在鋁合金壓鑄件生產(chǎn)中所生產(chǎn)的工件常因氣孔存在而導(dǎo)致報廢,但是產(chǎn)生氣孔的原因很多,在解決這一產(chǎn)品質(zhì)量問題時常常無從下手,如何快速、正確地采取措施減少因氣孔而造成廢品率,這是各鋁合金壓鑄廠家所關(guān)注的問題。
一、鋁合金壓鑄件中氣孔的分類
在鋁合金壓鑄生產(chǎn)中,人們常籠統(tǒng)地把產(chǎn)品的孔洞稱之為氣孔,所產(chǎn)生的氣孔是哪類氣孔,并不為人們所詳知,在此我們把氣孔做個簡單的分類:
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610oC至660oC,在此溫度下,鋁液中溶解有大量的氣體(主要是氫氣),氫氣鋁合金的溶解度與鋁合金的溫度密切相關(guān),在660oC左右的液態(tài)鋁液中約為17.25pxj/100g ,而在660oC左右的固態(tài)鋁合金中僅為0.036 cm3/100g,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,便有大量的氫析出來以氣泡的形態(tài)存在于鋁壓鑄件中。
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)量的措施是選用良好的精煉劑,良好的精煉劑是在660oC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,愈長愈好,一般要有6-8分鐘的冒泡時間。
當(dāng)鋁合金冷卻到300oC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(xì)小的針孔,這不影響漏氣和加工表面,肉眼基本看不見。
而在鋁液凝固時因氫氣析出所產(chǎn)生的氣泡比較大,多在鋁液最后凝固的部位,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)改進模具的排氣通道,及時清理模具排氣通道上的殘留鋁皮是可以解決的。
3、因壓鑄參數(shù)不當(dāng)而產(chǎn)生的卷氣的氣孔
在壓鑄生產(chǎn)中壓鑄參數(shù)選擇不當(dāng),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,鋁水進口比最后匯合處少,呈梨形或橢圓狀,在最后凝固處多又大。
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,不產(chǎn)生高速卷氣。
4、鋁合金的收縮氣孔與縮松
鋁合金同其它材料一樣,在凝固時產(chǎn)生收縮,鋁合金的澆注溫度愈高,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。而往住在產(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收縮氣孔,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)從澆注溫度著手解決,在壓鑄工藝條件允許的情況下,盡量降低壓鑄時的鋁水澆注溫度。這樣可以減少鑄件的體積收縮,減少收縮氣孔及縮松。
如果常在同部位出現(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,解決滲漏和缺陷問題。
5、因產(chǎn)品壁厚差過大而引起的氣孔
產(chǎn)品的形狀上常有壁厚差過大問題,往往又是不能改變產(chǎn)品的形狀,在壁厚中心是鋁水最后凝固的地方,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)計時就應(yīng)考慮減少壁厚不均勻,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,注意此部位的過冷量,適當(dāng)降低澆注溫度等。
二、防止氣孔的措施和途徑
從上述氣孔的分類中可知,在鋁合金壓鑄生產(chǎn)中產(chǎn)品產(chǎn)生氣孔的原因很多,但必須找出原因?qū)ΠY下藥才能解決問題,我們建議:
1、保證鋁合金熔煉的精煉除氣質(zhì)量,選用好的精煉劑除氣劑減少鋁水中的含氣量,及時清除液面浮渣、泡子之類氧化物,防止再次帶入氣體進入壓鑄件中;
2、選擇良好的脫模劑,所選用的脫模劑應(yīng)是在壓鑄中不產(chǎn)生氣體的,又有良好脫模性能的;
3、保證模具的排氣通暢不堵死,排氣順暢,保證模具中的氣體完全排出,尤其是在鋁水最后聚合處排氣通道必須通暢;
4、調(diào)整好壓鑄參數(shù),充型速度不可過快,防止卷氣;
5、降低澆注溫度,最好不要高過660oC,YL-113鋁合金的凝固溫度不可低于580oC,YL-112鋁合金不可低于585oC,一般常用的澆注溫度應(yīng)控制在610oC--640oC;
6、產(chǎn)品設(shè)計和模具設(shè)計中應(yīng)注意抽芯和冷卻的使用,盡量減少壁差過大的缺點;
7、對常在固定部位出現(xiàn)的氣孔,應(yīng)從模具和設(shè)計上改善。
綜上所述在壓鑄待業(yè)中,如果把上述七項措施落實,則鋁合金的壓鑄產(chǎn)品氣孔報廢率可以明顯降低,會顯著提高產(chǎn)品的合格率。