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壓鑄鋁合金具有良好的使用性能和工藝性能,因此發展迅速,在各個工業領域得到廣泛的應用,用量遠遠高于其他有色合金,在壓鑄生產中占有極其重要的地位。但是鋁合金壓鑄件常因存在氣孔而報廢,產生氣孔的原因很多,如何快速、正確地采取有效措施減少因氣孔而造成的廢品率,這是各生產廠家所關注的問題。在生產過程中產生氣孔主要是由一下幾個因素引起的:
1 精煉除氣不良產生的氣孔
在鋁合金壓鑄生產中,鋁液澆注溫度一般在 610~660℃,在此溫度下,鋁液中溶解有大量的氣體(主要是H2),氫氣的溶解度與鋁液的溫度密切相關,在660℃左右的鋁液中溶解度約為 0.69cm3/100g,在 660℃左右的固態鋁合金中僅為 0.036cm3/100g,此時液態鋁液中含氫量約為固態的 19 倍。所以當鋁合金凝固時,便有大量的氫析出以氣泡的形態存在于鋁合金壓鑄件中。
2 壓鑄參數不當產生的氣孔
鋁液壓鑄過程中,如充型速度過快,型腔中氣體不能完全及時平穩的排出型腔,被包在凝固的鋁合金外殼中,形成較大的氣孔。這種氣孔往往在工件表面之下,呈梨形或橢圓狀。對于這種氣孔應調整充型速度,使鋁合金液流平穩推進,不產生高速流動而卷氣。
3 排氣不良產生的氣孔
在鋁合金壓鑄中,因模具的排氣通道不暢,模具排氣設計結構不良,壓鑄時型腔內的氣體無法完全順暢排出,造成在產品某些固定部位存在氣孔。這種由模具型腔中氣體形成的氣孔時大時小,氣孔的內壁呈鋁與空氣氧化的氧化色,與氫氣析出產生的氣孔不同,氫氣析出氣孔內壁不如空氣孔光滑,沒有氧化色,而是灰亮的內壁。對于因排氣不良而產生的氣孔,應改進模具的排氣通道,及時清理模具排氣通道上的殘留鋁皮就可以避免。
4 產品壁厚差過大產生的氣孔
產品形狀常有壁厚差過大問題,在壁厚中心是鋁液最后凝固的地方,也是最易產生氣孔的部位,這種壁厚處的氣孔是析出氣孔和收縮氣孔的混合體,一般措施難以防止。對產品的形狀在設計時就應考慮盡量減少壁厚不均勻,或過厚的問題,采取空心結構,在模具設計上應考慮增設抽芯或冷鐵,或水冷,或增加模具此處的冷卻速度。在壓鑄生產中,要注意厚度大部位的過冷量,適當降低澆注溫度等。
5 縮氣孔
鋁合金在凝固時會產生收縮,鋁合金的澆鑄溫度愈高,這種收縮就愈明顯,單一的因體積收縮產生的氣孔是存在于合金最后凝固部位,呈不規則形狀,嚴重時呈網狀。它一般與凝固時因氫氣析出的氣孔同時存在,在氫析出氣孔或卷氣孔的周圍存在縮氣孔,在氣泡周圍有伸向外部的絲狀或網狀氣孔。
對于這種氣孔,應從澆鑄溫度著手解決,在壓鑄工藝條件允許的情況下,盡量降低壓鑄時的鋁液澆鑄溫度。這樣可以減少鑄件的體積收縮,減少縮氣孔及縮松。如果常在加熱部位出現這種氣孔,可以考慮增加抽芯或冷鐵,使其改變最后凝固部位,解決滲漏缺陷問題。
從上述氣孔的分類可知,在壓鑄鋁合金生產中產生氣孔的原因很多,必須找出原因對癥下藥才能解決問題,防止氣孔的措施和途徑主要有:
1)保證鋁合金熔煉的精煉除氣質量,選用好的精煉劑、除氣劑,減少鋁液中的含氣量,及時清除液面浮渣、泡子之類氧化物,防止再次帶入氣體進入壓鑄件中;
2)選擇良好的脫模劑,應在壓鑄中不產生氣體,又有良好的脫模性能;
3)保證模具排氣通暢不堵死,保證模具中的氣體完全排出,尤其是在鋁液最后聚合處排氣通道必須通暢;
4)調整好壓鑄參數,充型速度不可過快,澆鑄溫度也要控制好;
5)產品設計和模具設計中應注意抽芯和冷鐵使用,盡量減少壁厚差;
6)對常在固定部位出現的氣孔,改善模具的設計。
鋁合金壓鑄件由于自身物理性能、生產工藝參數、模具設計、壁厚不均勻等原因,容易產生氣孔和縮孔等壓鑄質量缺陷。通過不斷參數優化和設備改良,可以更好的提高產品一次合格率和質量,降低生產成本,帶來顯著的經濟效益。
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