铝合金金属型铸造气孔如何解决

铝合金金属型铸造气孔如何解决铝液除气尽量降低铝液浇注温度保持砂芯尽量少的树脂含量以及含水量,保持磨具排气通畅,由于铝比大多数的的金属密度低，组织松软。

显得轻。

假如浇注的时候有空气，就会相对与其他金属浇注更容易混入液态铝中，浇注形成气孔缺陷。

影响其使用，使铸件报废。

首先是预防，要保持炉料和坩埚已经各种熔炼工具的清洁，熔炼前需要预热。

其次是排除气体，待温度提高至730℃左右时，用钟罩加入精练剂(常用的是C2C1），精练剂（C2C1）应分多次加入，防止铝液剧烈翻腾，精练完毕后铝液静置3～8 min，让铝液中的气体、熔渣和夹渣物充分浮出液面。

然后扒去铝液表面的渣子，铝液检验合格后浇注铸件。

精练剂是去除铝合金铸造气孔的最佳选择了。

预防气孔产生的措施：一是修改不合理的浇冒口系统，使液流平稳，避免气体卷入。

二是模具与型芯应预先预热，后上涂料，结束后必须要烘透方可使用。

三是设计模具与型芯应考虑足够的排气措施。

摘要：越过分析砂型冶炼铝合金铸件桥孔缺陷发生的机理，提出从克制原人才的水分、克制型砂及砂芯的漏气性、精心冶炼等几个范围来消灭该缺陷。

实际生产中，铝合金铸件会出现多种缺陷，桥孔缺陷是砂型冶炼中经常发生的缺陷，是反应铝铸件质量的重要题材。

桥孔缺陷常出现在大型铝铸件的厚大地位，以及大小型铝铸件的冒口结合部和加工端面。

桥孔的发生除与型砂的水分、漏气性关于外，铸造材料还与合金的冶炼质量及合金的原人才关于，如何消灭该缺陷值得冶炼工作力重视。

本文拟探究砂型冶炼中铝合金铸件桥孔发生的原因，提出消灭的措施。

1. 铝合金铸件中发生桥孔的机理铝合金铸件形成桥孔的主要原因是合金中含有过量的H2，氢含量占所含气体总含量的80%～90% ，其他是N2 、O2 CO等，而H2则根源于气氛及各种五金原人才、熔剂和涂料中的水分受暑解释，在高温环境下出现H2O= 2H + + O2 - 效用，这是一度可逆效用。

铸造材料解释出来的氧又困难与五金液生成熔点较高的Al2O3 ，效用方程式为：2Al3 + + 3O2 - = Al2O3 ，这样就促进了水水蒸气的高温解释，氢离子便不断向合金液中扩散。

氢以两种方式存取决铝液中：第一种是解释为原子形状溶解在铝液中，称为溶解型，约占90%；第二种氢则以成员形状卵泡形式吸附于夹杂物的表盘或缝隙中，称为吸附型。

由于氢在铝合金液中的溶解度是随量度上升而增大的( 如下图所示) ，铸造材料因为在冶炼过程中合金液将吸入大量的H2 。

而在结晶凝固的过程中，由于量度降低，合金液表层首先凝固且合金的粘度增大，虽然氢的溶解度降低需从五金液中析出，但是已经很困难了，这样滞留在合金液中便形成了桥孔缺陷。

熔化、保温时期越长，氢含量越高。

氢在合金液中的溶解度除与量度成正比例外，铸造材料还与压力及气氛的湿度即氢分压成正比例。

证据西华特定律，氢在铝五金液中的溶解度[H] 与液面上氢分压PH2有如下关系式：合金元素及其含量对溶解度也有特定的反应，硅、铜含量增多则氢的溶解度降低，镁含量增多则氢的溶解度增多。

合金因素不同，合金液中氢的临界含量也不同，ZL104 铝合金为亚共晶型铝硅合金时吸氢量最大。

2. 防止铝合金铸件桥孔缺陷的措施要防止砂型冶炼中铝合金铸件桥孔缺陷的发生，铸造材料就要采取有效措施过分减少原人才的水分，强化冶炼质量管理，合理选择冶炼工艺，提高铸型的排气能力。

具体有以下几个范围：(1) 所有原人才及冶炼用机器都要仔细清除表盘的旧迹、血污及熔渣等，中间合金和回锅料的质量也要克制好，质量差的回锅料如碎五金屑、浇冒口不宜大量使用。

五金原人才、质变剂、精炼剂、浇包和搅拌勺等在使用前都应烘干，而坩埚则应传热至深红色方可参加熔料。

通常在五金表盘除了凝聚水外，还有与五金氧化膜作用形成的结晶水，铸造材料在200～300℃低温烘烤只能去除部分凝聚水和溶解水，除非在500 ℃以上性格较困难除了大部分结晶水。

(2) 操作中应过分缩短冶炼时期，减少合金的吸胆量。

冶炼量度不宜过高，量度越高，吸胆量越大，一般不超过800℃，冶炼过程要有测温设备克制。

此外，还要克制质变时期，质变时期越长，质变量度越高，氧化与吸气越严重。

由于铝合金液面的氧化膜有保护作用，象样防止五金液直接与气氛中的水分效用。

在冶炼、浇注过程中要过分防止破坏液面的氧化膜，精炼、质变时搅拌勺在液面下平稳搅动，特别是精炼操作要细心，精炼工序是防止桥孔重要的一环。

铸造材料五金液浇注时应平稳，速度均匀，浇包和铸型之间保持最小的垂直相距。

(3) 克制砂型的漏气性。

砂型的漏气性过高困难使五金液渗入砂粒间而形成机器粘砂，或铸件表盘粗糙度大、分寸超差等缺陷；漏气性过低则形成桥孔缺陷的倾向大。

一般砂型面砂的漏气性宜较小，表盘角度较低；而背砂的漏气性应偏高些，同时角度也应高些，以便搬运，有有利保证书铸型的整体漏气性。

在不塌箱的大前提下，型砂漏气性一般为80～100 。

此外，还要严格克制砂型中的水分含量，一般克制在4%～5% 。

砂型水分含量过高，桥孔缺陷加剧。

型腔缝补时，刷水不能太多。

浇注场地不宜撒水，保持气氛凉爽是一度不能疏忽的题材。

(4) 在砂型的上型及下型应扎通桥孔，以增大在浇注过程中气体的排放。

桥孔的顶端与型壁应有特定的相距，一般为4～6mm，相距太大顺利排气。

大型铸件的下型排气更为重要，除扎出桥孔外，还可将铸型用砂垫高。

同样，型砂也要保持干净，铸造材料回用砂及原砂中的杂质要及时清理。

(5) 增强砂芯的排气能力。

大型单纯铝合金铸件免不了要放砂芯，由于砂芯中的粘结剂在高温浇注时会发生一容量的气体，要设法排放。

通常的方法是在砂芯中安装排气道、埋放蜡线、扎桥孔等，容积较大的砂芯可填放钢渣或焦炭块，这些措施都非常有效。

此外，在砂芯的芯头处应配有桥孔排气，如果砂芯的芯头与砂型的间隙较大，可用石棉绳阻拦五金液，防止五金液堵住排桥孔。

大型单纯铝铸件在浇注时还应在排气系统输出处烧火“引气”，以减少排出的压力，有助于气体的排放。

砂芯中粘结剂及添加剂的用量应合理。

粘结剂的发胆量一般很大，在保证书砂芯使用性能的大前提下应过分减少参加量。

对于桐油砂芯，桐油参加量一般为2% ～3%。

为提高砂芯的湿强度和表盘角度，参加糊精的量一般为1%～2% ，糊精的发胆量很大，铸造材料因此参加量要严格克制。

于是，砂芯在使用前应长时期烘烤，待冷却前方可放入铸型。

(6) 增强冷铁排气。

为形成顺序凝固，有些铸件会停放冷铁以提高冷凝速度，而冷铁的排气性较差。

为好转冷铁的排气性，可在冷铁上开通气槽并涂上耐火涂料。

3. 序言砂型冶炼中铝合金铸件的桥孔缺陷克制是一度单纯的题材，欲望从多范围入手，除操作者要严格、精心操作外，工艺措施要恰当，并增强管理，强化工艺过程中的质量调查，缺陷是能够消灭的。

1．气孔类别由于铝合金具有严重的氧化和吸气倾向，熔炼过程中又直接与炉气或外界大气相接触，因此，如熔炼过程中控制稍许不当，铝合金就很容易吸收气体而形成气孔，最常见的是针孔。

针孔（gas porosity/pin-hole），通常是指铸件中小于1mm的析出性气孔，多呈圆形，不均匀分布在铸件整个断面上，特别是在铸件的厚大断面和冷却速度较小的部位。

根据铝合金析出性气孔的分布和形状特征，针孔又可以分为三类①，即：(1) 点状针孔：在低倍组织中针孔呈圆点状，针孔轮廓清晰且互不连续，能数出每平方厘米面积上针孔的数目，并能测得出其直径。

这种针孔容易与缩孔、缩松等予以区别开来。

(2) 网状针孔：在低倍组织中针孔密集相连成网状，有少数较大的孔洞，不便清查单位面积上针孔的数目，也难以测出针孔的直径大小。

(3) 综合性气孔：它是点状针孔和网状针孔的中间型，从低倍组织上看，大针孔较多，但不是圆点状，而呈多角形。

铝合金生产实践证明，铝合金因吸气而形成气孔的主要气体成分是氢气，并且其出现无一定的规律可循，往往是一个炉次的全部或多数铸件均存在有针孔现象；材料也不例外，各种成分的铝合金都容易产生针孔。

2．针孔的形成：铝合金在熔炼和浇注时，能吸收大量的氢气，冷却时则因溶解度的下降而不断析出。

有的资料介绍②，铝合金中溶解的较多的氢，其溶解度随合金液温度的升高而增大，随温度的下降而减少，由液态转变成固态时，氢在铝合金中的溶解度下降19倍。

（氢在纯铝中的溶解度与温度的关系见图1③）。

因此铝合金液在冷却的凝固过程中，氢的某一时刻，氢的含量超过了其溶解度即以气泡的形式析出。

因过饱和的氢析出而形成的氢气泡，来不及上浮排出的，就在凝固过程中形成细小、分散的气孔，即平常我们所说的针孔（gas porosity）。

在氢气泡形成前达到的过饱和度是氢气泡形核的数目的函数，而氧化物和其他夹杂物则在起气泡核心的作用在一般生产条件下，特别是在厚大的砂型铸件中很难避免针孔的产生。

在相对湿度大的气氛中溶炼和浇注铝合金，铸件中的针孔尤其严重。

这就是我们在生产中常常有人纳闷干燥的季节总比多雨潮湿的时节铝合金铸件针孔缺陷少些的原因。

一般说来，对铝合金而言，如果结晶温度范围较大，则产生网状针孔的机率也就大得多③。

这是因为在一般铸造生产条件下，铸件具有宽的凝固温度范围，使铝合金容易形成发达的树枝状结晶。

在凝固后期，树枝状结晶间隙部分的残留铝液可能相互隔绝，分别存在于近似封闭的小小空间之中，由于它们受到外界大气压力和合金液体的静压作用较小，当残留铝液进一步冷却收缩时能形成一定程度的真空（即补缩通道被阻塞），从而使合金中过饱和的氢气析出而形成针孔。

3．形成气孔的氢气的来源与析出铝合金中气孔的产生，是由于铝合金吸气而形成的，但气体分子状态的气体一般不能溶解于合金液中，只有当气体分子分解为活性原子时，才有可能溶解。

合金液中气体能溶解的数量多少，不仅与分子是否容易分解为活性原子有关，还直接与气体原子类别有关。

在铝合金熔炼过程中，通常接触的炉气有：氢气、氧气、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等，这些气体主要是由燃料燃烧后产生的，而耐火材料、金属炉料及熔剂、与气体接触的工具等也可以带入一定量的气体，如新砌的炉衬、炉子的耐火材料、坩埚等，通常需要使用几天或几周的时间，其化学结合的氢才能充分从粘结剂中释放出来。

一般而言，炉气成分是由燃料种类以及空气量来决定的。

普通焦炭坩埚炉，炉气成分主要为二氧化碳、二氧化硫和氮气；煤气、重油坩埚炉主要为水蒸气、氮气；而对目前大多数熔炼厂家使用的电炉熔炼来说，炉气成分主要是氢气。

因此，采用不同的熔炼炉熔炼时，铝合金的吸气量和产生气孔的程度是不同的。

铝合金生产实践证明，氢是唯一能大量溶解于铝或铝合金中的气体，是导致铝合金形成气孔的主要原因，是铝合金中最有害的气体，也是铝合金中溶解度最大的气体。

在铸件凝固过程中由于氢的析出而产生的孔隙，不仅减少了铸件的实际截面积而且是裂纹源。

惰性气体不能溶于铝或铝合金，其他气体一般与铝或铝合金反应形成铝的化合物，如Al2O3、AlCl3、AlN、Al4C3等等。