鋁合金鑄件氣孔與預(yù)防

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鋁合金鑄件氣孔與預(yù)防

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" {6 r) J9 D4 {' Q8 {: \' O1 w* b, @$ f" P$ u% x$ W$ V' B; ^3 q ) ^) s. Z5 Z5 d# ?8 C. \ ! |, Q [8 m+ U8 o Z) | 2005-5-5 湖南江雁機(jī)械廠增壓器公司 鄧益中 0 v- x' N. Y# e$ i7 C- ?% x! p' L$ N" Y5 F1 G% M) Z2 ~. V+ i% x+ k    摘要：本文從鋁合金鑄件氣孔類(lèi)別分析入手,，指出鋁合金鑄件氣孔可分為點(diǎn)狀針孔,、網(wǎng)狀針孔,、綜合性針孔三類(lèi)；氫是造成鋁合金鑄件針孔的主要原因,，而氫的主要來(lái)源則是由于水蒸氣分解所產(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,。由于鋁合金鑄件氣孔對(duì)鑄件的品質(zhì)尤其是對(duì)其力學(xué)性能產(chǎn)生不良的影響,，作者在文中論述了鋁合金鑄件氣孔形成的主要因素，并針對(duì)鋁合金鑄件氣孔形成的主要因素提出了相應(yīng)的預(yù)防措施,，文章最后扼要總結(jié)了預(yù)防鋁合金鑄件針孔必須遵守的“防”,、“排”、“溶”工藝原則,。     關(guān)鍵詞：鋁合金,；鑄件；氣孔,；針孔,；氫；力學(xué)性能,；金屬型鑄造,；預(yù)防措施。     引言：在純鋁中加入一些金屬或非金屬元素所熔制的鋁合金是一種新型的合金材料,，由于其比重小,，比強(qiáng)度高，具有良好的綜合性能,，因此被廣泛用于航空工業(yè),、汽車(chē)制造業(yè)、動(dòng)力儀表,、工具及民用器具制造等方面,。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的推進(jìn)，其生產(chǎn)量和耗用量大有超過(guò)鋼鐵之勢(shì),。加強(qiáng)對(duì)鋁合金材料性能的研究,，保證鋁合金鑄件具有優(yōu)良品質(zhì)，既是我們每一個(gè)科技工作者義不容辭的責(zé)任,，也是同我們的日常生活息息相關(guān)的頭等大事,。本文結(jié)合作者鋁合金鑄件生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)談?wù)勪X合金鑄件氣孔與預(yù)防問(wèn)題。     1．氣孔類(lèi)別     由于鋁合金具有嚴(yán)重的氧化和吸氣傾向,，熔煉過(guò)程中又直接與爐氣或外界大氣相接觸,，因此，如熔煉過(guò)程中控制稍許不當(dāng),，鋁合金就很容易吸收氣體而形成氣孔,，最常見(jiàn)的是針孔。針孔（gas porosity/pin-hole）,，通常是指鑄件中小于1mm的析出性氣孔,，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個(gè)斷面上,，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位,。根據(jù)鋁合金析出性氣孔的分布和形狀特征,，針孔又可以分為三類(lèi)①，即：     (1) 點(diǎn)狀針孔：在低倍組織中針孔呈圓點(diǎn)狀,，針孔輪廓清晰且互不連續(xù),，能數(shù)出每平方厘米面積上針孔的數(shù)目，并能測(cè)得出其直徑,。這種針孔容易與縮孔,、縮松等予以區(qū)別開(kāi)來(lái)。     (2) 網(wǎng)狀針孔： 在低倍組織中針孔密集相連成網(wǎng)狀,，有少數(shù)較大的孔洞,，不便清查單位面積上針孔的數(shù)目，也難以測(cè)出針孔的直徑大小,。     (3) 綜合性氣孔：它是點(diǎn)狀針孔和網(wǎng)狀針孔的中間型,，從低倍組織上看，大針孔較多,，但不是圓點(diǎn)狀,，而呈多角形。     鋁合金生產(chǎn)實(shí)踐證明,，鋁合金因吸氣而形成氣孔的主要?dú)怏w成分是氫氣,，并且其出現(xiàn)無(wú)一定的規(guī)律可循，往往是一個(gè)爐次的全部或多數(shù)鑄件均存在有針孔現(xiàn)象,；材料也不例外，各種成分的鋁合金都容易產(chǎn)生針孔,。     2． 針孔的形成     鋁合金在熔煉和澆注時(shí),，能吸收大量的氫氣，冷卻時(shí)則因溶解度的下降而不斷析出,。有的資料介紹②,，鋁合金中溶解的較多的氫，其溶解度隨合金液溫度的升高而增大,，隨溫度的下降而減少,，由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí)，氫在鋁合金中的溶解度下降19倍,。（氫在純鋁中的溶解度與溫度的關(guān)系見(jiàn)圖1③）,。因此鋁合金液在冷卻的凝固過(guò)程中，氫的某一時(shí)刻,，氫的含量超過(guò)了其溶解度即以氣泡的形式析出,。因過(guò)飽和的氫析出而形成的氫氣泡，來(lái)不及上浮排出的,，就在凝固過(guò)程中形成細(xì)小,、分散的氣孔,，即平常我們所說(shuō)的針孔（gas porosity）。在氫氣泡形成前達(dá)到的過(guò)飽和度是氫氣泡形核的數(shù)目的函數(shù),，而氧化物和其他夾雜物則在起氣泡核心的作用     在一般生產(chǎn)條件下,，特別是在厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產(chǎn)生。在相對(duì)濕度大的氣氛中溶煉和澆注鋁合金,，鑄件中的針孔尤其嚴(yán)重,。這就是我們?cè)谏�產(chǎn)中常常有人納悶干燥的季節(jié)總比多雨潮濕的時(shí)節(jié)鋁合金鑄件針孔缺陷少些的原因。     一般說(shuō)來(lái),，對(duì)鋁合金而言,，如果結(jié)晶溫度范圍較大，則產(chǎn)生網(wǎng)狀針孔的機(jī)率也就大得多③,。這是因?yàn)樵谝话汨T造生產(chǎn)條件下,，鑄件具有寬的凝固溫度范圍，使鋁合金容易形成發(fā)達(dá)的樹(shù)枝狀結(jié)晶,。在凝固后期,，樹(shù)枝狀結(jié)晶間隙部分的殘留鋁液可能相互隔絕，分別存在于近似封閉的小小空間之中,，由于它們受到外界大氣壓力和合金液體的靜壓作用較小,，當(dāng)殘留鋁液進(jìn)一步冷卻收縮時(shí)能形成一定程度的真空（即補(bǔ)縮通道被阻塞），從而使合金中過(guò)飽和的氫氣析出而形成針孔,。     3． 形成氣孔的氫氣的來(lái)源與析出     鋁合金中氣孔的產(chǎn)生,，是由于鋁合金吸氣而形成的，但氣體分子狀態(tài)的氣體一般不能溶解于合金液中,，只有當(dāng)氣體分子分解為活性原子時(shí),，才有可能溶解。合金液中氣體能溶解的數(shù)量多少,，不僅與分子是否容易分解為活性原子有關(guān),，還直接與氣體原子類(lèi)別有關(guān)。在鋁合金熔煉過(guò)程中,，通常接觸的爐氣有：氫氣,、氧氣、水蒸氣,、二氧化碳,、二氧化硫等，這些氣體主要是由燃料燃燒后產(chǎn)生的,，而耐火材料,、金屬爐料及熔劑、與氣體接觸的工具等也可以帶入一定量的氣體，如新砌的爐襯,、爐子的耐火材料,、坩堝等，通常需要使用幾天或幾周的時(shí)間,，其化學(xué)結(jié)合的氫才能充分從粘結(jié)劑中釋放出來(lái),。一般而言，爐氣成分是由燃料種類(lèi)以及空氣量來(lái)決定的,。普通焦炭坩堝爐,，爐氣成分主要為二氧化碳、二氧化硫和氮?dú)�,；煤氣,、重油坩堝爐主要為水蒸氣、氮?dú)�,；而�?duì)目前大多數(shù)熔煉廠家使用的電爐熔煉來(lái)說(shuō),，爐氣成分主要是氫氣。因此,，采用不同的熔煉爐熔煉時(shí),，鋁合金的吸氣量和產(chǎn)生氣孔的程度是不同的。     鋁合金生產(chǎn)實(shí)踐證明,，氫是唯一能大量溶解于鋁或鋁合金中的氣體,，是導(dǎo)致鋁合金形成氣孔的主要原因，是鋁合金中最有害的氣體,，也是鋁合金中溶解度最大的氣體,。在鑄件凝固過(guò)程中由于氫的析出而產(chǎn)生的孔隙，不僅減少了鑄件的實(shí)際截面積而且是裂紋源,。惰性氣體不能溶于鋁或鋁合金,，其他氣體一般與鋁或鋁合金反應(yīng)形成鋁的化合物，如Al2O3,、AlCl3、AlN,、Al4C3等等,。由圖1可知，氫在液態(tài)鋁或鋁合金中的溶液解度很大,，而幾乎不溶解于固態(tài)鋁（在室溫條件下,，其溶解度約在0.003﹪以下）。     在鋁合金熔煉時(shí),，周?chē)�空氣中的氫氣含量并不��,，氫的最通常的�?lái)源是鋁和水蒸氣的反應(yīng)，而水蒸氣主要來(lái)源于爐氣中的水分,、設(shè)備及工具吸附的水分,、一些材料的結(jié)晶水與鋁銹Al(OH)2分解出來(lái)的水分等,，其反應(yīng)式如下：     3H2O(水蒸氣)+2Al=Al2O3+6[H](1)     含鎂鋁合金由于還發(fā)生下列反應(yīng)，更容易吸收氫：     H2O(水蒸氣)+ Mg=MgO+2[H](2)     另外,，金屬爐料或回爐料帶入的油污,、有機(jī)物、鹽類(lèi)熔劑等與鋁液反應(yīng)也能生成氫：     4mAl+3CmHn=mAl4C3+3n[H] (3)     鎂,、鈉,、鋰可以改變鋁的表面的氧化膜，使活性氫原子容易進(jìn)入,；金屬氟和鈹則能在鋁的表面形成更致密的氧化膜,，降低氫向鋁液或鋁合金中擴(kuò)散的速度，對(duì)鋁合金起到保護(hù)作用,。形成氫化物的元素,，如鈣、鈦,、鋰,、銫等金屬均能強(qiáng)烈地?cái)U(kuò)大氫在鋁液中的溶解度。不同溫度下活性氫原子在鋁液或鋁合金中的溶解度見(jiàn)表1,。     4． 氣孔對(duì)鋁合金鑄件性能的影響     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     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),。     5． 鋁合金鑄件針孔形成的主要因素     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：<br>                             <span class="style3">5.1 原材料,、輔助材料的影響</span><br>                             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。      5.2 熔煉設(shè)備及工具的影響      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。     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,。     5.3 氣候的影響     一般情況下，周?chē)�空氣中的氫氣含量并不��,，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,。     5.4 熔化操作的影響     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�產(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℃,。     5.5 砂型鑄造鑄型的影響     鑄型含水量高，鋁合金中含氫量就越高,。有人用同爐合金澆入不同含水量的鑄型,，經(jīng)測(cè)定合金中氫氣含量有很大區(qū)別③：鑄型含水量為5%時(shí)，鑄型中含氫量為1.5ml/100g,；鑄型含水量為6%時(shí),，鑄型中含氫量為2.5ml/100g；鑄型含水量為8%時(shí),，鑄型中含氫量為3.0ml/100g,。因此砂型鑄造鋁合金時(shí)，最好采用干燥或表面干燥型,，如用濕型,，含水量應(yīng)控制在6%以下。這是因?yàn)闈裥丸T造時(shí),，由于水分的汽化溫度低,，當(dāng)加熱到鋁液熔化溫度時(shí)，砂型中會(huì)產(chǎn)生大量的氣體,，隨著壓力增大,，體積發(fā)生膨脹，壓力大的氣體就會(huì)進(jìn)入型腔或型腔中的鋁液,，導(dǎo)致侵入性氣孔的形成,。     5.6 金屬型鑄造型腔的影響     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,。     6．預(yù)防鋁合金鑄件針孔形成的主要措施<     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,。     6.1 認(rèn)真做好熔煉澆注時(shí)的準(zhǔn)備工作     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)。     6.1.2 坩堝,、錠模,、熔煉工具，使用前應(yīng)將表面油污,、臟物等清除干凈,。并預(yù)熱至120℃-250℃，涂以防護(hù)涂料,。     6.1.3 新坩堝,、新砌爐子、有銹蝕的舊坩堝,，使用前應(yīng)用吹砂其他方法將表面清除干凈,，并進(jìn)行烘爐處理。一般應(yīng)加熱至700℃-800℃,，保溫2h-4h,，以去除坩堝所吸附的水分及其它化學(xué)物質(zhì)。     6.1.4 已經(jīng)涂料的坩堝 ,、錠模,、熔煉工具使用前，均須預(yù)熱,，坩堝應(yīng)預(yù)熱至暗紅色（500℃-600℃）,；熔煉工具應(yīng)預(yù)熱至200℃-400℃，保持2h以上（除使用感應(yīng)爐熔煉合金時(shí),，坩堝可不預(yù)熱外,。）     6.2 嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，力求做到快速熔煉     鋁合金在熔煉時(shí),，要力求做到快速熔煉,，縮短高溫下停留的時(shí)間。Al-Mg合金和其它鋁合金熔化后保持時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),，需要用熔劑覆蓋鋁合金液面,，以防止鋁合金吸氣，一旦在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)異常,，要及時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員取得聯(lián)系,，采取果斷措施予以處理。根據(jù)QJ1182-87標(biāo)準(zhǔn),，每一爐合金從開(kāi)始熔化到澆注完畢的時(shí)間,，砂型鑄造不得超過(guò)4h,；金屬型鑄造不得超過(guò)6h；壓鑄不得超過(guò)8h,；合金最高溫度一般不超過(guò)760℃,，坩堝底部涂料厚度不得小于６0ｍｍ。      6.3 加強(qiáng)潮濕季節(jié)預(yù)防措施 　　 在雨季或空氣潮濕時(shí)節(jié)鑄造鋁合金,，我們更應(yīng)加注意采取預(yù)防去氣防護(hù)措施,，對(duì)熔煉用具、錠模,、坩堝、爐料等都要嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行預(yù)熱處理,，以防帶入過(guò)多的水分和油污等,，引起各類(lèi)針孔的產(chǎn)生。     6.4 精煉去氣,，去除鋁合金中的氣體<     一般情況下,，所謂“去氣”（又叫“除氣”）就是去除合金中的氣體，“精煉”就是指去除合金中的夾雜物,。因鋁合金熔煉時(shí),，除氣和精煉兩個(gè)工序多合并在一起進(jìn)行，故在生產(chǎn)實(shí)踐中習(xí)慣將這兩個(gè)工序稱(chēng)為精煉,。由于鋁合金中的氣體主要是氫氣,，去氣也就是主要去除氫氣。目前去氣的主要辦法是在鋁合金中通過(guò)精煉除氣劑制造大量的氣體（氣泡中的氣體可能是鋁液內(nèi)部經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的,，也可能性是經(jīng)由部分精煉除氣劑加入直接帶入的）,，利用分壓原理，讓溶解于鋁液中的氫原子向氣泡擴(kuò)散（此時(shí)氣泡的分壓為零）,，由于氣泡比重輕,，當(dāng)氣泡上浮到鋁液表面時(shí)，氣泡破裂,，氫氣逸入大氣之中,，最終達(dá)到去除氫氣的目的。     目前,，為了消除鋁合金鑄件針孔,，最常用的辦法是在熔化過(guò)程中用氯鹽和氯化物除氣，用氯氣,、氮?dú)獬龤�,，用真空除氣，用超聲波除氣,，過(guò)濾除氣等方法,。,，常用精煉除氣劑的用途見(jiàn)表5。采用氯鹽和氯化物除氣劑除氣時(shí),，要用鐘罩將除氣劑壓入坩堝底部100mm,，沿坩堝直徑1/3處（距坩堝內(nèi)壁）的圓周勻速移動(dòng)。為了不使鋁液大量噴濺,，除氣劑可分批加入,，除氣結(jié)束除渣，并按表6規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行靜置,。     6.5 增加氣體在合金中的溶解度     采用快速或高壓下凝固的方法,，提高氣體在鋁合金中的溶解度，促進(jìn)氣體來(lái)不及或不能析出,，從而達(dá)到消除針孔的目的,。具體方法限于篇幅，在此不做過(guò)多闡述,。     6.6 采用工藝方法進(jìn)行除氣     通常情況下,，砂型鑄造也可以采用靜置、多扎出氣孔和加大冒口等方法進(jìn)行去氣,。這里僅以金屬型鑄造去氣預(yù)防措施為例做一簡(jiǎn)易介紹,。由于金屬型鑄造具有無(wú)透氣性特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)金屬型時(shí)就必須有排氣預(yù)防措施,，其生產(chǎn)中常用的排氣方式有：    （1）利用分型面或型腔零件的組合面的間隙進(jìn)行排氣：因?yàn)榻饘傩土慵�在組合時(shí),，總會(huì)有間隙，一般分型間隙在0.08mm-0.15mm之間,，活動(dòng)零件間隙在0.1mm-0.2mm之間,，利用這些間隙可用來(lái)排氣，但不允許為了排氣而過(guò)分?jǐn)U大間隙,，造成金屬液阻塞,，從而使鑄件上毛刺增加，降低鑄件尺寸精度,。     （2）開(kāi)排氣槽：即在分型面或型腔零件的組合面上,，芯座與頂桿表面上做排氣槽，這樣既能排氣,，又能蓄氣,，阻止液體金屬流入，故在金屬型鑄造和金屬型低壓鑄造時(shí)被廣泛采用,。     （3）設(shè)排氣孔：排氣孔一般開(kāi)設(shè)在金屬型的最高處,，或金屬型內(nèi)可能產(chǎn)生“氣阻”的地方。     （4）設(shè)計(jì)排氣塞：排氣塞是金屬型常用的排氣設(shè)施。在一平面上需要設(shè)制數(shù)個(gè)排氣塞時(shí),，可用一個(gè)排氣環(huán)來(lái)代替,，將它設(shè)計(jì)在型腔的“氣阻”處，或型腔的大平面上,，以便排氣暢通,。如在鑄件肥厚部分設(shè)計(jì)排氣塞，排氣塞可用導(dǎo)熱性好的銅制作,，同時(shí)還可以起到加強(qiáng)鑄件冷卻的作用,。排氣塞安裝的位置和數(shù)量，常在金屬型修正時(shí)確定,。在金屬型小批量生產(chǎn)時(shí),，為簡(jiǎn)化排氣塞的制作，常在需要設(shè)置排氣塞的地方,，鉆ф5-10毫米的小孔,，孔內(nèi)塞以水玻璃砂，也可以起到排氣塞的作用,。      7.預(yù)防鋁合金鑄件氣孔形成應(yīng)遵循的工藝原則     以上分析了鋁合金鑄件氣孔形成的主要因素，并針對(duì)性地論述了一系列相應(yīng)的預(yù)防措施,，目的就是要在鑄件中防止生成氣孔和夾雜,，獲得優(yōu)良品質(zhì)的鑄件。從鑄造工藝角度綜合分析,，預(yù)防氣孔的生成,，消除氣孔和氧化夾雜，我們可以用“防”,、“排”,、“溶”三字工藝原則來(lái)概括。    “防”：就是要防止水分及各種污物進(jìn)入坩堝或熔爐中,。    “排”：就是要排除鋁液中的氧化夾雜和氫氣,，因?yàn)橹挥杏行�去除懸浮在鋁液中的彌散狀的夾雜物（主要是Al2O3），才能防止鋁液增氫,，消除去氫障礙,，從而獲得純凈的鋁液，澆出合格的鑄件,�,！霸�既盡，氣必除”說(shuō)的就是這個(gè)意思,。    “溶”：就是要使鋁液中的氫在凝固時(shí)能部分地或者全部地固溶在合金組織中,，不致在鑄件中形成氣孔。     因此，在鋁合金熔煉安排和選擇“防”,、“排”,、“溶”三套工藝措施時(shí)，我們必須遵循“以防為主,，以排為輔”的工藝原則,，但最佳的熔煉或重熔方法，著眼點(diǎn)應(yīng)仍放在“防”字上,。     當(dāng)然,，鋁合金熔煉或重熔時(shí)，貫徹“以防為主,，以排隊(duì)為輔”的原則,，正確實(shí)施“防”、“排”,、“溶”三套工藝措施,，還必須具有過(guò)硬的熔煉操作基本功，熔煉操作基本功包括：精煉設(shè)備,、熔爐煉工具的準(zhǔn)備和處理,，溶劑、變質(zhì)劑的預(yù)制,，精煉,、變質(zhì)除渣的技巧，攪拌操作的技巧和合理澆注等等,，我們只有具備了過(guò)硬的操作基本功,，才能真正有效地預(yù)防鋁合金鑄件氣孔的形成。

天地之間

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moonbm

找論文路過(guò)
太長(zhǎng)了