中：第一種是分解為原子狀態(tài)溶解在鋁液中，稱為溶解型，約占90%；第二種氫則以分子狀態(tài)氣泡形式吸附于夾雜物的表面或縫隙中，稱為吸附型。由于氫在鋁合金液中的溶解度是隨溫度上升而增大的(如下圖所示)，所以在熔煉過程中合金液將吸入大量的H2。而在結(jié)晶凝固的過程中，由于溫度降低，合金液表層首先凝固且合金的粘度增大，雖然氫的溶解度降低需從金屬液中析出，

4、但是已經(jīng)很困難了，這樣滯留在合金液中便形成了氣孔缺陷。熔化、保溫時間越長，氫含量越高.氫在合金液中的溶解度除與溫度成正比外，還與壓力及空氣的濕度即氫分壓成正比。合金元素及其含量對溶解度也有一定的影響，硅、銅含量增加則氫的溶解度降低，鎂含量增加則氫的溶解度增加。合金成分不同，合金液中氫的臨界含量也不同，ZL104鋁合金為亞共晶型鋁硅合金時吸氫量最大。2.防止鋁合金鑄件氣孔缺陷的措施要防止砂型鑄造中鋁合金鑄件氣孔缺陷的產(chǎn)生，就要采取有效措施盡量減少原材料的水分，強化熔煉質(zhì)量管理，合理選擇鑄造工藝，提高鑄型的排氣能力。具體有以下幾個方面：(1)所有原材料

5、及熔煉用工具都要仔細清除表面的銹跡、油污及熔渣等，中間合金和回爐料的質(zhì)量也要控制好，質(zhì)量差的回爐料如碎金屬屑、澆冒口不宜大量使用。金屬原材料、變質(zhì)劑、精煉劑、澆包和攪拌勺等在使用前都應烘干，而坩堝則應預熱至暗紅色方可加入熔料。通常在金屬表面除了凝聚水外，還有與金屬氧化膜作用形成的結(jié)晶水，在200～300℃低溫烘烤只能去除部分凝聚水和溶解水，只有在500℃以上才能較容易除去大部分結(jié)晶水。(2)操作中應盡量縮短熔煉時間，減少合金的吸氣量。熔煉溫度不宜過高，溫度越高，吸氣量越大，一般不超過800℃，熔煉過程要有測溫裝置控制。另外，還要控制變質(zhì)時間，變質(zhì)時

6、間越長，變質(zhì)溫度越高，氧化與吸氣越嚴重。由于鋁合金液面的氧化膜有保護作用，可以防止金屬液直接與大氣中的水分反應。在熔煉、澆注過程中要盡量避免破壞液面的氧化膜，精煉、變質(zhì)時攪拌勺在液面下平穩(wěn)攪動，特別是精煉操作要細心，精煉工序是防止氣孔重要的一環(huán)。金屬液澆注時應平穩(wěn)，速度均勻，澆包和鑄型之間保持最小的垂直距離。(3)控制砂型的透氣性。砂型的透氣性過高容易使金屬液滲入砂粒間而形成機械粘砂，或鑄件表面粗糙度大、尺寸超差等缺陷；透氣性過低則形成氣孔缺陷的傾向大。一般砂型面砂的透氣性宜較小，表面硬度較低；而背砂的透氣性應偏高些，同時硬度也應高些，以便搬運，有

7、利于保證鑄型的整體透氣性。在不塌箱的前提下，型砂透氣性一般為80～100。另外，還要嚴格控制砂型中的水分含量，一般控制在4%～5%。砂型水分含量過高，氣孔缺陷加劇。型腔修補時，刷水不能太多。澆注場地不宜撒水，保持空氣干燥是一個不能忽視的問題。(4)在砂型的上型及下型應扎通氣孔，以增大在澆注過程中氣體的排放。氣孔的頂端與型壁應有一定的距離，一般為4～6mm，距離太大不利于排氣。大型鑄件的下型排氣更為重要，除扎出氣孔外，還可將鑄型用砂墊高。同樣，型砂也要保持干凈，回用砂及原砂中的雜質(zhì)要及時清理。(5)增強砂芯的排氣能力。大型復雜鋁合金鑄件免不了要放砂芯

8、，由于砂芯中的粘結(jié)劑在高溫澆注時會產(chǎn)生一定量的氣體，要設法排放。通常的方法是在砂芯中設置排氣道、埋放蠟線、扎氣孔等，體積較