谈铝合金铸件气孔的形成及预防

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摘 要：纯铝的铸造给铸造业带来了很大的不便，也增加了材料本身的成本，如果在纯铝中加入一些金属的或非金属的元素。既降低了成本，增加了固件强度。因而得到了广泛的应用。例如航空航天，汽车制造，仪表等制造业方面。因为其应用之广，所以作者根据多年的生产实践以及经验总结了铝合金构件在铸造过程中产生孔的原因，并给出了减少气孔的对策，从而达到生产出高质量铝合金铸件的效果。

关键词：铝合金；铸件；气孔；预防措施。

中图分类号：X76 文献标识码：A

1 铝合金铸件在铸造过程中气孔形成的原因分析

针孔是铸造过程中一种常见的气孔形式，对成品的质量和品质带来一定的影响，属于铸造缺陷。这种针孔的形成主要是铸造过程中水蒸气分解产生的氢融入到铸件中产生的。下面就铸造过种中水蒸气的来源及产生因素进行分析：

1.1 在铝合金熔炼和浇注过程中，所使用的原材料及辅助材料中本身含的结晶水或氢氧化铝分解后产生的水分子，用于造型的材料有机或无机的辅助材料带有的水分子，还有涂料因为预热过程的不均匀受热所产生的水分。这些都会在铝合金浇铸过程，因为水蒸气的分解产生大量的氢离子，从而在铸件中产生大量的气孔。涂料中所使用的粘结剂，目的是了为增加涂层的厚度，但同时也增加了发气量。给铸造质量带来了隐患。

1.2 熔炼过种中使用的设备和工具都对气孔的形成有着不同的影响。不同的设备在熔炼过种中对气孔的影响是不同的，新坩埚或者有锈迹腐蚀、污染过的旧坩埚，在使用前都在进行清理干净，吹去灰尘泥砂，同时加到到七百到八百摄氏度，持续加温2-4个小时，为的是除去设备中吸附的水分子或都其他的化学物质，不然的话会因为含有水分在熔炼和浇筑过程中产生水蒸气，从而导致气孔的形成。对于新炉子，一般情况下也需要使用几天或者几星期的时间进行烘干或者干燥处理。不然耐火材料中所含的水分及其化学成份中结合的氢就没有途径可以得到释放，从而导致熔炼过程中形成气孔。

1.3 经过大量的生产实践，我们掌握了一种现象，就是在熔炼过种中，对于熔炼温度的控制及对时间的控制都对制品中的针孔的多少有着相应的关系。氢气溶解到铝合金溶液中是需要一个过程的，由于铝液对氢的吸收是在表面进行的，这种吸收不仅对于铝液表面的分子压力有面，同时也受过程当中的温度及时间有较大的关系，实践表面，铝合金熔化的温度越高、溶化过种的时间越长，溶化后铝液保持的时间越长，氢在铝液中扩散的速度就越快，也扩散的更加充分，铝液吸氢的量就越大，出现气孔的面积就越大。所以最好的办法，就是改善这几方面的条件，减小针孔的形成。

1.4 环境空气的影响。在正常的情况下，环境空气中氢的的含量并不多。但如果空气相对湿度大，例如，在雨季，由于环境空气的温度增加，从而使铝合金制品，熔炼设备及使用的工具的表面都会吸附大量的水分，另外，铝合金液中气体的溶解度也会增加，从面形成季节性气孔。在这种条件下，就得实施有力的预热或者烘干措施，从而减少季节性气孔的产生。

1.5 砂型铸造铸型的影响铸型含水量高，铝合金中含氢量就越高。有人用同炉合金浇入不同含水量的铸型，经测定合金中氢气含量有很大区别：铸型含水量为5%时，铸型中含氢量为1.5ml/100g；铸型含水量为6%时，铸型中含氢量为2.5ml/100g；铸型含水量为8%时，铸型中含氢量为3.0ml/100g。因此砂型铸造铝合金时，最有利的办法就是采用干燥型或都表面干燥型，如果用湿型，其含水量就应该控制在百分之六十以下。这是因为湿型铸造时，由于水分的汽化温度低，当加热到铝液熔化温度时，砂型中会产生大量的气体，随着压力增大，体积发生膨胀，压力大的气体就会进入型腔或型腔中的铝液，导致侵入性气孔的形成。

1.6 对于金属型铸造器来讲，他的型腔内，由于没有退让性和不透气性这些特别，在铝合金填充和浇注过程中，腔内的气体随着铝合鑫的填充而快速被压缩，同时由于腔内温度的升高，被速度压缩的气体温度也极速上升，这样就引起型腔内形成反压力，当这种压力到达一定极限时，金属就有可能逸出内浇品，从而形成大量的金属被氧化，在这个过程中，如果受到刚结晶或都凝固部分的阻挡，就一定会在金属液中形成大量的气孔。所以尽量不要采用金属型铸造器，即使采用，也要在浇铸过种中尽量控制金属液的外流。防止氧化，从而避免大量气孔的形成。

2 对于铝合金铸造件的针孔的形成还是有办法预防的，为了铸造件的优良品质，通过生产实践，我们针对产生针孔的不同的情况一一进行说明。

2.1 认真做好熔炼浇注时的准备工作

2.1.1 严格按工艺规程要求，正确处理好炉料。炉料使用前应用吹砂或其它方法去除炉料表面的锈迹、泥沙等污物，并进行炉料预热，预热温度：350℃-450℃，保持3h以上，严防带入水分和油污等。

2.1.2 坩埚、锭模、熔炼工具，使用前应将表面油污、脏物等清除干净。并预热至120℃-250℃，涂以防护涂料。

2.2 严格按照工艺规程进行加工，在熔炬过程中，要争取做到熔炼快捷迅速，缩短溶液在高的温度下停留的时间。如果溶液各的铝和镁或其他的合金成份熔化后停留的时间过长，一定要用熔剂覆盖住合金的液面，以避免与空气接触，从来吸收空气中的水分。如果生产过程中有意外的情况出现，一定要联系现场的技术人员，采取科学的技术措施。根据QJ1182-87标准，每一炉合金从开始熔化到浇注完成的时间，砂型铸造不得超过4小时；金属型铸造不得超过6小时；压铸不得超过8小时；合金最高温度一般不超过760摄氏度，坩埚底部涂料厚度不得小于６0毫米。

2.3 加强潮湿季节预防措施在雨季或空气潮湿时节铸造铝合金，我们更应加注意采取预防去气防护措施，对熔炼用具、锭模、坩埚、炉料等都要严格按规范进行预热处理，以防带入过多的水分和油污等，引起各类针孔的产生。

2.4 精炼去气，去除铝合金中的气体

一般情况下，所谓“去气”（又叫“除气”）就是去除合金中的气体，“精炼”就是指去除合金中的夹杂物。因铝合金熔炼时，除气和精炼两个工序多合并在一起进行，故在生产实践中习惯将这两个工序称为精炼。由于铝合金中的气体主要是氢气，去气也就是主要去除氢气。目前，为了消除铝合金铸件针孔，最常用的办法是在熔化过程中用氯盐和氯化物除气，用氯气、氮气除气，用真空除气，用超声波除气，过滤除气等方法。

2.5 增加气体在合金中的溶解度

采用快速或高压下凝固的方法，提高气体在铝合金中的溶解度，促进气体来不及或不能析出，从而达到消除针孔的目的。具体方法限于篇幅，在此不做过多阐述。

参考文献

[1]李俊，赵忠兴，王霞.溶质再分配对铝合金铸件气孔形成的影响[J].中国铸造装备与技术，2010-11-30.