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铝合金铸件中的气孔
1 引言
铝是有色金属中最常用的金属,铝的世界年产量比所有除铝以外的有色金属总和还要多。
铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金二大类,铸造铝合金的熔炼,浇注温度低,熔化潜热大,流动性好,特别适用于金属型铸造,压铸,挤压铸造等,获得尺寸精度高,表面光洁,内在质量好的薄壁,复杂铸件,特种铸造铝合金铸件的比例高是工业先进国家的标志。
我厂作为整个集团公司铝合金铸件的唯一供货单位,近年来其生产水平和工艺有了很大的提高,但是在工艺控制和工艺管理上仍存在许多不足之处,以至在机械加工后会出现大量的孔类缺陷致使铸件报废,使我厂遭受很大的损失。
经统计因熔炼工艺过程控制不严而产生的废品中,如渗漏气孔,夹渣等。主要原因是合金液中的气体,氧化夹渣,熔剂夹渣未消除引起的。因此在确保化学成分合格的前提下,熔炼工艺过程控制的主要任务是提高合金液的纯净度和变质效果。
2 气孔的分类及其形态
气孔可分为微观气孔和宏观气孔,微观气孔又包含点状针孔、网状针孔和混合型针孔,宏观气孔包含皮下气孔和单个大气孔。
点状针孔在低倍里微组织中呈圆点状,轮廓清晰且互不相连,能清点出每平方厘米以上的针孔数目并可测得针孔的直径。
网状针孔在低倍微组织中呈密集相联成网状,伴有少数较大的孔洞,不易清点针孔数目,难以测量针孔的直径,往往带有末梢,熟称“苍蝇脚”。
混合型针孔式点状针孔和网状针孔混杂在一起,常见于结构复杂,壁厚不均匀的铸件中。
皮下气孔和单个大气孔都属于侵入性气孔,位于铸件表皮下面,呈椭圆或不规则的孔洞,经过机械加工后才能发现。皮下气孔有时会由多个气孔组成一个气孔团。
3 气孔的形成
微观气孔分布在整个铸件截面上,因铝液中的气体,夹杂含量高,精炼效果差,铸件凝固速度低所引起的。如我厂生产的某箱体铝合金铸件,均匀壁厚为6mm,外观质量非常漂亮,但是在2Mpa的气压下在箱体壁上出现位置没有规律的
漏气。对漏气部位在高倍放大镜下即可看出此处有微观气孔,这就是由于精炼效果差而导致的微观渣孔。
点状针孔由铸件凝固时析出的气泡所形成的,多发生于结晶温度范围小,补缩能力良好的铸件中,如ZL102合金铸件中。
结晶温度宽的合金容易形成网状针孔,铸件缓慢凝固时析出的气体分布在晶界上及发达的枝晶间隙中,此时结晶骨架已形成,补缩通道被堵塞,便在枝晶间隙中形成网状针孔。
皮下气孔的形成原因主要有:一、金属型表面有凹坑。金属液浇入后,凹坑处的气体迅速膨胀并挤压金属进入金属内部,金属液凝固后滞留在金属内部形成皮下气孔;二、金属型表面有锈蚀,且未清理干净。金属液浇
入后,锈蚀中的水被加热形成水蒸气并进入金属液,凝固后滞留在金属内部形成皮下气孔;三、金属型表面的涂料没有彻底烘干,金属液浇入后,其中的水分进入金属内部形成皮下气孔。因此,皮下气孔在铸件内的形成没有规律可循,位于铸件表皮下2mm左右,一般和铝液的质量无关。
单个大气孔是由于铸件工艺设计不合理,如铸型或型芯排气不畅,或者由于操作不小心,如浇注时堵死气眼,型腔中的气体被憋在铸件中引起的,也和铝液的纯净度无关。这种气孔在铸件中的出现非常具有规律,会出现批量铸件的气孔缺陷出现同一位置。
4 气孔的防止方法
由以上分析可知,微观气孔的形成主要是由于铸件凝固时金属液内析出的气体所形