鋁鑄件常見缺陷及分析(更新版)

　　

【正文】 也難以測出針孔的直徑大小。?？思{說過：“不要竭盡全力去和你的同僚競爭。常在產生應力和熱膨張系數較大的合金冷卻過劇。 缺陷特征：三鑄件壁內氣孔一般呈圓形或橢圓形，具有光滑的表面，一般是發亮的氧化皮，有時呈油黃色。 　?、苋垠w在磁場攪拌裝置中精煉。 　　b)熔煉質量較差的廢料，如由鋸、車、銑等工序下來的碎屑及熔煉扒渣等時，覆蓋劑用量(見表3)。 　　表1 常用熔劑的成分及應用 　　溶劑種類 組分含量，% 　　NaCl KCl MgCl2 Na3AlF6 其它成分 適用的合金 　　覆蓋劑 39 50 CaF2 AlCu系，AlCuMg 系,AlCuSi系AlCuMgZn系 　　 一般鋁合金 　　50 50 一般鋁合金 　　KCl,MgCl280 CaF220 AlMg系AlMgSi系合金 　　31 14 CaF210 CaCL244 AlMg系合金 　　8 67 CaF210,MgF215 AlMg系合金 　　精煉劑 2535 4050 1826 除AlMg系,AlMgSi系以外的其它合金 　　8 67 MgF215,CaF210 AlMg系合金 　　KCl,MgCl260,CaF240 AlMg系AlMgSi系合金 　　42 46 Bacl26 (2號熔劑) AlMg系合金 　　22 56 22 一般鋁合金 　　50 35 15 一般鋁合金 　　40 50 NaF10 一般鋁合金 　　50 35 5 CaF210 一般鋁合金 　　60 CaF220,NaF20 一般鋁合金 　　3645 5055 37 CaF 一般鋁合金 　　Na2SiF63050,C2Cl65070 一般鋁合金 　　 KF10 易拉罐合金 　　從上表中可以看出，有些熔劑組分的含量變化范圍較大，可以根據實際情況來確定。等少量氟鹽，主要起精煉作用，如吸附、溶解Al2O3。 　?、嘀圃旆奖悖簝r格便宜。但是，鋁合金熔煉過程中使用的任何熔劑，必須符合下列條件[]。 　　1 熔劑的作用 　　熔鹽熔劑廣泛地用于原鋁和再生鋁的生產，以提高熔體質量和金屬鋁的回收率[]?！盵1 樓] | Posted: 0216 10:02潮戈級別: 論壇版主精華: 5 發帖: 264威望: 121 點金錢: 1559 RMB貢獻值: 12 點在線時間:38(小時)注冊時間:20020701最后登錄:20060222 鋁合金熔體的熔劑精煉關鍵字：鋁合金 編輯： 日期：20051109 點擊數： 　　因此，在鋁合金熔煉安排和選擇“防”、“排”、“溶”三套工藝措施時，我們必須遵循“以防為主，以排為輔”的工藝原則，但最佳的熔煉或重熔方法，著眼點應仍放在“防”字上。排氣塞安裝的位置和數量，常在金屬型修正時確定。 　　 采用工藝方法進行除氣 　　通常情況下，砂型鑄造也可以采用靜置、多扎出氣孔和加大冒口等方法進行去氣。由于鋁合金中的氣體主要是氫氣，去氣也就是主要去除氫氣。一般應加熱至700℃800℃，保溫2h4h，以去除坩堝所吸附的水分及其它化學物質。它與鋁合金本身特性有關系，也與一系列的外界因素有關。因此，我們在大量生產條件下，為了減少鋁合金熔煉時吸收氫氣，一定要嚴格執行鋁合金熔煉工藝規程，一般鋁合金熔化后保持時間不能超過3h5h，鋁合金熔化溫度也不能過高，一般控制在760℃以下，最高初始熔煉溫度不應超過920℃。然后涂上防護涂料并進行預熱烘干。 　　5． 鋁合金鑄件針孔形成的主要因素 　　綜上所述，針孔是鋁合金鑄件中容易出現的且對鑄件品質造成一定影響的一種鑄造缺陷，氫是造成針孔的主要原因（有的資料介紹，鋁液中所溶解的氣體中80%90%是氫），而氫的主要來源是水蒸氣分解所產生的。 　　在鋁合金熔煉時，周圍空氣中的氫氣含量并不多，氫的最通常的來源是鋁和水蒸氣的反應，而水蒸氣主要來源于爐氣中的水分、設備及工具吸附的水分、一些材料的結晶水與鋁銹Al(OH)2分解出來的水分等，其反應式如下： 　　3H2O(水蒸氣)+2Al=Al2O3+6[H](1) 　　含鎂鋁合金由于還發生下列反應，更容易吸收氫： 　　H2O(水蒸氣)+ Mg=MgO+2[H](2) 　　另外，金屬爐料或回爐料帶入的油污、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應也能生成氫： 　　4mAl+3CmHn=mAl4C3+3n[H] (3) 　　鎂、鈉、鋰可以改變鋁的表面的氧化膜，使活性氫原子容易進入；金屬氟和鈹則能在鋁的表面形成更致密的氧化膜，降低氫向鋁液或鋁合金中擴散的速度，對鋁合金起到保護作用。在鋁合金熔煉過程中，通常接觸的爐氣有：氫氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等，這些氣體主要是由燃料燃燒后產生的，而耐火材料、金屬爐料及熔劑、與氣體接觸的工具等也可以帶入一定量的氣體，如新砌的爐襯、爐子的耐火材料、坩堝等，通常需要使用幾天或幾周的時間，其化學結合的氫才能充分從粘結劑中釋放出來。 　　在一般生產條件下，特別是在厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產生。 　　(3) 綜合性氣孔：它是點狀針孔和網狀針孔的中間型，從低倍組織上看，大針孔較多，但不是圓點狀，而呈多角形。你應該在乎的是，你要比現在的你強。或存在其他冶金缺陷時產生產生原因：1．鑄件結構設計不合理，有尖角，壁的厚薄變化過于懸殊2．砂型(芯)退讓性不良3．鑄型局部過熱4．澆注溫度過高5．自鑄型中取出鑄件過早6．熱處理過熱或過燒，冷卻速度過激防止方法:1．改進鑄件結構設計，避免尖角，壁厚力求均勻，圓滑過渡2．采取增大砂型(芯)退讓性的措施3．保證鑄件各部分同時凝固或順序凝固，改進澆注系統設計4．適當降低澆注溫度5．控制鑄型冷卻出型時間。表面氣孔、氣泡可通過噴砂發現，內部氣孔 氣泡可通過X光透視或機械加工發現氣孔 氣泡在X光底片上呈黑色產生原因：1．澆注合金不平穩，卷入氣體2．型(芯)砂中混入有機雜質(如煤屑、草根 馬糞等)3．鑄型和砂芯通氣不良4．冷鐵表面有縮孔5．澆注系統設計不良防止方法 ：1．正確掌握澆注速度，避免卷入氣體。 缺陷特征：三鑄件壁內氣孔一般呈圓形或橢圓形，具有光滑的表面，一般是發亮的氧化皮，有時呈油黃色。常在產生應力和熱膨張系數較大的合金冷卻過劇。?？思{說過：“不要竭盡全力去和你的同僚競爭。 　　(2) 網狀針孔： 在低倍組織中針孔密集相連成網狀，有少數較大的孔洞，不便清查單位面積上針孔的數目，也難以測出針孔的直徑大小。在氫氣泡形成前達到的過飽和度是氫氣泡形核的數目的函數，而氧化物和其他夾雜物則在起氣泡核心的作用。合金液中氣體能溶解的數量多少，不僅與分子是否容易分解為活性原子有關，還直接與氣體原子類別有關。由圖1可知，氫在液態鋁或鋁合金中的溶液解度很大，而幾乎不溶解于固態鋁（在室溫條件下，﹪以下）。由于鑄件的力學性能取決于多種因素，不僅與針孔等級有關，還與合金的化學成分的波動、鑄 件的凝固速度、熱處理效果、其他缺陷的存在因素有關，所以同一級別的針孔試樣，力學性能將在一個相當大的范圍內波動。 　　熔煉用的工具如澆包、除氣用的鐘罩等，使用前應將表面殘余的金屬、氧化皮等污物清除干凈；鋁鎂合金使用的工具，使用前則要求放在光鹵石等熔劑中洗滌干凈。有人曾做試驗，鋁液存放時間越長，鋁合金內含氣量近似成比例增加。 　　6．預防鋁合金鑄件針孔形成的主要措施 　　由以上分析可知，鋁合金鑄件容易產生針孔缺陷。 　　 新坩堝、新砌爐子、有銹蝕的舊坩堝，使用前應用吹砂其他方法將表面清除干凈，并進行烘爐處理。因鋁合金熔煉時，除氣和精煉兩個工序多合并在一起進行，故在生產實踐中習慣將這兩個工序稱為精煉。具體方法限于篇幅，在此不做過多闡述。如在鑄件肥厚部分設計排氣塞，排氣塞可用導熱性好的銅制作，同時還可以起到加強鑄件冷卻的作用。 　　“溶”：就是要使鋁液中的氫在凝固時能部分地或者全部地固溶在合金組織中，不致在鑄件中形成氣孔。你應該在乎的是，你要比現在的你強。本文介紹熔劑精煉法在鋁合金熔煉中的應用。 　　2 熔劑的分類和選擇 　　2．1熔劑的分類和要求 　　鋁合金熔煉中使用的熔劑種類很多，可分為覆蓋劑(防止熔體氧化燒損及吸氣的熔劑)和精煉劑(除氣、除夾雜物的熔劑)兩大類，不同的鋁合金所用的覆蓋劑和精煉劑不同。 　?、咭羞m當的粘度及流動性。2．2．氟鹽：在氯鹽混合物中加入NaF．Na3A1FCaF2。 　　鋁合金熔煉過程中常用熔劑的成分及作用如表1(47)。 　　表2 覆蓋劑種類及用量 　　爐料及制品 覆蓋劑用量(占投料量的%) 覆蓋劑種類 　　電爐熔煉：一般制品特殊制品 －％－％ 普通粉狀溶劑普通粉狀溶劑 　　煤氣爐熔煉：原鋁錠廢 料 1－2％2－4％ KC1:NaC1 按1:1混合　　KC1:NaC1 按1:1混合 　　注：對高鎂鋁合金，應一律用不含鈉鹽的熔劑進行覆蓋，避免和含鈉的熔劑接觸。 　?、墼跐舶鼉然驙t中用攪拌機精煉，使熔劑機械彌散于熔體中。斷口多呈灰白色或黃色，經x光透視或在機械加工時發現，也可在堿洗、酸洗或陽極化時發現產生原因：1．爐料不清潔，回爐料使用量過多3．合金液中的熔渣未清除干凈4．澆注操作不當，帶入夾渣防止方法：1．爐料應經過吹砂，回爐料的使用量適當降低2．改進澆注系統設計，提高其擋渣能力4．澆注時應當平穩并應注意擋渣5．精煉后澆注前合金液應靜置一定時間 二 氣孔 氣泡 2．熱處理裂紋：由于熱處理過燒或過熱引起，常呈穿晶裂紋。觀山觀水皆得妙，更將何物污靈臺？美國作家威廉這種針孔容易與縮孔、縮松等予以區別開來。因過飽和的氫析出而形成的氫氣泡，來不及上浮排出的，就在凝固過程中形成細小、分散的氣孔，即平常我們所說的針孔（gas porosity）。 　　3． 形成氣孔的氫氣的來源與析出 　　鋁合金中氣孔的產生，是由于鋁合金吸氣而形成的，但氣體分子狀態的氣體一般不能溶解于合金液中，只有當氣體分子分解為活性原子時，才有可能溶解。惰性氣體不能溶于鋁或鋁合金，其他氣體一般與鋁或鋁合金反應形成鋁的化合物，如Al2OAlClAlN、Al4C3等等。對鋁合金鑄件切取性能試樣要求，鑄件允許存在的針孔級別詳見GB94388 　　這里應當指出的是，由于鑄件壁厚效應的影響，即使針孔嚴重程度相同，壁厚大的部位力學性能下降，壁厚小的則較高。新砌的爐子，通常也需要使用幾天或幾周的時間進行烘爐干燥處理，否則耐火材料中含有的水分及化學結合的氫就無法釋放而導致熔煉時形成氣孔。合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長，氫在鋁液中擴散就越充分，鋁液吸氫量就越大，出現針孔的幾率就越大。當帶有砂型的金屬型鑄造時，液體金屬在充填過程中，砂型受到粘結劑分解以及涂料未烘干或金屬型預熱不充分的影響，都會增加型腔內的氣體量，當型腔內的氣體不能充分排出時，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澆不足或冷隔缺陷。并預熱至120℃250℃，涂以防護涂料。 　　 精煉去氣，去除鋁合金中的氣體 　　一般情況下，所謂“去氣”（又叫“除氣”）就是去除合金中的氣體，“精煉”就是指去除合金中的夾雜物。 　　 增加氣體在合金中的溶解度 　　采用快速或高壓下凝固的方法，提高氣體在鋁合金中的溶解度，促進氣體來不及或不能析出，從而達到消除針孔的目的。在一平面上需要設制數個排氣塞時，可用一個排氣環來代替，將它設計在型腔的“氣阻”處，或型腔的大平面上，以便排氣暢通?！霸缺M，氣必除”說的就是這個意思。福克納說過：“不要竭盡全力去和你的同僚競爭。 　　鋁及鋁合金熔體的精煉凈化方法較多，主要有浮游法、熔劑精煉法、熔體過濾法、真空法和聯合法?？傊?，熔劑精煉的除去夾雜物作用主要是通過與熔體中的氧化膜及非金屬夾雜物發生吸附，溶解和化學作用來實現的。 　?、薏粦谢虍a生有害雜質及氣體。 2。對含鎂量低的鋁合金廣泛采用以鈉鉀為基的氯化物精煉劑，含鎂量高的鋁合金為避免鈉脆性則采用不含鈉的以光鹵石為基的精煉熔劑。 　?。鞲采w劑用量 　　a)熔煉質量較好的廢料，如塊狀料、管、片時覆蓋劑用量(見表2)。熔劑裝入感應爐內，借助于感應磁場的攪拌作用使熔劑與熔體充分混合，達到精煉