" {( |; T7 x' Q% V# H 4.氣孔對(duì)鋁合金鑄件性能的影響 % Q* a+ h3 z* H7 T! h) q" s 針孔對(duì)鋁合金性能的影響主要表現(xiàn)在能使鑄件組織致密度降低,力學(xué)性能下降。為此,在鋁合金鑄件生產(chǎn)實(shí)踐中,加強(qiáng)對(duì)氣孔等級(jí)對(duì)力學(xué)性能的影響研究,,通過(guò)控制針孔等級(jí)來(lái)保證鋁合金鑄件品質(zhì)是非常重要的。針孔等級(jí)評(píng)定,,低倍檢驗(yàn)按GB10851-89進(jìn)行,,當(dāng)有爭(zhēng)議時(shí)按表2規(guī)定執(zhí)行;X射線照相按GB11346-89鋁合金鑄件針孔分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,,該標(biāo)準(zhǔn)選用目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的兩種合金ZL101(Al-Si-Mg系)和ZL201(Al-Cu-Mn系), 并在T4狀態(tài)測(cè)定бb和σ5的試驗(yàn)結(jié)果表明(ZL101T4,、ZL201ST4各種針孔試樣的力學(xué)性能分別見(jiàn)表3、表4):鑄件力學(xué)性能與針孔等級(jí)之間是線性相關(guān)關(guān)系,,隨著針孔等級(jí)級(jí)別增加,,力學(xué)性能逐步下降;針孔等級(jí)每增加一級(jí),,力學(xué)性бb下降3%左右,,σ5下降 5%左右。對(duì)鋁合金鑄件切取性能試樣要求,,鑄件允許存在的針孔級(jí)別詳見(jiàn)GB9438-8 % a% B2 j. _" |$ P! B0 Z- D# s3 f# m6 V& Z; E
這里應(yīng)當(dāng)指出的是,,由于鑄件壁厚效應(yīng)的影響,即使針孔嚴(yán)重程度相同,,壁厚大的部位力學(xué)性能下降,,壁厚小的則較高。由于鑄件的力學(xué)性能取決于多種因素,不僅與針孔等級(jí)有關(guān),,還與合金的化學(xué)成分的波動(dòng),、鑄 件的凝固速度、熱處理效果,、其他缺陷的存在因素有關(guān),,所以同一級(jí)別的針孔試樣,力學(xué)性能將在一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)波動(dòng),。 9 d7 c2 d* ~' y9 v! x
* L: L9 Y' I/ [8 c1 s) `" F1 Y% m 5. 鋁合金鑄件針孔形成的主要因素 $ r1 x" ?- W6 u. _: k% Z- ^3 J: T" O0 ~7 m# O
綜上所述,,針孔是鋁合金鑄件中容易出現(xiàn)的且對(duì)鑄件品質(zhì)造成一定影響的一種鑄造缺陷,氫是造成針孔的主要原因(有的資料介紹,,鋁液中所溶解的氣體中80%-90%是氫),,而氫的主要來(lái)源是水蒸氣分解所產(chǎn)生的。因此,,鋁合金在熔煉過(guò)程中造成水蒸氣產(chǎn)生的原因,,也就是直接影響針孔形成的主要因素。影響針孔形成的主要因素有: ! b, h8 r% ^+ O% M/ l" [
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5.1 原材料,、輔助材料的影響 / I7 X/ l' f4 R' r% c) p
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在鋁合金熔煉澆注過(guò)程中,,所使用的原材料、輔助材料,、一些材料中的結(jié)晶水和鋁銹AL(OH)2分解會(huì)產(chǎn)生水分,,造型材料中有多種有機(jī)和無(wú)機(jī)輔料帶有的水分,鑄型材料中的輔料,、涂料等因?yàn)轭A(yù)熱不良含有的水分等等,,在鋁合金熔煉澆注時(shí),會(huì)因水蒸氣的分解而產(chǎn)生大量的氣體,,這些氣體都有可能導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔,。涂料中粘結(jié)劑,雖然可以增加涂層厚度,,但也相應(yīng)增大了發(fā)氣量,。 : X: ]) a- l. z8 k5 ]; i4 x; u* a! Y
/ U' O) ^ p! X3 W 5.2 熔煉設(shè)備及工具的影響 / i- g/ @1 i# a' ]& G * v+ V l' s; F( h1 y 不同熔煉設(shè)備熔化鋁合金時(shí),鋁合金的吸氣量和形成氣孔的程度是不同的,。新坩堝及有銹蝕,、污物的舊坩堝,使用前應(yīng)吹砂或用其他方法清除干凈,,并加熱至700℃-800℃,,保溫2h-4 h,以去除坩堝所吸附的水分和其它化學(xué)物質(zhì),,否則會(huì)因含有水分而在熔煉澆注時(shí)產(chǎn)生水蒸氣而導(dǎo)致形成氣孔,。新砌的爐子,,通常也需要使用幾天或幾周的時(shí)間進(jìn)行烘爐干燥處理,否則耐火材料中含有的水分及化學(xué)結(jié)合的氫就無(wú)法釋放而導(dǎo)致熔煉時(shí)形成氣孔,。 ( f4 c3 U6 \- f
% S/ U- @ V; g: c7 Q& F 熔煉用的工具如澆包,、除氣用的鐘罩等,使用前應(yīng)將表面殘余的金屬,、氧化皮等污物清除干凈,;鋁鎂合金使用的工具,使用前則要求放在光鹵石等熔劑中洗滌干凈,。然后涂上防護(hù)涂料并進(jìn)行預(yù)熱烘干,。如果預(yù)熱不良,表面吸咐的水分,,會(huì)在熔煉澆注過(guò)程因加熱形成水蒸氣而產(chǎn)生大量的氣體,,導(dǎo)致鑄件針孔的形成。 + J* P5 } D) t3 P9 [5 m( n5 F- A0 y8 ]+ y7 r. r
5.3 氣候的影響 % v# ~2 a7 @. Z7 U* \6 _1 H3 J& r% e4 g8 [; J' |
一般情況下,,周?chē)諝庵械臍錃夂坎⒉欢�,,但空氣中如果相�?duì)濕度大,則會(huì)增加合金液中氣體的溶解度,,形成季節(jié)性氣孔,,如在雨季,由于空氣濕度大,,鋁合金熔煉時(shí)針孔產(chǎn)生的現(xiàn)象就嚴(yán)重些,。當(dāng)然,空氣濕度大時(shí),,鋁合金錠 ,、熔煉設(shè)備、工具等也會(huì)因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量,,因此更應(yīng)注意采取有力預(yù)熱烘干防護(hù)措施,,以減少氣孔的產(chǎn)生。 : s+ f) s6 J& p4 r# G4 i; S6 H0 F5 S9 N
5.4 熔化操作的影響 8 A. V3 k5 M' B
7 X2 ]0 g) T9 R) d 鋁合金熔煉時(shí),,由于氫氣溶解到鋁液中需要一個(gè)過(guò)程,因此加強(qiáng)熔煉過(guò)程的控制,,對(duì)控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的,。生產(chǎn)實(shí)踐表明,鋁液吸氫是在表面進(jìn)行的,,它不僅與鋁液表面的分壓有關(guān),,還與合金熔煉溫度、熔煉時(shí)間等有較大的關(guān)系,。合金熔化溫度越高,,熔化時(shí)間和熔化后鋁液保持時(shí)間越長(zhǎng),,氫在鋁液中擴(kuò)散就越充分,鋁液吸氫量就越大,,出現(xiàn)針孔的幾率就越大,。有人曾做試驗(yàn),鋁液存放時(shí)間越長(zhǎng),,鋁合金內(nèi)含氣量近似成比例增加,。因此,我們?cè)诖罅可a(chǎn)條件下,,為了減少鋁合金熔煉時(shí)吸收氫氣,,一定要嚴(yán)格執(zhí)行鋁合金熔煉工藝規(guī)程,一般鋁合金熔化后保持時(shí)間不能超過(guò)3h-5h,,鋁合金熔化溫度也不能過(guò)高,,一般控制在760℃以下,最高初始熔煉溫度不應(yīng)超過(guò)920℃,。 ( R! W" d! ^9 p 1 `/ ?1 J4 `1 Z$ ~8 f4 e0 P, z 5.5 砂型鑄造鑄型的影響 o u. J& P6 C
( A2 {* r: F/ w$ U 5.6 金屬型鑄造型腔的影響 % _+ e) `, G' Q# L3 Q/ O ) U4 k3 O8 P, S 由于金屬型鑄造沒(méi)有退讓性和無(wú)透氣性等特點(diǎn),,金屬型在充填和澆注過(guò)程中,型 腔內(nèi)的氣體一方面隨著鋁液金屬的充填被壓縮,;另一方面又被迅速?gòu)?qiáng)烈加熱,,引起壓力升高,,結(jié)果造成充型反壓力,阻礙鋁液金屬充填型腔,,當(dāng)壓力超過(guò)一定極限時(shí),,氣體就可能沖破金屬液流束的表層,通過(guò)內(nèi)澆口向外逸出,,破壞金屬液連續(xù)流動(dòng),,并造成強(qiáng)烈氧化,在氣體穿越金屬液時(shí),,如果受到初晶或凝固層的阻擋,,便會(huì)留在金屬液中形成氣孔。當(dāng)帶有砂型的金屬型鑄造時(shí),,液體金屬在充填過(guò)程中,,砂型受到粘結(jié)劑分解以及涂料未烘干或金屬型預(yù)熱不充分的影響,都會(huì)增加型腔內(nèi)的氣體量,,當(dāng)型腔內(nèi)的氣體不能充分排出時(shí),,氣體便滯留于鑄件形成氣孔,而部分殘留氣體則富集于鑄型壁與金屬液之間形成“氣阻”,,這些氣阻則使鑄件出現(xiàn)澆不足或冷隔缺陷,。 & H1 {7 p: Y w. v0 i" h5 P8 h, o
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6.預(yù)防鋁合金鑄件針孔形成的主要措施< * @2 L6 t+ o. i5 S' ]1 E
' H. P1 D% [$ x) f 由以上分析可知,鋁合金鑄件容易產(chǎn)生針孔缺陷,。它與鋁合金本身特性有關(guān)系,,也與一系列的外界因素有關(guān)。為了避免或減少鋁合金在熔煉時(shí)產(chǎn)生針孔,,保證鋁合金鑄件具有優(yōu)良品質(zhì),,可針對(duì)性地采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施予以預(yù)防。 9 v8 B4 Q0 J, ]: B5 J% ~9 E: S$ [% X; @- e _6 E
6.1 認(rèn)真做好熔煉澆注時(shí)的準(zhǔn)備工作 3 p& h& v9 q. i! F1 v- d# e' M
+ O! z+ F9 {& Y N8 _ 6.1.1 嚴(yán)格按工藝規(guī)程要求,,正確處理好爐料,。爐料使用前應(yīng)用吹砂或其它方法去除爐料表面的銹跡、泥沙等污物,,并進(jìn)行爐料預(yù)熱,,預(yù)熱溫度:350℃-450℃,保持3h以上,,嚴(yán)防帶入水分和油污等,。按QJ169-75要求的I類(lèi)鑄件,只允許使用一級(jí)回爐料,,Ⅱ、Ⅲ類(lèi)鑄件允許使用二級(jí)回爐料,,但Ⅱ類(lèi)鑄件回爐料的總量不允許超過(guò)70%,,三級(jí)回爐料不允許用于基本產(chǎn)品的生產(chǎn),。 ( @( _% S- D1 T3 \