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鋁合金鑄件中影響氣孔形成的主要因素

作者: admin發(fā)布時(shí)間: 2019-10-16點(diǎn)擊次數(shù): 839

氣孔是鋁合金鑄件中容易出現(xiàn)的且對(duì)鑄件品質(zhì)造成一定影響的一種鑄造缺陷，氫是造成氣孔的主要原因（有的資料介紹，鋁液中所溶解的氣體中80%-90%是氫），而氫的主要來(lái)源是水蒸氣分解所產(chǎn)生的。因此，鋁合金在熔煉過(guò)程中造成水蒸氣產(chǎn)生的原因，也就是直接影響氣孔形成的主要因素。影響氣孔形成的主要因素有：

1 氣候的影響

一般情況下，周圍空氣中的氫氣含量并不多，但空氣中如果相對(duì)濕度大，則會(huì)增加合金液中氣體的溶解度，形成季節(jié)性氣孔，如在雨季，由于空氣濕度大，鋁合金熔煉時(shí)氣孔產(chǎn)生的現(xiàn)象就嚴(yán)重些。當(dāng)然，空氣濕度大時(shí)，鋁合金錠 、熔煉設(shè)備、工具等也會(huì)因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量，因此更應(yīng)注意采取有力預(yù)熱烘干防護(hù)措施，以減少氣孔的產(chǎn)生。

2 金屬型鑄造型腔的影響

由于金屬型鑄件沒(méi)有退讓性和無(wú)透氣性等特點(diǎn)，金屬型在充填和澆注過(guò)程中，腔內(nèi)的氣體一方面隨著鋁液金屬的充填被壓縮；另一方面又被迅速?gòu)?qiáng)烈加熱，引起壓力升高，結(jié)果造成充型反壓力，阻礙鋁液金屬充填型腔，當(dāng)壓力超過(guò)一定極限時(shí)，氣體就可能沖破金屬液流束的表層，通過(guò)內(nèi)澆口向外逸出，破壞金屬液連續(xù)流動(dòng)，并造成強(qiáng)烈氧化，在氣體穿越金屬液時(shí)，如果受到初晶或凝固層的阻擋，便會(huì)留在金屬液中形成氣孔。當(dāng)帶有砂型的金屬型鑄造時(shí)，液體金屬在充填過(guò)程中，砂型受到粘結(jié)劑分解以及涂料未烘干或金屬型預(yù)熱不充分的影響，都會(huì)增加型腔內(nèi)的氣體量，當(dāng)型腔內(nèi)的氣體不能充分排出時(shí)，氣體便滯留于鑄件形成氣孔，而部分殘留氣體則富集于鑄型壁與金屬液之間形成“氣阻”，這些氣阻則使鑄件出現(xiàn)澆不足或冷隔缺陷。

3 熔化操作的影響

鋁合金熔煉時(shí)，由于氫氣溶解到鋁液中需要一個(gè)過(guò)程，因此加強(qiáng)熔煉過(guò)程的控制，對(duì)控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的。生產(chǎn)實(shí)踐表明，鋁液吸氫是在表面進(jìn)行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關(guān)，還與合金熔煉溫度、熔煉時(shí)間等有較大的關(guān)系。合金熔化溫度越高，熔化時(shí)間和熔化后鋁液保持時(shí)間越長(zhǎng)，氫在鋁液中擴(kuò)散就越充分，鋁液吸氫量就越大，出現(xiàn)氣孔的幾率就越大。有人曾做試驗(yàn)，鋁液存放時(shí)間越長(zhǎng)，鋁合金內(nèi)含氣量近似成比例增加。因此，我們?cè)诖罅可a(chǎn)條件下，為了減少鋁合金熔煉時(shí)吸收氫氣，一定要嚴(yán)格執(zhí)行鋁合金熔煉工藝規(guī)程，一般鋁合金熔化后保持時(shí)間不能超過(guò)3h-5h，鋁合金熔化溫度也不能過(guò)高，一般控制在760℃以下，最高初始熔煉溫度不應(yīng)超過(guò)920℃。

4 砂型鑄造鑄型的影響

鑄型含水量高，鋁合金中含氫量就越高。有人用同爐合金澆入不同含水量的鑄件，經(jīng)測(cè)定合金中氫氣含量有很大區(qū)別：鑄型含水量為5%時(shí)，鑄型中含氫量為15ml/100g；鑄型含水量為6%時(shí)，鑄型中含氫量為25ml/100g；鑄型含水量為8%時(shí)，鑄型中含氫量為30ml/100g。因此砂型鑄造鋁合金時(shí)，最好采用干燥或表面干燥型，如用濕型，含水量應(yīng)控制在6%以下。這是因?yàn)闈裥丸T造時(shí)，由于水分的汽化溫度低，當(dāng)加熱到鋁液熔化溫度時(shí)，砂型中會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，隨著壓力增大，體積發(fā)生膨脹，壓力大的氣體就會(huì)進(jìn)入型腔或型腔中的鋁液，導(dǎo)致侵入性氣孔的形成。

5 原材料、輔助材料的影響

在鋁合金熔煉澆注過(guò)程中，所使用的原材料、輔助材料、一些材料中的結(jié)晶水和鋁銹AL（OH）2分解會(huì)產(chǎn)生水分，造型材料中有多種有機(jī)和無(wú)機(jī)輔料帶有的水分，鑄型材料中的輔料、涂料等因?yàn)轭A(yù)熱不良含有的水分等等，在鋁合金熔煉澆注時(shí)，會(huì)因水蒸氣的分解而產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體都有可能導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔。涂料中粘結(jié)劑，雖然可以增加涂層厚度，但也相應(yīng)增大了發(fā)氣量。

6 熔煉設(shè)備及工具的影響

經(jīng)過(guò)不同熔煉而形成的熔化鋁合金鑄件，鋁合金的吸氣量和形成氣孔的程度是不同的。新坩堝及有銹蝕、污物的舊坩堝，使用前應(yīng)吹砂或用其他方法清除干凈，并加熱至700℃-800℃，保溫2h-4 h，以去除坩堝所吸附的水分和其它化學(xué)物質(zhì)，否則會(huì)因含有水分而在熔煉澆注時(shí)產(chǎn)生水蒸氣而導(dǎo)致形成氣孔。新砌的爐子，通常也需要使用幾天或幾周的時(shí)間進(jìn)行烘爐干燥處理，否則耐火材料中含有的水分及化學(xué)結(jié)合的氫就無(wú)法釋放而導(dǎo)致熔煉時(shí)形成氣孔。