从熔炼工艺谈铝合金压铸件气孔缺陷成因及措施

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      1. 概述

      铝合金压铸件质轻，强度高，工艺性好，更由于零件的加工周期短，所以铝合金现在越来越多地用于零件成型。现就压铸铝合金的熔化工艺与压铸件气孔问题的关系作一些探讨。

      2.铝合金的熔炼

      2.1铝与氢的关系

      铝合金在液态时有吸收气体的倾向，所吸收的气体主要来源于两个方面，一方面是先天性的铝材中所含有的气体，另一方面是后天性的，是在用不同熔化方法所吸收的炉气，和从周围环境潮湿空气中，炉料上粘附的水分和油污以及未烘干的除气剂、熔炼中所吸收的水分。由试验研究表明，铝合金吸收气体中含量最多的为氢气，所以氢气是除气的主要对象。

    铝合金中氢的溶解量随铝液的加热温度的升高而增加，从 600℃左右开始吸收氢气，至 750℃是吸气量逐渐增加，如表 1 所示，所以一般控制铝液温度不应超过 750℃，以免吸收大量氢气。氢气溶解于粘液中与铝成为”液相体”，在凝固时氢不溶解于铝而逸出，但因铸件表皮先行凝固，氢无法逸出，因而留在铸件中，形成气孔。

               

                               
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      2.2除气剂

      除气剂的目的是去除铝合金溶液内吸收的氢气，防止铸件内部产生气孔，并使结晶变细。除气剂可分为固体除气剂和气体除气剂两种。固体除气剂有  ZnCl2、MnCl2、AlCl3等，气体除气剂有氯气和氮气等。

      2.3铝合金氧化

      铝氧化时生成氧化铝，它会强烈地吸收氢气进入铝液中，同时铝及其合金溶液受氧化铝玷污使其性能剧烈恶化。氧化铝不溶于铝液中，但它会使合金流动性降低，使铸件形成气孔、裂纹和斑疤的倾向，从而降低了铸件的机械性能和加工性能。

      为取得较纯的铝合金的必要条件，首先是使用干燥无污垢的炉料。金属表面的水分和锈蚀生成物是合金受氧化而玷污的首要原因。熔炼时，铝合金的氧化是与炉内气氛的相互作用而发生的，合金液的温度越高，氧化程度越剧烈。因此好的熔化条件，不使合金液过热时防止铝合金氧化的一个重要内容。

      2.4铝合金的熔炼

      ①熔炼时铝液温度不应超过 750℃；

      ②铝锭与回炉料应为同一牌号；

      ③铝液必须经过除渣除气后才可浇注

      ④精炼后铝合金应在 2 小时内浇注完毕，如停留过久，需作快速分析，合格后再作第二次除气处理后才可浇注。铸铝合金停留时间不宜超过4 小时，每超过 2 小时，需作第二次除气处理。

      3.针对熔炼所做的改善

      3.1熔炼温度

      为使铝合金溶液不吸收大量氢气，故将熔炼温度控制在 720±20℃。

      3.2原材料

      由于金属表面的水分和锈蚀生成物是合金受氧化而玷污的首要原因，因此为取得较纯的铝合金，铝锭必须干燥无污垢。并为了降低回炉料对铝液质量的影响，故我司只添加余料柄作为回炉料。

               

                               
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      3.3除气、除渣

      从熔炼炉中出来的铝液需经过除气、除渣后方可转运至机台进行生产。我司采用浮游法通氮精炼，加入精炼剂旋转除气，利用氮气泡吸附铝液中的氧化铝夹杂物并带至铝液表面后人工去除。

               

                               
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      4.改善前后效果对比

      经过实施上述改善措施后，我司为宝马公司所提供的变速器盖和链轮室盖的机加合格率从50%提升至 80%，效果显著，极大的降低了报废率，节约了大量生产成本。

            改善前后气孔对比：

               

                               
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      5.结论

      铝合金压铸件的气孔缺陷是由于铸铝合金在熔炼时吸收了气体所致，因此预防措施可从熔炼工艺上解决：

      1）炉料应放置在干燥的场所，避免日晒雨淋而受潮，以免熔化时氢气含量增加；

      2）与铝液接触的工具必须涂上涂料并预热；

      3）熔炼时，应严格控制铝液温度，以不超过750℃为界限，铝液温度越高，氢气吸入量越多。经除气精炼后的铝液在转运包的停留时间越长，含气量增加越快；

      4）除气剂应充分干燥。

      综上所述，在做好熔炼工艺管控的前提下，即可获得优质、少气孔的压铸件。

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