鋁合金含氣泡怎麼樣處理？

鋁合金含氣泡怎麼樣處理？

鋁鎂合金密度小、強度高、耐蝕性好，且資源豐富，是工業上應用較廣的有色合金，尤其在汽車、航空領域有取代其它合金的趨勢。在生產中，因空氣的濕度、型砂水分、爐料等條件的綜合影響，常產生鑄件針孔度超標嚴重，氣密性差，強度和耐蝕性等均不同程度的降低。因此針孔是鋁鎂合金砂型鑄造中急需解決的技術難題。作者從減少針孔、滿足用戶要求出發，分析其形成的原因，找出了解決問題的對策並成功地指導了我廠軍、民品系列鑄鋁件的生產。

1針孔的特征及形成機理

1.1針孔的特征

針孔缺陷具有流行性，在同爐次鑄件中，都有相同或相似的組織缺陷。針孔的尺寸特征是孔洞小，孔徑約在1mm以內；形狀為圓球狀或蒼蠅腳形。在鑄件的厚大部位極易出現呈彌散性分布的小孔洞，從斷面上觀察，孔洞特征多是乳白色的小凹點。

12針孔的形成機理

鋁鎂合金鑄件中的氣體主要是氧、氮、氫3種氣體，它們在一定的條件下，很可能以分子態的單質或復合氣體存在於鑄件中，成為氣體雜質－氣泡，因此氣泡是形成鋁鎂合金針孔的根本原因。

鋁鎂合金液澆入砂型，型腔內合金液溫度降至凝固溫度時，氫、氮在合金液中的溶解度會隨溫度的降低而突然變小，使原來溶解於合金液中的氣體析出而產生針孔。鋁鎂合金液中氫氣泡不能自發形核，合金液中的主要夾雜物al2o3可作為氫氣泡核的基底，會促使鋁鎂合金鑄件產生針孔。

2對策

2.1工藝措施

鋁鎂合金液中總含氣量應控制在鑄件不產生析出氣孔時的臨界含氣量以內。采用濕型、凝固時間為6～8min時，合金液的含氣量應控制在1.177×106以內，這是控制鋁鎂合金鑄件不產生針孔的基本條件。

因底注、緩流、濾渣及開放式澆注系統具有清潔合金等多重作用，所以工藝上采用緩流澆口杯，適當高度的直澆道。橫澆道采用過橋、鋼絲濾網、鋼絲棉濾網和集渣包等配合使用。內澆道做成扁平狀。

從我廠的生產實際得知，隨著鑄件厚度的增大，鑄件密度下降，針孔產生的概率隨之增加。因此在鑄件厚大部位放置冷鐵並設置頂冒口，可以獲得致密的鑄件，防止針孔產生。

直澆道高度為100mm時，由於鋁鎂合金液靜壓力的作用，鑄件的致密度最好，這時出現針孔的概率相對較低。當直澆道的高度為150～200mm時，由於鋁鎂合金液靜壓力增加不大，而熱解產物相對較多，致使出現針孔的概率有所增加。當直澆道的高度>200mm時，出現針孔的概率大幅度提高，針孔缺陷十分嚴重。因此，設計直澆道時其高度控制在100mm為宜。

隨著澆注溫度的提高，一方面鋁鎂合金液吸氣嚴重，精煉困難；另一方面砂型冷卻速度較慢，合金液傾向於糊狀凝固，冒口補縮困難，容易產生收縮氣孔和縮松。因此，隨著澆注溫度的提高出現針孔、縮松的概率越大。所以鋁鎂合金的澆注溫度在720～740℃為宜，薄壁件適當提高其澆注溫度,但不應超過780℃。

2.2操作方法

根據空氣濕度的變化，對型、芯砂的含水量進行適當的調整和控制，芯子需烘干後使用。型、芯砂不准含有草根、油脂等雜質。南方春、夏季濕度大，因此造型、熔化場地應盡量保持干燥。

造型和制芯時不宜舂砂過實，而且盡量多插排氣孔，保證型(芯)有足夠的干濕強度、好的透氣性和退讓性，以免因掉砂而使鑄件產生夾雜缺陷。

水分、油脂、鐵銹、鋁銹等含氫材料，不允許隨爐料進入熔爐或隨合金液進入型腔以防止產生新氣源，應視具體情況采取相應的措施來克服爐料的污染。

控制新舊爐料的配比及熔化溫度和時間。精煉劑、變質劑等入爐材料應經過烘干，嚴格脫水。

坩埚、澆包等熔化工具使用前，應噴專用塗料並烘干除去結晶水，不允許鐵質工具直接與鋁鎂合金液接觸，以免產生新氣源。

鋁鎂合金液變質前須進行精煉，精煉劑的配比應根據材質、鑄件的結構特點及鑄造工藝的具體情況綜合考慮，精煉劑的用量要充分，過少時除氣不徹底。精煉後應除渣並在高溫下靜置15min左右，使氣體充分排出。根據材質及工藝特點正確選擇並使用變質劑，經過變質後的合金液須在高溫下靜置15min左右，以便使合金液達到較好的變質效果並使晶核充分細化。特別要注意變質後的合金液澆注前的放置時間一般不宜超過45min，以保證變質的有效性。

因鋁鎂合金液氧化膜，特別是精煉後合金液表面形成的氧化膜具有阻礙氣體侵入液體內的作用，熔化、攪拌乃至澆注時應盡量減少破壞氧化膜，以免鋁鎂合金液從空氣中吸入氣體。

澆注時澆包應盡量靠近澆口杯，距離50mm為宜，充型應平穩而不斷流。液流不能直接沖刷澆口杯根部,，需經過濾網、緩沖堤而平穩地進入直澆道。澆注過程中澆口杯應保持充滿並防止液體擾動，澆注速度應稍慢且保持勻速為好，防止急流而產生二次氧化夾雜物。這樣，能有效地防止針孔的產生。

3結論

(1)采用正確的鑄造工藝，嚴格控制造型、熔化等操作方法是解決針孔缺陷的有效途徑。

(2)爐料和輔料的含水量、熔化溫度和時間、有效的精煉和變質處理是控制鋁鎂合金針孔度超標與否的關鍵因素。

(3)采用合理的緩流澆口杯和直澆道高度、過橋式橫澆道、鋼絲濾網、鋼絲棉濾網和集渣包是解決針孔缺陷的有效途徑。

(4)合理地使用冷鐵、冒口，解決了因鑄件壁厚差異對針孔產生的負面影響，確定順序凝固工藝方案是減少針孔的有效手段。

鋁鎂合金密度小、強度高、耐蝕性好，且資源豐富，是工業上應用較廣的有色合金，尤其在汽車、航空領域有取代其它合金的趨勢。在生產中，因空氣的濕度、型砂水分、爐料等條件的綜合影響，常產生鑄件針孔度超標嚴重，氣密性差，強度和耐蝕性等均不同程度的降低。因此針孔是鋁鎂合金砂型鑄造中急需解決的技術難題。作者從減少針孔、滿足用戶要求出發，分析其形成的原因，找出了解決問題的對策並成功地指導了我廠軍、民品系列鑄鋁件的生產。

1針孔的特征及形成機理

1.1針孔的特征

針孔缺陷具有流行性，在同爐次鑄件中，都有相同或相似的組織缺陷。針孔的尺寸特征是孔洞小，孔徑約在1mm以內；形狀為圓球狀或蒼蠅腳形。在鑄件的厚大部位極易出現呈彌散性分布的小孔洞，從斷面上觀察，孔洞特征多是乳白色的小凹點。

12針孔的形成機理

鋁鎂合金鑄件中的氣體主要是氧、氮、氫3種氣體，它們在一定的條件下，很可能以分子態的單質或復合氣體存在於鑄件中，成為氣體雜質－氣泡，因此氣泡是形成鋁鎂合金針孔的根本原因。

鋁鎂合金液澆入砂型，型腔內合金液溫度降至凝固溫度時，氫、氮在合金液中的溶解度會隨溫度的降低而突然變小，使原來溶解於合金液中的氣體析出而產生針孔。鋁鎂合金液中氫氣泡不能自發形核，合金液中的主要夾雜物al2o3可作為氫氣泡核的基底，會促使鋁鎂合金鑄件產生針孔。

2對策

2.1工藝措施

鋁鎂合金液中總含氣量應控制在鑄件不產生析出氣孔時的臨界含氣量以內。采用濕型、凝固時間為6～8min時，合金液的含氣量應控制在1.177×106以內，這是控制鋁鎂合金鑄件不產生針孔的基本條件。

因底注、緩流、濾渣及開放式澆注系統具有清潔合金等多重作用，所以工藝上采用緩流澆口杯，適當高度的直澆道。橫澆道采用過橋、鋼絲濾網、鋼絲棉濾網和集渣包等配合使用。內澆道做成扁平狀。

從我廠的生產實際得知，隨著鑄件厚度的增大，鑄件密度下降，針孔產生的概率隨之增加。因此在鑄件厚大部位放置冷鐵並設置頂冒口，可以獲得致密的鑄件，防止針孔產生。

直澆道高度為100mm時，由於鋁鎂合金液靜壓力的作用，鑄件的致密度最好，這時出現針孔的概率相對較低。當直澆道的高度為150～200mm時，由於鋁鎂合金液靜壓力增加不大，而熱解產物相對較多，致使出現針孔的概率有所增加。當直澆道的高度>200mm時，出現針孔的概率大幅度提高，針孔缺陷十分嚴重。因此，設計直澆道時其高度控制在100mm為宜。

隨著澆注溫度的提高，一方面鋁鎂合金液吸氣嚴重，精煉困難；另一方面砂型冷卻速度較慢，合金液傾向於糊狀凝固，冒口補縮困難，容易產生收縮氣孔和縮松。因此，隨著澆注溫度的提高出現針孔、縮松的概率越大。所以鋁鎂合金的澆注溫度在720～740℃為宜，薄壁件適當提高其澆注溫度,但不應超過780℃。

2.2操作方法

根據空氣濕度的變化，對型、芯砂的含水量進行適當的調整和控制，芯子需烘干後使用。型、芯砂不准含有草根、油脂等雜質。南方春、夏季濕度大，因此造型、熔化場地應盡量保持干燥。

造型和制芯時不宜舂砂過實，而且盡量多插排氣孔，保證型(芯)有足夠的干濕強度、好的透氣性和退讓性，以免因掉砂而使鑄件產生夾雜缺陷。

水分、油脂、鐵銹、鋁銹等含氫材料，不允許隨爐料進入熔爐或隨合金液進入型腔以防止產生新氣源，應視具體情況采取相應的措施來克服爐料的污染。

控制新舊爐料的配比及熔化溫度和時間。精煉劑、變質劑等入爐材料應經過烘干，嚴格脫水。

坩埚、澆包等熔化工具使用前，應噴專用塗料並烘干除去結晶水，不允許鐵質工具直接與鋁鎂合金液接觸，以免產生新氣源。

鋁鎂合金液變質前須進行精煉，精煉劑的配比應根據材質、鑄件的結構特點及鑄造工藝的具體情況綜合考慮，精煉劑的用量要充分，過少時除氣不徹底。精煉後應除渣並在高溫下靜置15min左右，使氣體充分排出。根據材質及工藝特點正確選擇並使用變質劑，經過變質後的合金液須在高溫下靜置15min左右，以便使合金液達到較好的變質效果並使晶核充分細化。特別要注意變質後的合金液澆注前的放置時間一般不宜超過45min，以保證變質的有效性。

因鋁鎂合金液氧化膜，特別是精煉後合金液表面形成的氧化膜具有阻礙氣體侵入液體內的作用，熔化、攪拌乃至澆注時應盡量減少破壞氧化膜，以免鋁鎂合金液從空氣中吸入氣體。

澆注時澆包應盡量靠近澆口杯，距離50mm為宜，充型應平穩而不斷流。液流不能直接沖刷澆口杯根部,，需經過濾網、緩沖堤而平穩地進入直澆道。澆注過程中澆口杯應保持充滿並防止液體擾動，澆注速度應稍慢且保持勻速為好，防止急流而產生二次氧化夾雜物。這樣，能有效地防止針孔的產生。

3結論

(1)采用正確的鑄造工藝，嚴格控制造型、熔化等操作方法是解決針孔缺陷的有效途徑。

(2)爐料和輔料的含水量、熔化溫度和時間、有效的精煉和變質處理是控制鋁鎂合金針孔度超標與否的關鍵因素。

(3)采用合理的緩流澆口杯和直澆道高度、過橋式橫澆道、鋼絲濾網、鋼絲棉濾網和集渣包是解決針孔缺陷的有效途徑。

(4)合理地使用冷鐵、冒口，解決了因鑄件壁厚差異對針孔產生的負面影響，確定順序凝固工藝方案是減少針孔的有效手段。

鋁鎂合金密度小、強度高、耐蝕性好，且資源豐富，是工業上應用較廣的有色合金，尤其在汽車、航空領域有取代其它合金的趨勢。在生產中，因空氣的濕度、型砂水分、爐料等條件的綜合影響，常產生鑄件針孔度超標嚴重，氣密性差，強度和耐蝕性等均不同程度的降低。因此針孔是鋁鎂合金砂型鑄造中急需解決的技術難題。作者從減少針孔、滿足用戶要求出發，分析其形成的原因，找出了解決問題的對策並成功地指導了我廠軍、民品系列鑄鋁件的生產。

1針孔的特征及形成機理

1.1針孔的特征

針孔缺陷具有流行性，在同爐次鑄件中，都有相同或相似的組織缺陷。針孔的尺寸特征是孔洞小，孔徑約在1mm以內；形狀為圓球狀或蒼蠅腳形。在鑄件的厚大部位極易出現呈彌散性分布的小孔洞，從斷面上觀察，孔洞特征多是乳

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