怎样去除铝合金中的气孔

怎样去除铝合金中的气孔
铝镁合金密度小、强度高、耐蚀性好，且资源丰富，是工业上应用较广的有色合金，尤其在汽车、航空领域有取代其它合金的趋势。

在生产中，因空气的湿度、型砂水分、炉料等条件的综合影响，常产生铸件针孔度超标严重，气密性差，强度和耐蚀性等均不同程度的降低。

因此针孔是铝镁合金砂型铸造中急需解决的技术难题。

作者从减少针孔、满足用户要求出发，分析其形成的原因，找出了解决问题的对策并成功地指导了我厂军、民品系列铸铝件的生产。

1针孔的特征及形成机理
1.1 针孔的特征
针孔缺陷具有流行性，在同炉次铸件中，都有相同或相似的组织缺陷。

针孔的尺寸特征是孔洞小，孔径约在1mm以内；形状为圆球状或苍蝇脚形。

在铸件的厚大部位极易出现呈弥散性分布的小孔洞，从断面上观察，孔洞特征多是乳白色的小凹点。

1 2 针孔的形成机理
铝镁合金铸件中的气体主要是氧、氮、氢3种气体，它们在一定的条件下，很可能以分子态的单质或复合气体存在于铸件中，成为气体杂质－气泡，因此气泡是形成铝镁合金针孔的根本原因。

铝镁合金液浇入砂型，型腔内合金液温度降至凝固温度时，氢、氮在合金液中的溶解度会随温度的降低而突然变小，使原来溶解于合金液中的气体析出而产生针孔。

铝镁合金液中氢气泡不能自发形核，合金液中的主要夹杂物Al2O3可作为氢气泡核的基底，会促使铝镁合金铸件产生针孔。

2对策
2.1 工艺措施
铝镁合金液中总含气量应控制在铸件不产生析出气孔时的临界含气量以内。

采用湿型、凝固时间为6～8min时，合金液的含气量应控制在1.177×10 6以内，这是控制铝镁合金铸件不产生针孔的基本条件。

因底注、缓流、滤渣及开放式浇注系统具有清洁合金等多重作用，所以工艺上采用缓流浇口杯，适当高度的直浇道。

横浇道采用过桥、钢丝滤网、钢丝棉滤网和集渣包等配合使用。

内浇道做成扁平状。

从我厂的生产实际得知，随着铸件厚度的增大，铸件密度下降，针孔产生的概率随之增加。

因此在铸件厚大部位放置冷铁并设置顶冒口，可以获得致密的铸件，防止针孔产生。

直浇道高度为100mm时，由于铝镁合金液静压力的作用，铸件的致密度最好，这时出现针孔的概率相对较低。

当直浇道的高度为150～200mm时，由于铝镁合金液静压力增加不大，而热解产物相对较多，致使出现针孔的概率有所增加。

当直浇道的高度>200mm时，出现针孔的概率大幅度提高，针孔缺陷十分严重。

因此，设计直浇道时其高度控制在100mm为宜。

随着浇注温度的提高，一方面铝镁合金液吸气严重，精炼困难；另一方面砂型冷却速度较慢，合金液倾向于糊状凝固，冒口补缩困难，容易产生收缩气孔和缩松。

因此，随着浇注温度的提高出现针孔、缩松的概率越大。

所以铝镁合金的浇注温度在720～740℃为宜，薄壁件适当提高其浇注温度,但不应超过780℃。

2.2 操作方法
根据空气湿度的变化，对型、芯砂的含水量进行适当的调整和控制，芯子需烘干后使用。

型、芯砂不准含有草根、油脂等杂质。

南方春、夏季湿度大，因此造型、熔化场地应尽量保持干燥。

造型和制芯时不宜舂砂过实，而且尽量多插排气孔，保证型(芯)有足够的干湿强度、好的透气性和退让性，以免因掉砂而使铸件产生夹杂缺陷。

水分、油脂、铁锈、铝锈等含氢材料，不允许随炉料进入熔炉或随合金液进入型腔以防止产生新气源，应视具体情况采取相应的措施来克服炉料的污染。

控制新旧炉料的配比及熔化温度和时间。

精炼剂、变质剂等入炉材料应经过烘干，严格脱水。

坩埚、浇包等熔化工具使用前，应喷专用涂料并烘干除去结晶水，不允许铁质工具直接与铝镁合金液接触，以免产生新气源。

铝镁合金液变质前须进行精炼，精炼剂的配比应根据材质、铸件的结构特点及铸造工艺的具体情况综合考虑，精炼剂的用量要充分，过少时除气不彻底。

精炼后应除渣并在高温下静置15min左右，使气体充分排出。

根据材质及工艺特点正确选择并使用变质剂，经过变质后的合金液须在高温下静置15min左右，以便使合金液达到较好的变质效果并使晶核充分细化。

特别要注意变质后的合金液浇注前的放置时间一般不宜超过45min，以保证变质的有效性。

因铝镁合金液氧化膜，特别是精炼后合金液表面形成的氧化膜具有阻碍气体侵入液体内的作用，熔化、搅拌乃至浇注时应尽量减少破坏氧化膜，以免铝镁合金液从空气中吸入气体。

浇注时浇包应尽量靠近浇口杯，距离50mm为宜，充型应平稳而不断流。

液流不能直接冲刷浇口杯根部,，需经过滤网、缓冲堤而平稳地进入直浇道。

浇注过程中浇口杯应保持充满并防止液体扰动，浇注速度应稍慢且保持匀速为好，防止急流而产生二次氧化夹杂物。

这样，能有效地防止针孔的产生。

3结论
(1)采用正确的铸造工艺，严格控制造型、熔化等操作方法是解决针孔缺陷的有效途径。

(2)炉料和辅料的含水量、熔化温度和时间、有效的精炼和变质处理是控制铝镁合金针孔度超标与否的关键因素。

(3)采用合理的缓流浇口杯和直浇道高度、过桥式横浇道、钢丝滤网、钢丝棉滤网和集渣包是解决针孔缺陷的有效途径。

(4)合理地使用冷铁、冒口，解决了因铸件壁厚差异对针孔产生的负面影响，确定顺序凝固工艺方案是减少针孔的有效手段。