分析铝合金压铸件中产生气孔的原因

2020-08-13姚士琦

科技创新与应用 2020年24期

关键词：气孔

姚士琦

摘要：当前，我国很多铝合金压铸件由于受到种种原因的影响，不可避免存在一些气孔，必定对铝合金压铸件的质量造成不利影响。基于此，文章介绍了铝合金压铸件产生气孔的主要原因，而且提出了防止铝合金压铸件中出现气孔的有效措施，希望可以为有需要的人提供参考意见。

关键词：铝合金压铸件;气孔;原因

中图分类号：TG27 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）24-0125-02

Abstract： At present， due to the influence of various reasons， there are inevitably some pores in many aluminum alloy die castings in our country， which must adversely affect the quality of aluminum alloy die castings. Based on this， this paper introduces the main causes of stomata in aluminum alloy die castings， and puts forward some effective measures to prevent stomata in aluminum alloy die castings， hoping to provide reference for people who have such a demand.

Keywords： aluminum alloy die casting; stomata; cause

在铝合金压铸件生产中，气体被卷进合金液中所造成的缺陷，直接影响铸件的加工性能以及质量。采用一般铸法制作的铸件，多数都存在因为气体导致的缺陷。有些零件对气密性有较高的要求，而且要求有高温环境，若使用当前常规的压铸件，采用普通生产方式，很难提高产品质量。气孔问题，特别是扁形气孔，在铸件壁中出现。除了对零件的强度造成影响，若工作环境温度上升，也会导致高压气体受热膨胀，零件出现变形或者表面有凸泡的情况。

1 铝合金压铸件产生气孔的主要原因

1.1 精炼除气质量不良

在铝合金压铸件生产过程中，通常，已熔化的铝液浇注温度在610摄氏度到660摄氏度之间，在这个温度下，铝业中溶解很多气体，是以氢气为主，铝合金氢气的溶解度和铝合金的温度有紧密的关系，660摄氏度的液态铝液中大概是每100克0.69立方厘米，在660摄氏度的固态铝合金中大概是每100克0.036立方厘米，这时液态铝液中氢气的含量远远超过固态铝合金。因此，若铝合金处于凝固状态时，就会有很多的氢析出现，通过气泡的形态在铝合金压铸件中存在。铝合金熔炼中进行精炼除气的主要目的是降低铝业中包含的气量，避免在铝合金凝固中许多气体析出而出现气孔。若在铝液中原本就缩减气体的含量，这时凝固中也会降低析出气体量，所以造成的气泡也就明显减少。因此，铝合金精炼是不可或缺的工艺手段，精炼质量有保证，气孔势必不多，反之，精炼质量没有保证，气孔势必不少。而想要确保精炼质量合格，必须要选择质量合格的精炼剂，这种精炼剂是在约660摄氏度能够发生反应形成气泡，这些气泡往往都不是非常剧烈的，而是均匀连续的出现气泡，利用物理吸附作用，这些气泡和铝液完全解除，对铝液中的氢气进行吸附，而且从液面中分离出来。因此，必须要严格控制冒泡时间，不能偏长或者偏短，最好控制在6分钟到8分钟之间。若铝合金冷却达到300摄氏度，在铝合金中氢的溶解度小于每100克0.001立方厘米，这时只是液态时的1/700，该凝固后氢气析出而形成的气孔是相对分散的，针孔非常细小，不会对漏气以及加工表面造成任何影响，人们的肉眼几乎是完全不能看到的。在铝液凝固时由于氢气析出而形成的气泡相当大，很多都在铝业最终凝固的中心部位，尽管也较为分散，但是这些气泡容易泄露，甚至造成工件直接报废。

1.2 排气不良

就铝合金压铸来讲，由于模具的排气通道受阻，模具排气设计结构缺乏科学性和合理性，压铸过程中型腔中的气体不能正常排出，导致在产品的一些固定位置出现气孔[1]。此种因为模具型腔中气体产生的气孔大小不一，气孔中的内壁呈铝和空气氧化的氧化色，不同于氢气析出形成的气孔，相对于空气孔而言，氢气析出气孔内壁较为粗糙，无氧化色，而是灰色的。对于由于排气不顺畅而形成的气孔，需要对模具的排气通道进行合理改造，一旦发现模具排气通道有很多残留铝皮，必须要立即将其清理干净。

1.3 压铸参数不准确造成卷气

在铝合金压铸件生产中选择不合适的压参数，铝液压铸充型速度偏快，导致型腔内气体无法立即稳定的挤出型腔，而与铝液的液流共同卷进到铝液内，由于铝合金表面迅速冷却，包在已凝固的铝合金外壳内，不能排出形成相当大的气孔。该气孔通常在工件表面的下部，与最终汇合位置相比之下，铝液进口相当少，呈现出椭圆状，在最终凝固位置多且大。就此气孔来讲，必须要适当的改变充型速度，确保铝合金液流可以正常推进，不会出现高速卷气的情况。

1.4 产品壁厚偏大

产品形状容易出现壁厚差偏大的情况，铝液最终凝固的部位是壁厚中心，也是很有可能出现气孔的位置，该壁厚位置的气孔是收缩气体与析出气体的一种混合体，不是采用普通的措施就可以避免的。在设计产品形状过程中必须要尽可能确保壁厚均匀，采用空心结构，在模具设计中需要设置冷铁，也可以加快模具的冷却速度。此外，在铝合金压铸件生产中，必须要对厚大位置的过冷量引起注意，调整浇注温度。

1.5 铝合金的压缩

鋁合金和其他材料相同，在凝固过程中出现收缩，铝合金浇筑温度和收缩呈正比，铝合金的浇注温度越低，该收缩就越小，单一的因为体积收缩形成的气孔是在铝合金最终凝固位置出现的，保持不规则形状，甚至出现网状。在产品中，其和凝固中由于氢气析出的气孔都存在，在氢析出气孔的附近出现缩气孔，在气泡附近有伸向外面的网状气体[2]。就该气孔来讲，必须从浇注温度着手，在压铸工艺条件良好的情况下，尽可能减少压铸中的铝液浇注温度。这样不仅能够降低铸件的体积收缩，而且降低缩气孔。若在加热位置多次出现该气孔，可以尝试着设置冷铁，使其最终凝固位置发生变化，以有效解决渗漏的问题。

2 防止铝合金压铸件中出现气孔的有效措施

2.1 熔炼合金要根据工艺操作规程进行，以尽量降低气体的带入

第一，将原材料存放在干燥的环境中，防止雨淋，进而导致铝合金熔化后有大量的氢气。第二，与合金液发生接触的工具，经过预热后进行使用[3]。第三，合理控制熔炼温度。在熔融条件下，温度越低，气体越不容易向合金液扩散，造成含气量降低。并且经过除气处理，时间越短，含气量越少。第四，除气剂必须要经过干燥位置处理才可以使用。

2.2 压铸件的结构要求科学

第一，确保壁厚均匀，防止出现热节。第二，尽可能将零件厚壁位置的孔压出来，进而扩大这个区域的散热范围，也可以通过型芯片与间隙相配合进行排气。第三，对由于结构要求无法避免的热节区，尽量对这个区域的充填条件以及压力的持续时间进行改善，而且加大排气条件。

2.3 正确选择模具土料

所选择的涂料挥发气体较少，挥发温度较低，均匀涂刷，防止涂料挥发的气体进入到合金液内。

2.4 选择适宜的浇注系统以及排气系统

第一，对分型面进行选择时，不仅要考虑零件方便从型腔中取出，而且观察是否方便排气[4]。第二，为了迅速排气，最好选择浇口开设处，不能让合金液流到型腔中，导致排气槽不畅。第三，开设浇口的方向和大小，必须要防止在型腔中合金液出现涡流包气的情况。

2.5 确保铝合金熔炼的精炼除气质量

在铝合金压铸件中为了防止产生气孔，也必须要确保铝合金溶液的精炼除气质量合格，使用优质的精炼剂和除气剂，降低铝液中的含气量，只要看到氧化物，比如：液面泡子以及浮渣等等，必须要迅速清除，避免又一次带入气体进到压铸件内。

3 结束语

总而言之，在铝合金压铸件生产中尽量要避免或者减少气孔的出现，否则就无法保证铝合金压铸件的质量。因此，工作人员在生产过程中必须要依照要求进行，如果发现气孔，应该结合气孔的原因，及时采取相应的處理措施，这样才可以将气孔消除，为提高铝合金铸件质量打下良好的基础。

参考文献：

[1]何仕贤.铝合金压铸件缺陷分析及对策和压铸技术新发展[J].居舍，2018（19）：188.