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铝合金压铸件气孔问题研究

2019-11-16 11:40:12
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压铸铝合金气孔分类及产生原因

      压铸铝合金工件常因存在气孔而报废,产生气孔的原因很多,如何快速、正确地采取有效措施减少因气孔而造成的废品率,这是各生产厂家所关注的问题。在铝合金压铸生产中,依气孔产生的原因,一般分为如下几类:

1.1  精炼除气不良产生的气孔

      在铝合金压铸生产中,铝液浇注温度一般在 610~660℃,在此温度下,铝液中溶解有大量的气体(主要是 H2),氢气的溶解度与铝液的温度密切相关,在660℃左右的铝液中溶解度约为0.69cm3/100g,在 660℃左右的固态铝合金中仅为0.036cm3/100g,此时液态铝液中含氢量约为固态的19倍。所以当铝合金凝固时,便有大量的氢析出以气泡的形态存在于铝合金压铸件中。

      铝合金熔炼过程中的精炼除气环节,可减少铝液中的含气量,防止铝合金凝固时气体析出而产生气孔。如果铝液中气体含量很低,那么凝固时析出气体量就会减少,产生的气泡也显著减少。因此,铝合金的精炼是非常重要的工艺手段,精炼质量好,气孔必然少,反之精炼质量差,气孔必然多。保证精炼质量的措施是选用良好的精炼剂,良好的精炼剂是在 660℃左右可以起反应产生气泡,所产生气泡不太剧烈,而是均匀不断的产生气泡,通过物理吸附作用,这些气泡与铝液充分接触,吸附了铝液中的氢将其带出液面。因此冒泡时间不宜过短,一般为6~8min。

      当铝合金冷却到300℃时,氢在铝合金中的溶解度仅为0.001cm3/100g以下,此时仅为液态时的 1/700,这种凝固后氢气析出而产生的气孔是分散的,细小的针孔,这不影响漏气和加工表面,肉眼基本看不见。

1.2 压铸参数不当产生的气孔

      铝液压铸过程中,如充型速度过快,型腔中气体不能完全及时平稳的排出型腔,被包在凝固的铝合金外壳中,形成较大的气孔。这种气孔往往在工件表面之下,呈梨形或椭圆状。对于这种气孔应调整充型速度,使铝合金液流平稳推进,不产生高速流动而卷气。

1.3  排气不良产生的气孔

      在铝合金压铸中,因模具的排气通道不畅,模具排气设计结构不良,压铸时型腔内的气体无法完全顺畅排出,造成在产品某些固定部位存在气孔。这种由模具型腔中气体形成的气孔时大时小,气孔的内壁呈铝与空气氧化的氧化色,与氢气析出产生的气孔不同,氢气析出气孔内壁不如空气孔光滑,没有氧化色,而是灰亮的内壁。对于因排气不良而产生的气孔,应改进模具的排气通道,及时清理模具排气通道上的残留铝1.4  产品壁厚差过大产生的气孔

      产品形状常有壁厚差过大问题,在壁厚中心是铝液 **后凝固的地方,也是 **易产生气孔的部位,这种壁厚处的气孔是析出气孔和收缩气孔的混合体,一般措施难以防止。对产品的形状在设计时就应考虑尽量减少壁厚不均匀,或过厚的问题,采取空心结构,在模具设计上应考虑增设抽芯或冷铁,或水冷,或增加模具此处的冷却速度。在压铸生产中,要注意厚度大部位的过冷量,适当降低浇注温度等。

1.5  缩气孔 

      铝合金在凝固时会产生收缩,铝合金的浇铸温度愈高,这种收缩就愈明显,单一的因体积收缩产生的气孔是存在于合金 **后凝固部位,呈不规则形状,严重时呈网状。它一般与凝固时因氢气析出的气孔同时存在,在氢析出气孔或卷气孔的周围存在缩气孔,在气泡周围有伸向外部的丝状或网状气孔。

      对于这种气孔,应从浇铸温度着手解决,在压铸工艺条件允许的情况下,尽量降低压铸时的铝液浇铸温度。这样可以减少铸件的体积收缩,减少缩气孔及缩松。如果常在加热部位出现这种气孔,可以考虑增加抽芯或冷铁,使其改变 **后凝固部位,解决渗漏缺陷问题。

2、防止气孔产生的措施

      从上述气孔的分类可知,在压铸铝合金生产中产生气孔的原因很多,必须找出原因对症下药才能解决问题,防止气孔的措施和途径主要有:

 1)保证铝合金熔炼的精炼除气质量,选用好的精炼剂、除气剂,减少铝液中的含气量,及时清除液面浮渣、泡子之类氧化物,防止再次带入气体进入压铸件中;

 2)选择良好的脱模剂,应在压铸中不产生气体,又有良好的脱模性能;

 3)保证模具排气通畅不堵死,保证模具中的气体完全排出,尤其是在铝液 **后聚合处排气通道必须通畅;

4)调整好压铸参数,充型速度不可过快,浇铸温度也要控制好;

5)产品设计和模具设计中应注意抽芯和冷铁使用,尽量减少壁厚差;

6)对常在固定部位出现的气孔,改善模具设计。

      压铸铝合金铸件由于自身物理性能、生产工艺参数、模具设计、壁厚不均匀等原因,容易产生气孔和缩孔等压铸质量缺陷。通过不断参数优化和设备改良,可以更好的提高产品一次合格率和质量,降低生产成本,带来显著的经济效益。

      随着铝合金压铸理论的深入研究,尤其是计算机模拟与控制技术的发展,使金属在填充型腔的流动形态、金属在型腔中的凝固过程、型腔内金属液体的流动压力、模具的温度梯度、模具的变形等方面有很大的理论突破,相信压铸铝合金将有更好的市场前景。