[铝合金] 从熔炼工艺谈铝合金压铸件气孔缺陷成因及措施

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1. 概述
   铝合金压铸件质轻,强度高,工艺性好,更由于零件的加工周期短,所以铝合金现在越来越多地用于零件成型。现就压铸铝合金的熔化工艺与压铸件气孔问题的关系作一些探讨。


2.铝合金的熔炼


2.1铝与氢的关系
   铝合金在液态时有吸收气体的倾向,所吸收的气体主要来源于两个方面,一方面是先天性的铝材中所含有的气体,另一方面是后天性的,是在用不同熔化方法所吸收的炉气,和从周围环境潮湿空气中,炉料上粘附的水分和油污以及未烘干的除气剂、熔炼中所吸收的水分。由试验研究表明,铝合金吸收气体中含量最多的为氢气,所以氢气是除气的主要对象。
   铝合金中氢的溶解量随铝液的加热温度的升高而增加,从 600℃左右开始吸收氢气,至 750℃是吸气量逐渐增加,如表 1 所示,所以一般控制铝液温度不应超过 750℃,以免吸收大量氢气。氢气溶解于粘液中与铝成为”液相体”,在凝固时氢不溶解于铝而逸出,但因铸件表皮先行凝固,氢无法逸出,因而留在铸件中,形成气孔。



2.2除气剂
   除气剂的目的是去除铝合金溶液内吸收的氢气,防止铸件内部产生气孔,并使结晶变细。除气剂可分为固体除气剂和气体除气剂两种。固体除气剂有  ZnCl2、MnCl2、AlCl3等,气体除气剂有氯气和氮气等。


2.3铝合金氧化
   铝氧化时生成氧化铝,它会强烈地吸收氢气进入铝液中,同时铝及其合金溶液受氧化铝玷污使其性能剧烈恶化。氧化铝不溶于铝液中,但它会使合金流动性降低,使铸件形成气孔、裂纹和斑疤的倾向,从而降低了铸件的机械性能和加工性能。
为取得较纯的铝合金的必要条件,首先是使用干燥无污垢的炉料。金属表面的水分和锈蚀生成物是合金受氧化而玷污的首要原因。熔炼时,铝合金的氧化是与炉内气氛的相互作用而发生的,合金液的温度越高,氧化程度越剧烈。因此好的熔化条件,不使合金液过热时防止铝合金氧化的一个重要内容。


2.4铝合金的熔炼
①熔炼时铝液温度不应超过 750℃;
②铝锭与回炉料应为同一牌号;
③铝液必须经过除渣除气后才可浇注
④精炼后铝合金应在 2 小时内浇注完毕,如停留过久,需作快速分析,合格后再作第二次除气处理后才可浇注。铸铝合金停留时间不宜超过4 小时,每超过 2 小时,需作第二次除气处理。


3.针对熔炼所做的改善


3.1熔炼温度
   为使铝合金溶液不吸收大量氢气,故将熔炼温度控制在 720±20℃。


3.2原材料

   由于金属表面的水分和锈蚀生成物是合金受氧化而玷污的首要原因,因此为取得较纯的铝合金,铝锭必须干燥无污垢。并为了降低回炉料对铝液质量的影响,故我司只添加余料柄作为回炉料。







3.3除气、除渣

   从熔炼炉中出来的铝液需经过除气、除渣后方可转运至机台进行生产。我司采用浮游法通氮精炼,加入精炼剂旋转除气,利用氮气泡吸附铝液中的氧化铝夹杂物并带至铝液表面后人工去除。



4.改善前后效果对比
   经过实施上述改善措施后,我司为宝马公司所提供的变速器盖和链轮室盖的机加合格率从50%提升至 80%,效果显著,极大的降低了报废率,节约了大量生产成本。

   改善前后气孔对比。

5.结论
铝合金压铸件的气孔缺陷是由于铸铝合金在熔炼时吸收了气体所致,因此预防措施可从熔炼工艺上解决:
1)炉料应放置在干燥的场所,避免日晒雨淋而受潮,以免熔化时氢气含量增加;
2)与铝液接触的工具必须涂上涂料并预热;
3)熔炼时,应严格控制铝液温度,以不超过750℃为界限,铝液温度越高,氢气吸入量越多。经除气精炼后的铝液在转运包的停留时间越长,含气量增加越快;
4)除气剂应充分干燥。
综上所述,在做好熔炼工艺管控的前提下,即可获得优质、少气孔的压铸件。


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