壓鑄件氣孔產生的原因和解決鑄件氣孔的方法◆鋁合金壓鑄件缺陷

來源：壓鑄件缺陷作者：ob欧宝彩票app下载

一.鋁合金壓鑄件最常見的缺陷之一：氣孔

氣孔一般表麵比較光滑，呈圓形或橢圓形，有的孤立存在，有的簇集在一起，也有的在壓鑄件內部。

氫氣氣孔

氫氣氣孔微小，形如針狀，且均勻分布，零件表麵加工後才能觀察到。由於壓鑄件壁薄，金屬液凝固速度快，有時氫氣氣孔肉眼難以觀察到。水蒸氣是氫氣最主要的來源，可能來自爐氣、熔煉工具、鋁錠／回收件、油汙染機加工屑和濕精煉劑等。

通常鋁合金壓鑄采用旋轉除氣裝置（見圖４）。氣體源一般使用氬氣、氮氣或氯氣。在金屬液中通入氣體，通過轉子切成大量微小氣泡，由於氣泡內外的濃度差，將氫氣吸入氣泡內，一起排出金屬液外（見圖５）。

卷氣氣孔

卷氣氣孔呈圓形，內部幹淨，表麵比較光滑且具有光澤，卷氣有時單獨存在，有時簇集在一起。圖6和圖7分別為宏觀和掃描電鏡下卷氣氣孔特征。卷氣一般發生在衝頭係統、澆道係統和型腔內。

二.壓鑄件產生氣孔中氣體的來源

合金液析出氣體—a 與原材料有關 b 與熔煉工藝有關
壓鑄過程中卷入氣體-—a 與壓鑄工藝參數有關 b 與模具結構有關
脫模劑分解產生氣體-—a 與塗料本身特性有關 b 與噴塗工藝有關

原材料及熔煉過程產生氣體分析:鋁液中的氣體主要是氫，約占了氣體總量的 85%。熔煉溫度越高，氫在鋁液中溶解度越高，但在固態鋁中溶解度非常低，因此在凝固過程中，氫析出形成氣孔。氫的來源： 1）大氣中水蒸氣，金屬液從潮濕空氣中吸氫。 2）原材料本身含氫量，合金錠表麵潮濕，回爐料髒，油汙。 3）工具、熔劑潮濕。

壓鑄過程產生氣體分析:由於壓室、澆注係統、型腔均與大氣相通，而金屬液是以高壓、高速充填，如果不能實現有序、平穩的流動狀態，金屬液產生渦流，會把氣體卷進去。壓鑄工藝製定需考慮以下問題： 1）金屬液在澆注係統內能否幹淨、平穩地流動，不會產生分離和渦流。 2）有沒有尖角區或死亡區存在？ 3）澆注係統是否有截麵積的變化？ 4）排氣槽、溢流槽位置是否正確？是否夠大？是否會被堵住？氣體能否有效、順暢排出？應用計算機模擬充填過程，就是為了分析以上現象，以作判斷來選擇合理的工藝參數。

塗料產生氣體分析:塗料性能：如發氣量大對鑄件氣孔率有直接影響。噴塗工藝：使用量過多，造成氣體揮發量大，衝頭潤滑劑太多，或被燒焦，都是氣體的來源。

三.壓鑄件氣孔產生原因分析

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610～660℃，在此溫度下，鋁液中溶解有大量的氣體(主要是氫氣)，鋁合金氫氣的溶解度與鋁合金的溫度密切相關，在660℃左右的液態鋁液中約為0.69cm3/100g，而在660℃左右的固態鋁合金中僅為0.036cm3/100g，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，便有大量的氫析出以氣泡的形態存在於鋁合金壓鑄件中。

減少鋁液中的含氣量，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660℃ 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，吸附了鋁液中的氫將其帶出液麵。因此冒泡時間不宜過短，一般要有6～8min的冒泡時間。

當鋁合金冷卻到300℃時，氫在鋁合金中的溶解度僅為0.001cm3/100g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。

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心部，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形成的氣孔時大時小，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?通道上的殘留鋁皮就可以避免。

3.因壓鑄參數不當造成卷氣產生的氣孔

在壓鑄生產中壓鑄參數選擇不當，鋁液壓鑄充型速度過快，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，鋁液進口比最後彙合處少，呈梨形或橢圓狀，在最後凝固處又多又大。對於這種氣孔應調整充型速度，使鋁合金液流平穩推進，不產生高速流動而卷氣。

4.鋁合金的縮氣孔

鋁合金同其它材料一樣，在凝固時產生收縮，鋁合金的澆鑄溫度愈高，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。往往在產品中，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，應從澆鑄溫度著手解決，在壓鑄工藝條件允許的情況下，盡量降低壓鑄時的鋁液澆鑄溫度。這樣可以減少鑄件的體積收縮，減少縮氣孔及縮鬆。如果常在加熱部位出現這種氣孔，可以考慮增加抽芯或冷鐵，使其改變最後凝固部位，解決滲漏缺陷問題。

5.因產品壁厚差過大而引起的氣孔

產品形狀常有壁厚差過大問題，在壁厚中心是鋁液最後凝固的地方，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盡量減少壁厚不均勻，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，要注意厚度大部位的過冷量，適當降低澆注溫度等.

四.防止氣孔缺陷的措施和途徑:

1.保證鋁合金熔煉的精煉除氣質量，合金錠表麵和工具幹燥，回爐料幹淨。選用好的精煉劑、除氣劑，控製熔煉溫度，避免過熱，減少鋁液中的含氣量，進行除氣處理。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.選擇良好的脫模劑和噴塗工藝，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.保證模具排氣槽、溢流槽位置正確，順序填充有利於型腔氣體排出,排氣通暢不堵死，排氣順暢，保證模具中的氣體完全排出，尤其是在鋁液最後聚合處排氣通道必須通暢。直澆道和橫澆道有足夠的長度（>50mm），以利於合金液平穩流動和氣體有機會排出。可改變澆口厚度、澆口方向、在形成氣孔的位置設置溢流槽、排氣槽。溢流品截麵積總和不能小於內澆口截麵積總和的 60%，否則排渣效果差。
4.選擇性能好的塗料及控製噴塗量。
5.調整好壓鑄件參數，特別是壓射速度,控製好澆鑄溫度，充型速度不可過快，實現有序、平穩的流動狀態，防止產生分離和渦流形成卷氣。
6.產品設計和模具設計中應注意抽芯和冷卻的使用，盡量減少壁厚差過大。
7.對常在固定部位出現的氣孔，應從模具和設計上改善，有沒有尖角區或死亡區，澆注係統是否有截麵積的變化，應用計算機模擬充填過程，判斷來選擇合理的工藝參數