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铸铝时需要注意的20个基本问题


  1、水气:它来自炉气,未经充分干燥的炉料、精炼剂、复盖剂、变质剂,未经充分干燥的炉衬、坩埚及工具上的涂料,以及残留在坩埚、工具和炉料上的含水溶剂,这些水气与铝反应为:2AL+3H2O→←AL2O3+6H 产生氢,氢以原子态进入铝液。
  2、 油污来自带有油脂的炉料及工具,油脂与铝反应生成氢。
  3、炉料上带有含水腐蚀物。
  减少铝合金液吸收气体,合金原材料应妥善存放,防止受潮。使用前需充分预热烘干;对熔炼坩埚、工具都应充分预热以去除水汽后再使用。为了清除铝合金液中的气体,所有铝合金液浇注之前都必须进行除气精炼。
  3 通氮精炼法(又称惰性气体除气法)
  基本原理:将氮气通过一定的工艺装置进入铝液的底部,氮以气泡的形式从铝液的底部向上浮起时,由于在气泡和铝液接触的界面上存在氢的分压差,气泡内氢的分压很低,在氢分压趋于平衡的过程中,合金液中的氢就不断地进入气泡,当气泡上升到液面后,氢即随之逸入大气中,气泡在上升的过程中,同时吸附氧化渣及其固定杂质,使之一起上浮到液面。惰性气体在使用前应将其冷凝脱水,以防止水分进入铝液。精炼质量好,气孔必然少。
  4 模具温度
  要获得质量稳定的良好铸件,必须将模具温度严格控制在一定的工艺范围内。这就必须应用模具冷却加热装置,以保证模具在恒定温度范围内工作,铝合金:200-260℃。
  5 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,是铝合金中有害的气体,也是铝合金中溶解度很大的气体。
  6 铝合金精练时加入精练剂要按比例,精练剂一般是铝合金0.3%,除气时间不够;方法一:采用无缝钢管,插入铝液底部20cm处用氮气或氩气喷吹精练剂,精练喷完后,氮气或氩气再吹15-20分钟(熔炼铝合金5吨情况下)精练后镇静10-15分钟,扒掉铝渣 ,用过滤网过滤浇注。
  7 各种铸造有色金属都有吸收气体的特性,处在熔炼或保温过程中的合金液,随合金温度的升高,所吸收气体的溶解度迅速增加。因此,除正确控制整个熔炼浇注工艺外,应尽量减少合金液在高温下保温,避免合金液过热,对极易吸合的合金,采取在覆盖剂保护下熔炼。这样才能避免气孔、针孔的产生。
  8 为了减少铝合金的氧化,除选择适当的熔炼用炉外,压铸生产中应采用保温炉保温,切忌边熔化,边压铸生产,尽可能减少搅拌,保持液面氧化膜完整,避免合金液不必要的过热和尽量缩短合金在保温炉中的时间。
  9 在压铸时,压室型腔内的部分气体(约30%)不能从型腔内排出,而被卷入金属液中,在填充过程中会产生反压力返使流速下降,造成铸件冷隔、欠铸、气孔、疏松等缺陷。为了消除由此而产生的铸件缺陷,故模具上一定要设置排气槽。排气槽一般与溢流槽配合,设置在溢流槽后端,在有些情况下也可在型腔的部位单独布置排气槽。
  10 合金熔化温度越高,熔化时间和熔化后铝液保持时间越长,氢在铝液中扩散就越充分,铝液吸氢量就越大,出现针孔的几率就越大。有人曾做试验,铝液存放时间越长,铝合金内含气量近似成比例增加。
  11 针孔是铝合金铸件中容易出现的且对铸件品质造成一定影响的一种铸造缺陷,氢是造成针孔的主要原因(有的资料介绍,铝液中所溶解的气体中80%-90%是氢),而氢的主要来源是水蒸气分解所产生的。因此,铝合金在熔炼过程中造成水蒸气产生的原因,也就是直接影响针孔形成的主要因素。
  12 铝合金熔炼时,由于氢气溶解到铝液中需要一个过程,因此加强熔炼过程的控制,对控制铝合金吸气量是大有文章可做的。生产实践表明,铝液吸氢是在表面进行的,它不仅与铝液表面的分压有关,还与合金熔炼温度、熔炼时间等有较大的关系。合金熔化温度越高,熔化时间和熔化后铝液保持时间越长,氢在铝液中扩散就越充分,铝液吸氢量就越大,出现针孔的几率就越大。有人曾做试验,铝液存放时间越长,铝合金内含气量近似成比例增加。因此,我们在大量生产条件下,为了减少铝合金熔炼时吸收氢气,一定要严格执行铝合金熔炼工艺规程。
  13 金属炉料或回炉料带入的油污、有机物、盐类熔剂等与铝液反应也能生成氢。
  14 目前,为了消除铝合金铸件针孔,常用的办法是在熔化过程中用氯盐和氯化物除气,用氯气、氮气除气,用真空除气,用超声波除气,过滤除气等方法。采用氯盐和氯化物除气剂除气时,要用钟罩将除气剂压入坩埚底部100mm,沿坩埚直径1/3处(距坩埚内壁)的圆周匀速移动。为了不使铝液大量喷溅,除气剂可分批加入,除气结束除渣。
  15 表面气孔、气泡可通过喷砂发现,内部气孔、气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔、气泡在X光底片上呈黑色。
  16 除氢的“防、排、除”防”:就是要防止水分及各种污物进入坩埚或熔炉中。“排”:就是要排除铝液中的氧化夹杂和氢气,因为只有有效去除悬浮在铝液中的弥散状的夹杂物(主要是Al2O3),才能防止铝液增氢,消除去氢障碍,从而获得纯净的铝液,浇出合格的铸件。“渣既尽,气必除”说的就是这个意思。“溶”:就是要使铝液中的氢在凝固时能部分地或者全部地固溶在合金组织中,不致在铸件中形成气孔。
  17 据介绍模具温度应控制在浇人温度的40%。铝合金压铸模温度为230~280℃。模具温度在这一范围内有利于获得高品质高产铸件。顺序填充有利于型腔气体排出,直浇道和横浇道有足够的长度>50mm。以利于合金液平稳流动和气体有机会排出。可改变浇口厚度、浇口方向、在形成气孔的位置设置溢流槽、排气槽。溢流品截面积总和不能小于内浇口截面积总和的60%,否则排渣效果差。
  18 减少铝水中的含气量,防止大量的气体在铝合金凝固时析出面产生气孔,这就是铝合金熔炼过程中精炼除气的目的。如果在铝液中本来就减少了气体的含量,那么凝固时析出气体量就会减少,因而产生的气泡也就变少,并显着减少。因此,铝合金的精炼是非常重要的工艺手段,精炼质量好,气孔必然少,精炼质量差,气孔必然多。保证精炼质量的措施是先用良好的精炼剂,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,愈长愈好,一般要有6-8分钟的冒泡时间。
  19、当铝合金冷却到300℃时,氢在铝合金中的溶解度仅为0.001 cm3/100g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,这不影响气和加工表面,肉眼基本看不见。而在铝液凝固时因氢气析出所产生产气泡比较大,多在铝液最后凝固的心部,虽然也分散,但这些气泡常常导致渗漏。严重时常导致工件报废。
  20 铝合金在熔炼时,要力求做到快速熔炼,缩短高温下停留的时间参数选择不当,铝水压铸充型速度过快,使型腔中气体不能完全及时平稳的挤出型腔,而被铝液的液流卷入铝液中,因铝合金表面快速冷却,被包在凝固的铝合金外壳中,无法排出形成了较大的气孔。这种气孔往往在工件表面之下,铝水进口比最后汇合处少,呈梨形或椭圆状,在最后凝固处多又大。对于这种气孔应调整充型速度,使铝合金液流平稳推进,不产生高速卷气。
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