鋁鑄件常見缺陷及分析(留存版)

　　

【正文】 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(tǒng)設計4．適當降低澆注溫度5．控制鑄型冷卻出型時間。 　　(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。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。 　　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(xiàn)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。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(zhí)行鋁合金熔煉工藝規(guī)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℃。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。 　　 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。 　　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。 　　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[]。 　　⑧制造方便：價格便宜。 　　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。 　　④熔體在磁場攪拌裝置中精煉。首先在澆包內放入一包熔劑，然后注入熔體，并充分攪拌，以增加二者的接觸面積。 　　3鋁合金熔煉中常用熔劑 　　熔劑精煉法對排出非金屬夾雜物有很好的效果，但是清除熔體中非金屬夾雜物的凈化程度，除與熔劑的物理、化學性能有關外，在很大程度上還取決于精煉工藝條件，如熔劑的用量，熔劑與熔體的接觸時間、接觸面積、攪拌情況、溫度等。 　　④不應與金屬及爐襯起化學作用，如果與金屬起作用時，應只能產生不溶于金屬的惰性氣體，且熔劑應不溶于熔體金屬中。鋁極易與氧生成A1202或次氧化鋁(Al2O及A10)．同時也極易吸收氣體（H）其含量占鋁熔體中氣體總量的70—90％，而鑄造鋁合金中的主要缺陷——氣孔和夾渣，就是由于殘留在合金中的氣體和氧化物等固體顆粒造成的。 　　“防”：就是要防止水分及各種污物進入坩堝或熔爐中。采用氯鹽和氯化物除氣劑除氣時，要用鐘罩將除氣劑壓入坩堝底部100mm，沿坩堝直徑1/3處（距坩堝內壁）的圓周勻速移動。按QJ16975要求的I類鑄件，只允許使用一級回爐料，Ⅱ、Ⅲ類鑄件允許使用二級回爐料，但Ⅱ類鑄件回爐料的總量不允許超過70%，三級回爐料不允許用于基本產品的生產。 　　 熔化操作的影響 　　鋁合金熔煉時，由于氫氣溶解到鋁液中需要一個過程，因此加強熔煉過程的控制，對控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的。為此，在鋁合金鑄件生產實踐中，加強對氣孔等級對力學性能的影響研究，通過控制針孔等級來保證鋁合金鑄件品質是非常重要的。這是因為在一般鑄造生產條件下，鑄件具有寬的凝固溫度范圍，使鋁合金容易形成發(fā)達的樹枝狀結晶。針孔（gas porosity/pinhole），通常是指鑄件中小于1mm的析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個斷面上，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位。 1．鑄造裂紋。 　　②熔體在感應爐內精煉。 　　3．1常用熔劑 　　為精煉鋁合金熔體，人們已研制出上百種熔劑，以鈉、鉀為基的氯化物熔劑應用最廣。 　　⑤吸濕性要小，蒸發(fā)壓要低。因此，要獲得高質量的熔體，不僅要選擇正確合理的熔煉工藝，而且熔體的精煉凈化處理也是很重要的。 　　“排”：就是要排除鋁液中的氧化夾雜和氫氣，因為只有有效去除懸浮在鋁液中的彌散狀的夾雜物（主要是Al2O3），才能防止鋁液增氫，消除去氫障礙，從而獲得純凈的鋁液，澆出合格的鑄件。為了不使鋁液大量噴濺，除氣劑可分批加入，除氣結束除渣，并按表6規(guī)定的時間進行靜置。 　　 坩堝、錠模、熔煉工具，使用前應將表面油污、臟物等清除干凈。生產實踐表明，鋁液吸氫是在表面進行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關，還與合金熔煉溫度、熔煉時間等有較大的關系。針孔等級評定，低倍檢驗按GB1085189進行，當有爭議時按表2規(guī)定執(zhí)行；X射線照相按GB1134689鋁合金鑄件針孔分級標準執(zhí)行，該標準選用目前工業(yè)生產中常用的兩種合金ZL101（AlSiMg系）和ZL201（AlCuMn系）, 并在T4狀態(tài)測定бb和σ5的試驗結果表明（ZL101TZL201ST4各種針孔試樣的力學性能分別見表表4）：鑄件力學性能與針孔等級之間是線性相關關系，隨著針孔等級級別增加，力學性能逐步下降；針孔等級每增加一級，力學性бb下降3%左右，σ5下降 5%左右。在凝固后期，樹枝狀結晶間隙部分的殘留鋁液可能相互隔絕，分別存在于近似封閉的小小空間之中，由于它們受到外界大氣壓力和合金液體的靜壓作用較小，當殘留鋁液進一步冷卻收縮時能形成一定程度的真空（即補縮通道被阻塞），從而使合金中過飽和的氫氣析出而形成針孔。根據鋁合金析出性氣孔的分布和形狀特征，針孔又可以分為三類①，即： 　　(1) 點狀針孔：在低倍組織中針孔呈圓點狀，針孔輪廓清晰且互不連續(xù)，能數(shù)出每平方厘米面積上針孔的數(shù)目，并能測得出其直徑。沿晶界發(fā)展，常伴有偏析，是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較大的合金和形狀較復雜的鑄件容易出現(xiàn) 缺陷特征：鋁鑄件縮松一般產生在內澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉接處和具有大平面的薄壁處。 這就是我們在生產中常常有人納悶干燥的季節(jié)總比多雨潮濕的時節(jié)鋁合金鑄件針孔缺陷少些的原因。不同溫度下活性氫原子在鋁液或鋁合金中的溶解度見表1。 　　 氣候的影響 　　一般情況下，周圍空氣中的氫氣含量并不多，但空氣中如果相對濕度大，則會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，鋁合金熔煉時針孔產生的現(xiàn)象就嚴重些。 　　 認真做好熔煉澆注時的準備工作 　　 嚴格按工藝規(guī)程要求，正確處理好爐料。 　　目前，為了消除鋁合金鑄件針孔，最常用的辦法是在熔化過程中用氯鹽和氯化物除氣，用氯氣、氮氣除氣，用真空除氣，用超聲波除氣，過濾除氣等方法。 　　 　　以上分析了鋁合金鑄件氣孔形成的主要因素，并針對性地論述了一系列相應的預防措施，目的就是要在鑄件中防止生成氣孔和夾雜，獲得優(yōu)良品質的鑄件。 本文介紹了熔劑精煉在鋁合金熔體凈化過程中的作用，熔劑的分類和要求，常用熔劑的組成，適用范圍及使用方法等。 　　②比重應小于鋁合金的比重。這是因為：a)氟鹽可與鋁熔體發(fā)生化學反應生成氣態(tài)的A1F，、SiF4，、BF3,等，它們以機械作用促使氧化膜與鋁熔體分離，并將氧化膜擠破，推入熔劑中； b)在發(fā)生上述反應的界面上產生的電流亦使氧化膜受“沖刷”而破碎。 　　表4 精煉劑用量 　　合金及制品 熔煉爐 靜置爐 　　高鎂合金 2號熔劑56kg/t 2號熔劑56kg/t 　　特殊制品除高鎂合金 普通熔劑56kg/t 普通熔劑67kg/t 　　LT6LT6LGLGLGLG4 出爐時用普通熔劑、疊熔劑壩 　　其它合金 普通熔劑56kg/t 　　注： 　　①在潮濕地區(qū)和潮濕季節(jié)， 熔劑用量應有所增加 　　②對大規(guī)格的圓錠，其熔劑用量也應適當增加。2．型(芯)砂中不得混入有機雜質以減少造型材料的發(fā)氣量3．改善(芯)砂的排氣能力4．正確選用及處理冷鐵5．改進澆注系統(tǒng)設計三 縮松”[樓 主] | Posted: 0216 10:02潮戈級別: 論壇版主精華: 5 發(fā)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 鋁合金鑄件氣孔與預防關鍵字：鋁合金 編輯： 日期：20051014 點擊數(shù)： 在相對濕度大的氣氛中溶煉和澆注鋁合金，鑄件中的針孔尤其嚴重。形成氫化物的元素，如鈣、鈦、鋰、銫等金屬均能強烈地擴大氫在鋁液中的溶解度。如果預熱不良，表面吸咐的水分，會在熔煉澆注過程因加熱形成水蒸氣而產生大量的氣體，導致鑄件針孔的形成。為了避免或減少鋁合金在熔煉時產生針孔，保證鋁合金鑄件具有優(yōu)良品質，可針對性地采取適當?shù)念A防措施予以預防。目前去氣的主要辦法是在鋁合金中通過精煉除氣劑制造大量的氣體（氣泡中的氣體可能是鋁液內部經化學反應產生的，也可能性是經由部分精煉除氣劑加入直接帶入的），利用分壓原理，讓溶解于鋁液中的氫原子向氣泡擴散（此時氣泡的分壓為零），由于氣泡比重輕，當氣泡上浮到鋁液表面時，氣泡破裂，氫氣逸入大氣之中，最終達到去除氫氣的目的。在金屬型小批量生產時，為簡化排氣塞的制作，常在需要設置排氣塞的地方，鉆ф510毫米的小孔，孔內塞以水玻璃砂，也可以起到排氣塞的作用。 　　①熔點應低于鋁合金的熔化溫度。氟鹽還能有效地去除熔體表面的氧化膜，提高除氣效果。 　　表3: 覆蓋劑用量 　　類 別 用量(占投料量的%) 　　小碎片碎 屑號外渣子 6－810－1515－20 　　3．2．2精煉劑用量 　　不同鋁合金、不同制品，精煉劑用量也各不相同(見表4)。此法是使熔體通過加有電場(在金屬——熔劑界面上)的熔劑層，進行連續(xù)精煉。 　　綜合以上各種熔劑不難看出，當要熔制的鋁合金成分確定后，熔劑成分的設計首先是主要成分(如氯化物)用量配比的選擇，其次是添加組分(如氟化物)的選擇。由于它們對固態(tài)Al2O3，夾雜物和氧化膜有很強的浸潤能力(與Al2O3，的潤濕角為20多度)／／cm3，顯著小于鋁熔體的比重，故能很好地鋪展在鋁熔體表面，破碎和吸附熔體表面的氧化膜。這是因為它能使熔體表面上那層堅固致密的氧化膜破碎成為細小顆粒，因而有利于熔體中的氫從氧化膜層的顆粒空隙中透過逸出，進入大氣中。 能與貧人共年谷，必有明月生蚌胎。 　　（2）開排氣槽：即在分型面或型腔零件的組合面上，芯座與頂桿表面上做排氣槽，這樣既能排氣，又能蓄氣，阻止液體金屬流入，故在金屬型鑄造和金屬型低壓鑄造時被廣泛采用。AlMg合金和其它鋁合金熔化后保持時間過長時，需要用熔劑覆蓋鋁合金液面，以防止鋁合金吸氣，一旦在生產過程中出現(xiàn)異常，要及時與現(xiàn)場技術人員取得聯(lián)系，采取果斷措施予以處理。因此砂型鑄造鋁合金時，最好采用