壓鑄件的氣孔缺陷及產(chǎn)生原因
在鋁合金壓鑄生產(chǎn)中,人們?;\統(tǒng)地把產(chǎn)品的孔洞稱之為氣孔,產(chǎn)生氣孔的原因很多,歸結(jié)起來可以分為以下幾類,分別為由于精煉除氣質(zhì)量不良產(chǎn)生的氣孔、因排氣不良產(chǎn)生的氣孔、因壓鑄參數(shù)不當(dāng)造成卷氣而產(chǎn)生的氣孔、鋁合金的縮氣孔、因產(chǎn)品壁厚差過大而引起的氣孔?,F(xiàn)對其進(jìn)行具體分析。
1 精煉除氣質(zhì)量不良產(chǎn)生的氣孔
在鋁合金壓鑄生產(chǎn)中,熔化了的鋁液澆注溫度一般常在6lO-660℃,在此溫度下,鋁液中溶解有大量的氣體(主要是氫氣),鋁合金氫氣的溶解度與鋁合金的溫度密切相關(guān),在660℃左右的液態(tài)鋁液中約為O.69cm3/100g,而在660℃左右的固態(tài)鋁合金中僅為0.036cm3/100g,此時液態(tài)鋁液中含氫量約為固態(tài)的19-20倍。所以當(dāng)鋁合金凝固時,便有大量的氫析出以氣泡的形態(tài)存在于鋁合金壓鑄件中。
減少鋁液中的含氣量,防止大量的氣體在鋁合金凝固時析出而產(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)量的措施是選用良好的精煉劑,良好的精煉劑是在660℃左右可以起反應(yīng)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,吸附了鋁液中的氫將其帶出液面。因此冒泡時間不宜過短,一般要有6~8min的冒泡時間。
當(dāng)鋁合金冷卻到300℃時,氫在鋁合金中的溶解度僅為0.00lcm3/100g以下,此時僅為液態(tài)時的l/700,這種凝固后氫氣析出而產(chǎn)生的氣孔是分散的,細(xì)小的針孔,這不影響漏氣和加工表面,肉眼基本看不見。
在鋁液凝固時因氫氣析出所產(chǎn)生的氣泡比較大,多在鋁液最后凝固的心部,雖然也分散,但這些氣泡常常導(dǎo)致滲漏,嚴(yán)重時常導(dǎo)致工件報(bào)廢。
2因排氣不良產(chǎn)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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不良,壓鑄時型腔內(nèi)的氣體無法完全順暢排出,造成在產(chǎn)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(nèi)壁呈鋁與空氣氧化的氧化色,與氫氣析出產(chǎn)生的氣孔不同,氫氣析出氣孔內(nèi)壁不如空氣孔光滑,沒有氧化色,而是灰亮的內(nèi)壁。對于因排氣不良而產(chǎn)生的氣孔,應(yīng)改進(jìn)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。
3因壓鑄參數(shù)不當(dāng)造成卷氣產(chǎn)生的氣孔
在壓鑄生產(chǎn)中壓鑄參數(shù)選擇不當(dāng),鋁液壓鑄充型速度過快,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,鋁液進(jìn)口比最后匯合處少,呈梨形或橢圓狀,在最后凝固處又多又大。對于這種氣孔應(yīng)調(diào)整充型速度,使鋁合金液流平穩(wěn)推進(jìn),不產(chǎn)生高速流動而卷氣。
4鋁合金的縮氣孔
鋁合金同其它材料一樣,在凝固時產(chǎn)生收縮,鋁合金的澆鑄溫度愈高,這種收縮就愈大,單一的因體積收縮產(chǎn)生的氣孔是存在于合金最后凝固部位,呈不規(guī)則形狀,嚴(yán)重時呈網(wǎng)狀。往往在產(chǎn)品中,它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(wǎng)狀氣孔。
對于這種氣孔,應(yīng)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,減少縮氣孔及縮松。如果常在加熱部位出現(xiàn)這種氣孔,可以考慮增加抽芯或冷鐵,使其改變最后凝固部位,解決滲漏缺陷問題。
5 因產(chǎn)品壁厚差過大而引起的氣孔
產(chǎn)品形狀常有壁厚差過大問題,在壁厚中心是鋁液最后凝固的地方,也是最易產(chǎn)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,不是一般措施所能防止的。對產(chǎn)品的形狀在設(shè)計(jì)時就應(yīng)考慮盡量減少壁厚不均勻,或過厚的問題,采取空心結(jié)構(gòu),在模具設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮增設(shè)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(chǎn)中,要注意厚度大部位的過冷量,適當(dāng)降低澆注溫度等。