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為什麼鋁合金壓鑄件中會產生氣孔及防止措施 

發布時間:2022/04/22

在鋁合金壓鑄件生產中所生產的工件常因氣孔存在而導致報廢,但是產生氣孔的原因很多,在解決這一產品質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
在鋁合金壓鑄生產中,人們常籠統地把產品的孔洞稱之為氣孔,所產生的氣孔是哪類氣孔,並不為人們所詳知,在此我們把氣孔做個簡單的分類:
1、精煉除氣質量不良產生的氣孔
    在鋁合金壓鑄生產中,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,在660oC左右的液態鋁液中約為17.25pxj/100g ,而在660oC左右的固態鋁合金中僅為0.036 cm3/100g,此時液態鋁液中含氫量約為固態的19-20倍。所以當鋁合金凝固時,便有大量的氫析出來以氣泡的形態存在於鋁壓鑄件中。
    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,那麼凝固時析出氣體量就會減少,因而產生的氣泡也就變少,並顯著減少。因此,鋁合金的精煉是非常重要的工藝手段,精煉質量好,氣孔必然少,精煉質量差,氣孔必然多。保證精煉質量的措施是選用良好的精煉劑,良好的精煉劑是在660oC左右可以起反應產生氣泡,所產生氣泡不太劇烈,而是均勻不斷的產生氣泡,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分鍾的冒泡時間。
    當鋁合金冷卻到300oC時,氫在鋁合金中的溶解度僅為0.001 cm3/100g以下,此時僅為液態時的1/700,這種凝固後氫氣析出而產生的氣孔是分散的,細小的針孔,這不影響漏氣和加工表麵,肉眼基本看不見。
    而在鋁液凝固時因氫氣析出所產生的氣泡比較大,多在鋁液最後凝固的部位,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。
2、因排氣不良產生的氣孔
    在鋁合金壓鑄中,因模具的排氣通道不暢,模具排氣設計結構不良,壓鑄時型腔內的氣體無法完全順暢排出,造成在產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,氣孔的內壁呈鋁與空氣氧化的氧化色,與氫氣析出產生的氣孔不同,氫氣析出氣孔內壁不如空氣孔光滑,沒有氧化色,而是灰亮的內壁。
    對於因排氣不良而產生的氣孔,應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、因壓鑄參數不當而產生的卷氣的氣孔
    在壓鑄生產中壓鑄參數選擇不當,鋁水壓鑄充型速度過快,使型腔中氣體不能完全及時平穩的擠出型腔,而被鋁液的液流卷入鋁液中,因鋁合金表麵快速冷卻,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麵之下,鋁水進口比最後彙合處少,呈梨形或橢圓狀,在最後凝固處多又大。
    對於這種氣孔應調整充型速度,使鋁合金液流平穩推進,不產生高速卷氣。
4、鋁合金的收縮氣孔與縮鬆
    鋁合金同其它材料一樣,在凝固時產生收縮,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生的氣孔是存在於合金最後凝固部位。呈不規則形狀,嚴重時呈網狀。而往住在產品中,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狀氣孔。
    對於這種氣孔,應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,減少收縮氣孔及縮鬆。
    如果常在同部位出現這種氣孔,可以考慮增加抽芯或冷鐵,使其改變最後凝固部位,解決滲漏和缺陷問題。
5、因產品壁厚差過大而引起的氣孔
    產品的形狀上常有壁厚差過大問題,往往又是不能改變產品的形狀,在壁厚中心是鋁水最後凝固的地方,也是最易產生氣孔的部位,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。

    對產品的形狀在設計時就應考慮減少壁厚不均勻,或過厚的問題,采取空心結構,在模具設計上應考慮增設抽芯或冷鐵,或水冷,或增加模具此處的冷卻速度。
    在壓鑄生產中,注意此部位的過冷量,適當降低澆注溫度等。

二、防止氣孔的措施和途徑
    從上述氣孔的分類中可知,在鋁合金壓鑄生產中產品產生氣孔的原因很多,但必須找出原因對症下藥才能解決問題,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,及時清除液麵浮渣、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,所選用的脫模劑應是在壓鑄中不產生氣體的,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,尤其是在鋁水最後聚合處排氣通道必須通暢;
4、調整好壓鑄參數,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於580oC,YL-112鋁合金不可低於585oC,一般常用的澆注溫度應控製在610oC--640oC;
6、產品設計和模具設計中應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的氣孔,應從模具和設計上改善。
    綜上所述在壓鑄待業中,如果把上述七項措施落實,則鋁合金的壓鑄產品氣孔報廢率可以明顯降低,會顯著提高產品的合格率。

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