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鋁合金鑄件中的氣孔類缺陷N類及防止
發布時間:
2014-11-26 00:00
來源:
1 氣孔的分類及其形態
氣孔可分為微觀氣孔和宏觀氣孔,微觀氣孔又包含點狀針孔、網狀針孔和混合型針孔,宏觀氣孔包含皮下氣孔和單個大氣孔。
點狀針孔在低倍里微組織中呈圓點狀,輪廓清晰且互不相連,能清點出每平方厘米以上的針孔數目并可測得針孔的直徑。
網狀針孔在低倍微組織中呈密集相聯成網狀,伴有少數較大的孔洞,不易清點針孔數目,難以測量針孔的直徑,往往帶有末梢,熟稱“蒼蠅腳”。
混合型針孔式點狀針孔和網狀針孔混雜在一起,常見于結構復雜,壁厚不均勻的鑄件中。
皮下氣孔和單個大氣孔都屬于侵入性氣孔,位于鑄件表皮下面,呈橢圓或不規則的孔洞,經過機械加工后才能發現。皮下氣孔有時會由多個氣孔組成一個氣孔團。
2 氣孔的形成
微觀氣孔分布在整個鑄件截面上,因鋁液中的氣體,夾雜含量高,精煉效果差,鑄件凝固速度低所引起的。如有某箱體鋁合金鑄件,均勻壁厚為6mm,外觀質量非常漂亮,但是在2Mpa的氣壓下在箱體壁上出現位置沒有規律的漏氣。對漏氣部位在高倍放大鏡下即可看出此處有微觀氣孔,這就是由于精煉效果差而導致的微觀渣孔。
點狀針孔由鑄件凝固時析出的氣泡所形成的,多發生于結晶溫度范圍小,補縮能力良好的鑄件中,如ZL102合金鑄件中。
結晶溫度寬的合金容易形成網狀針孔,鑄件緩慢凝固時析出的氣體分布在晶界上及發達的枝晶間隙中,此時結晶骨架已形成,補縮通道被堵塞,便在枝晶間隙中形成網狀針孔。
皮下氣孔的形成原因主要有:
一、金屬型表面有凹坑。金屬液澆入后,凹坑處的氣體迅速膨脹并擠壓金屬進入金屬內部,金屬液凝固后滯留在金屬內部形成皮下氣孔;
二、金屬型表面有銹蝕,且未清理干凈。金屬液澆入后,銹蝕中的水被加熱形成水蒸氣并進入金屬液,凝固后滯留在金屬內部形成皮下氣孔;
三、金屬型表面的涂料沒有徹底烘干,金屬液澆入后,其中的水分進入金屬內部形成皮下氣孔。因此,皮下氣孔在鑄件內的形成沒有規律可循,位于鑄件表皮下2mm左右,一般和鋁液的質量無關。
單個大氣孔是由于鑄件工藝設計不合理,如鑄型或型芯排氣不暢,或者由于操作不小心,如澆注時堵死氣眼,型腔中的氣體被憋在鑄件中引起的,也和鋁液的純凈度無關。這種氣孔在鑄件中的出現非常具有規律,會出現批量鑄件的氣孔缺陷出現同一位置。
4 氣孔的防止方法
由以上分析可知,微觀氣孔的形成主要是由于鑄件凝固時金屬液內析出的氣體所形成。金屬液內析出的氣體主要是氫,氫在鋁合金中的溶解度隨溫度的變化而變化。鋁合金從液態轉變為液態時,氫的溶解度劇烈下降,在液態鋁中其溶解度達≤0.68mL/(100g),固態鋁中只有≤0.036mL/(100g),二者相差達≤0.64mL/(100g)相當于1.73%的鋁液體積。這些氫的主要來源為鋁合金原材料中吸附的水汽和爐料表面的鋁銹。
因此,要防止微觀氣孔的產生必須在熔煉前必須按照工藝要求將爐料徹底除銹和充分的烘烤,以除去其中的水汽,否則及時熔煉工藝很嚴格,也不易獲得高質量的鋁液。
要防止皮下氣孔的產生,必須在每次安裝金屬型模具之前仔細檢查模具,通過噴砂清除金屬型表面上的銹蝕;對模具出現的凹坑要及時修補,以避免產生皮下氣孔;金屬型和金屬型芯噴涂料和補噴涂料后要徹底烘烤除去水汽;涂料粉粒組成不可太細,否則會降低涂料本身的透氣性。
要防止單個大氣孔的產生,應該在安裝模具之前徹底清理所有排氣塞,以避免由于排氣塞堵塞造成排氣不暢,最終導致大氣孔的產生。如果是由于鑄件工藝設計不合理而造成此類氣孔的產生,必須及時優化工藝,否則會產生批量鑄件因此而報廢。
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