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一文解析铝合金压铸件气孔的产生原因和防止缩孔的三大措施

时间: 2025-11-29 01:13:23 |   作者: 五星体育频道节目表

  铝合金压铸是指液态铝合金在高温度高压力下以极快的速度从压力室流入模腔,冷却后形成铸件的方法。是现代生产铝合金配件的一种常用工艺,铝合金压铸件具有尺寸精度高、机械性能好、生产效率高等优点,在汽车、摩托车、内燃机、电子、仪器仪表、航空航天等领域具有广阔的应用前景。

  随着对铝合金压铸件性能要求的逐步的提升,缩孔问题也慢慢变得严重,严重影响了铝合金压铸件的质量和寿命。

  压铸铝合金拥有非常良好的使用性能和工艺性能,因此发展迅速,在各个工业领域得到普遍的应用,用量远高于其他有色合金,在压铸生产中占有非常非常重要的地位。压铸铝合金按所含基本元素可分为 Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn 等合金,我国压铸铝合金绝大多数以 Al-Si 合金为主。

  压铸铝合金工件常因存在气孔而报废,产生气孔的原因很多,如何快速、正确地采取比较有效措施减少因气孔而造成的废品率,这是各生产厂商所关注的问题。在铝合金压铸生产中,依气孔产生的原因,大体上分为如下几类:

  在铝合金压铸生产中,铝液浇注温度一般在 610~660℃,在此温度下,铝液中溶解有大量的气体(主要是 H2),氢气的溶解度与铝液的温度紧密关联,在660℃左右的铝液中溶解度约为0.69cm3/100g,在 660℃左右的固态铝合金中仅为0.036cm3/100g,此时液态铝液中含氢量约为固态的19倍。所以当铝合金凝固时,便有大量的氢析出以气泡的形态存在于铝合金压铸件中。

  铝合金熔炼过程中的精炼除气环节,可减少铝液中的含气量,防止铝合金凝固时气体析出而产生气孔。如果铝液中气体含量很低,那么凝固时析出气体量就会减少,产生的气泡也显著减少。因此,铝合金的精炼是很重要的工艺手段,精炼质量好,气孔必然少,反之精炼质量差,气孔必然多。保证精炼质量的措施是选用良好的精炼剂,良好的精炼剂是在 660℃左右可以起反应产生气泡,所产生气泡不太剧烈,而是均匀不断的产生气泡,通过物理吸附作用,这些气泡与铝液充分接触,吸附了铝液中的氢将其带出液面。因此冒泡时间不宜过短,一般为6~8min。

  当铝合金冷却到300℃时,氢在铝合金中的溶解度仅为0.001cm3/100g以下,此时仅为液态时的 1/700,这种凝固后氢气析出而产生的气孔是分散的,细小的针孔,这不影响漏气和加工表面,肉眼基本看不见。

  铝液压铸过程中,如充型速度过快,型腔中气体不能完全及时平稳的排出型腔,被包在凝固的铝合金外壳中,形成较大的气孔。这种气孔往往在工件表面之下,呈梨形或椭圆状。对于这种气孔应调整充型速度,使铝合金液流平稳推进,不产生高速流动而卷气。

  在铝合金压铸中,因模具的排气通道不畅,模具排气设计结构不良,压铸时型腔内的气体无法完全顺畅排出,造成在产品某些固定部位存在气孔。这种由模具型腔中气体形成的气孔时大时小,气孔的内壁呈铝与空气氧化的氧化色,与氢气析出产生的气孔不同,氢气析出气孔内壁不如空气孔光滑,没有氧化色,而是灰亮的内壁。对于因排气不良而产生的气孔,应改进模具的排气通道,及时清洗整理模具排气通道上的残留铝皮就可以避免。

  产品形状常有壁厚差过大问题,在壁厚中心是铝液最后凝固的地方,也是最易产生气孔的部位,这种壁厚处的气孔是析出气孔和收缩气孔的混合体,一般措施难以防止。对产品的形状在设计时就应考虑最好能够降低壁厚不均匀,或过厚的问题,采取空心结构,在模具设计上应考虑增设抽芯或冷铁,或水冷,或增加模具此处的冷却速度。在压铸生产中,要注意厚度大部位的过冷量,适当降低浇注温度等。

  铝合金在凝固时会产生收缩,铝合金的浇铸温度愈高,这种收缩就愈明显,单一的因体积收缩产生的气孔是存在于合金最后凝固部位,呈不规则形状,严重时呈网状。它一般与凝固时因氢气析出的气孔同时存在,在氢析出气孔或卷气孔的周围存在缩气孔,在气泡周围有伸向外部的丝状或网状气孔。

  对于这种气孔,应从浇铸温度着手解决,在压铸工艺条件允许的情况下,尽可能降低压铸时的铝液浇铸温度。这样做才能够减少铸件的体积收缩,减少缩气孔及缩松。如果常在加热部位出现这种气孔,可以考虑增加抽芯或冷铁,使其改变最后凝固部位,解决渗漏缺陷问题。

  提高合模速度可缩短注射时间,使得溶液在进模前受到的压力更大,使得气体更容易排出。

  增加压铸件的厚度可减少内部缩孔的形成。在压铸件的设计中应注意尽量使得壁厚均匀,以避免因壁厚不均而导致的缩孔问题。

  压缩比过大也容易导致缩孔的形成。减小压缩比能够大大减少内部料液的收缩,从而减少铝合金压铸件的缩孔问题。

  选择合适的铝合金材料可以有效地减少铝合金压铸件缩孔问题的发生。一些高纯度、低气体含量的铝合金材料在压铸过程中较为稳定,缩孔问题较少。

  优化铝合金成分可以改善铝合金材料的物理性能和化学性能,减少溶液的收缩率,由此减少铝合金压铸件缩孔问题的发生。

  正确控制铝合金压铸件的冷却速度是确保铸件达到所需质量的关键。铝合金压铸件的冷却速度会对其质量产生影响。冷却过程是铝合金压铸件在热胀冷缩中发生的,如果不同部位的冷却速度不一致,会导致内部应力的作用,从而引起铸件变形和铸造缺陷的发生。

  较慢的冷却速度意味着过冷度较小,实际结晶温度接近理论结晶温度。较快的冷却速度会导致较细的晶粒形成。

  提高铝合金压铸件的冷却速度可以轻松又有效地减少铝合金压铸件缩孔问题的发生。在表面处理技术中,喷冷水和加大冷却时间都能大大的提升冷却速度,以达到减少缩孔问题的效果。

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