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鋁型材鑄造出現氣孔的原因分析與解決辦法

作者: 時間:2019-10-03148 次瀏覽

問題1:材料ACD12鋁型材壓鑄件在機加工或噴砂后出現較多氣孔的問題,這一技術上問題困擾著我們

回復:1 設備抽真空設備是什么設備啊?
壓鑄件的氣孔問題好像還沒有辦法解決只能通過(tōng guò)調節壓鑄參數,模溫和修改相關的模具溫度使氣孔在一個合理的等級范圍(fàn wéi)
2 一.人的因素:
1.脫模劑是否噴得太多 因脫模濟發氣量大,用量過多時,澆注前未燃盡,使揮發氣體被包在鑄件表層。所以在同一條件下,某些工人操作時會產生較多的氣孔的原因之一。選用發氣量小的脫模濟,用量薄而均勻,燃凈后合模。
2未經常清理溢流槽和排氣道?
3開模是否過早? 是否對模具進行了預熱?各部位是否慢慢均勻升溫,使型腔、型芯表面溫度為150℃~200℃。
 
4剛開始模溫低時生產的產品有無隔離?
5如果無預熱裝置時是否使用鋁型材料慢速推入型腔預熱或用其它方法加熱?
6是否取干凈的鋁液,有無將氧化層注入壓室? 7倒料時,是否將勺子靠近壓室注入口,避免飛濺、氧化或卷入空氣降溫等。
8金屬液一倒入壓室,是否即進行壓射,溫度有無降低了?。
9冷卻與開模,是否根據不同的產品選擇開模時間?
10有無因怕鋁液飛出(飛水),不敢采用正常壓鑄壓力?更不敢償試適當增加比壓。?
 
11操作員有無嚴格遵守壓鑄工藝?
12有無采用定量澆注?如何確定澆注量?
二.機(設備、模具、工裝)的因素: 主要是指模具質量、設備性能。
1壓鑄模具設計是否合理,會否導致有氣孔?壓鑄模具方面的原因:
1.澆口位置的選擇和導流形狀是否不當,導致金屬液進入型腔產生正面撞擊和產生旋渦。(降低壓射速度,避免渦流包氣)
2.澆道形狀有無設計不良?
3.內澆口速度有無太高,產生湍流?
 
4.排氣是否不暢? 5.模具型腔(mold cavity)位置是否太深?

6.機械加工余量是否太大?穿透了表面致密層,露出皮下氣孔?壓鑄件的機械切削加工余量應取得小一些,一般在0.5mm左右,既可減輕鑄件重量、減少切削加工量以降低成本,又可避免皮下氣孔露出。余量更好不要大于0.5mm,這樣加工出來的面基本看不到氣孔的,因為有硬質層的保護。
2排氣孔是否被堵死,氣排不出來?
3沖頭潤滑劑(作用:能減少或避免摩擦磨損)是否太多,或被燒焦?這也是產生氣體的來源之一。
4澆口位置(position )和導流形狀,有無金屬液先封閉分型面上的排溢系統?
5內澆口位置是否不合理,通過內澆口后的金屬立即撞擊型壁、產生渦流,氣體被卷入金屬流中 ? 6排氣道位置不對,造成排氣條件不良 ?
 
5溢氣道面積是否夠大,是否被阻塞,位置是否位於最后充填的地方? 模具排氣部位是否經常清理?避免因脫模劑堵塞而失去排氣作用。
6模溫是否太低? 7流道轉彎是否圓滑?適當加大內澆口?
 
8有無在深腔處開設排氣塞,或采用鑲拼形式增加排氣?
9有無因壓鑄設計不合理,形成有難以排氣的部位?
10溢流口截面積總和有無小于內澆口截面積總和的60%,排渣效果差?
11有無在在滿足成型良好的條件下,增大內澆口厚度以降低填充速度?
12有無內澆口速度過高,湍流運動過劇,金屬流卷入氣體嚴重 ?
13有無內澆口截面積過小,噴射嚴重 ?
 
14有無順序填充以利于型腔氣體排出,直澆道和橫澆道有足夠的長度?

三.材料(Material)的因素:

1有無做好供應商的原材料的成分控制?鐵包含比重多少?(要求在0.7以下)
2鋁的純度有無保證?
3二次料(水口料)使用是否過多,并且沒有做好除渣動作?
 
4又無在生產過程中在鋁液內加入過多廢料渣包,澆注時連同氧化(oxidation)皮共同倒入?

5本公司有無控制廢材料的二次使用比例?如何執行?誰檢查?
6重要客戶產品的鋁液中是否可以加入廢料?
7試試改變新料與回爐料的比例?
8爐料是否干凈?
四.方法的因素: 主要指壓鑄參數、操作工藝。
1有無根據不同的產品選擇工藝參數?(壓鑄鋁液溫度630-670ºC)合理選擇壓鑄工藝參數,特別是壓射速度。調整高速切換起點。
2有無減少脫模濟含水量?有無采用發氣量小的脫模劑?
3合金熔煉溫度是否過高?
4鋁液溫度(temperature)如何測定?溫度計準確否?
 
5有無根據產品及時調整壓射速度和慢壓射速度快壓射速度的轉換點?
6有無大機器壓鑄小零件,壓室的充滿度過小?
五.環境因素: 壓鑄環境是否空氣濕度大?
一般情況下,周圍空氣中的氫(Hydrogen)氣含量并不多,但空氣中如果相對濕度大,則會增加鋁液中氣體的溶合度,形成季節性氣孔,如在雨季,由于空氣濕度大,鋁型材熔煉時針孔產生的現象就嚴重些。當然,空氣濕度大時,鋁型材錠 、熔煉設備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量,因此更應注意采取有力預熱烘干防護措施,以減少氣孔的產生。
名詞解釋與鋁壓鑄小資料
一.名詞解析:
1氣孔:特征--鑄件表皮下,聚集氣體鼓脹所形成的泡。
2針孔: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。根據鋁型材析出性氣孔的分布和形狀特征,針孔又可以分為三類
  ①,即:
  (1) 點狀針孔
  (2) 網狀針孔
  (3) 綜合性氣孔:
3精煉鋁(Al)型材在熔煉過程中,去除非金屬夾雜物(各種固態氧化物)和氣體的工序,一般稱為 ;精煉 ;。
4壓鑄工藝上的 ;時間 ; 是填充時間、增壓建壓時間、持壓時間及留模時間, ;時間 ;在壓鑄工藝上是至關重要的。
二.小資料
1鋁比重:純鋁2.71g/cm3 ;壓鑄鋁型材2.6-2.71g/cm3;合金鋁熔解范圍520-600℃;壓鑄溫度范圍670-710℃。鋁梯安全導軌超寬壁厚3mm,承受600kg集中載荷無變形,非對稱前艙防止誤操作。
2如何防止吸氣?
 
⑴水氣:它來自爐氣,未經充分干燥的爐料、精煉劑、復蓋劑、變質劑,未經充分干燥的爐襯、坩堝及工具上的涂料,以及殘留在坩堝、工具和爐料上的含水溶劑,這些水氣與鋁反應為: 2AL+3H2O→←AL2O3+6H 產生氫,氫以原子態進入鋁液。
⑵油污來自帶有油脂的爐料及工具,油脂與鋁反應生成氫。鋁梯安全導軌超寬壁厚3mm,承受600kg集中載荷無變形,非對稱前艙防止誤操作。
⑶爐料上帶有含水腐蝕物。更大化減少鋁型材液吸收氣體,合金原材料應妥善存放,防止受潮。使用前需充分預熱烘干;對熔煉坩堝、工具都應充分預熱以去除水汽后再使用。為了清除鋁型材液中的氣體,所有鋁型材液澆注之前都必須進行除氣精煉。
3通氮精煉法(又稱惰性氣體除氣法) 基本原理:將氮氣通過一定的工藝裝置進入鋁液的底部,氮以氣泡的形式從鋁液的底部向上浮起時,由于在氣泡和鋁液接觸的界面上存在氫(Hydrogen)的分壓差,氣泡內氫的分壓很低,在氫分壓趨于平衡的過程中,合金液中的氫就不斷地進入氣泡,當氣泡上升到液面后,氫即隨之逸入大氣中,氣泡在上升的過程中,同時吸附氧化渣及其固定雜質,使之一起上浮到液面。惰性氣體在使用前應將其冷凝脫水,以防止水分進入鋁液。精煉質量好,氣孔必然少。
4模具溫度要獲得質量穩定的優質鑄件,必須將模具溫度嚴格控制在更佳的工藝范圍內。這就必須應用模具冷卻加熱裝置,以保證模具在恒定溫度范圍內工作,鋁型材:200-260℃。
 
5鋁型材生產實踐證明,氫是能大量溶合于鋁或鋁型材中的氣體,鋁型材中溶解度更大的氣體。
 
6鋁型材精練時加入精練劑要按比例,精練劑一般是鋁型材0.3%,除氣時間不夠;方法一:采用無縫鋼管,插入鋁液底部20cm處用氮氣(Nitrogen)或氬氣噴吹精練劑,精練噴完后,氮氣或氬氣再吹15-20分鐘(熔煉鋁型材 5噸情況下)精練后鎮靜10-15分鐘,扒掉鋁渣 ,用過濾網過濾澆注;
7各種鑄造有色金屬都有吸收氣體的特性,處在熔煉或保溫過程中的合金液,隨合金溫度(temperature)的升高,所吸收氣體的溶解度迅速增加。因此,除正確控制整個熔煉澆注工藝外,應盡量減少合金液在高溫下保溫,避免合金液過熱,對極易吸合的合金,采取在覆蓋劑保護下熔煉。這樣才能避免氣孔、針孔的產生。
 
8為了更大化減少鋁(Al)型材的氧化(oxidation),除選擇(xuanze)適當的熔煉用爐外,壓鑄生產中應采用保溫爐保溫,切忌邊熔化,邊壓鑄生產,盡可能減少攪拌,保持液面氧化膜完整,避免合金液不必要的過熱和盡量縮短合金在保溫爐中的時間
 
9在壓鑄時,壓室型腔內的部分氣體(約30%)不能從型腔內排出,而被卷入金屬液中,在填充過程中會產生反壓力返使流速下降,造成鑄件冷隔、欠鑄、氣孔、疏松等缺陷。為了消除由此而產生的鑄件缺陷,故模具上一定要設置排氣槽。排氣槽一般與溢流槽配合,設置在溢流槽后端,在有些情況下也可在型腔的部位單獨布置排氣槽。
10合金熔化(定義:物質由固態變成液態的變化過程)溫度越高,熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長,氫在鋁液中擴散就越充分,鋁液吸氫量就越大,出現針孔的幾率就越大。有人曾做試驗,鋁液存放時間越長,鋁型材內含氣量近似成比例增加。

11針孔是鋁型材鑄件中容易出現的且對鑄件品質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(Means)介紹,鋁液中所溶解的氣體中80%-90%是氫),而氫的主要來源是水蒸氣分解所產生的。因此,鋁型材在熔煉過程中造成水蒸氣產生的原因,也就是直接影響針孔形成的主要因素。
 
12鋁型材熔煉時,由于氫氣溶解到鋁液中需要一個過程,因此加強熔煉過程的控制,對控制鋁型材吸氣量是大有文章可做的。生產實踐表明,鋁液吸氫是在表面進行的,它不僅與鋁液表面的分壓有關,還與合金熔煉溫度、熔煉時間等有較大的關系。合金熔化溫度越高,熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長,氫在鋁液中擴散就越充分,鋁液吸氫量就越大,出現針孔的幾率就越大。有人曾做試驗,鋁液存放時間越長,鋁型材內含氣量近似成比例增加。因此,我們在大量生產條件下,為了減少鋁型材熔煉時吸收氫氣,一定要嚴格執行鋁型材熔煉工藝規程。
13金屬爐料或回爐料帶入的油污、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應也能生成氫。
14目前,為了消除鋁(Al)型材鑄件針孔,最常用的辦法是在熔化過程中用氯鹽和氯化物除氣,用氯氣、氮氣除氣,用真空除氣,用超聲波除氣,過濾除氣等方法。工業鋁材是一種以鋁為主要成份的合金材料,鋁棒通過熱熔,擠壓從而得到不同截面形狀的鋁材料,但添加的合金的比例不同,生產出來的工業鋁型材的機械性能和應用領域也不同。執行標準按GB/T5237.1-2004。采用氯鹽和氯化物除氣劑除氣時,要用鐘罩將除氣劑壓入坩堝底部100mm,沿坩堝直徑1/3處(距坩堝內壁)的圓周勻速移動。為了不使鋁液大量噴濺,除氣劑可分批加入,除氣結束除渣。

15表面氣孔、氣泡可通過噴砂發現,內部氣孔、氣泡可通過X光透視或機械加工發現氣孔、氣泡在X光底片上呈黑色。
 
16除氫的 ;防、排、除 ; 防 ;:就是要防止水分及各種污物進入坩堝或熔爐中。 ;排 ;:就是要排除鋁液中的氧化夾雜和氫氣,因為只有有效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。 ;渣既盡,氣必除 ;說的就是這個意思。 ;溶 ;:就是要使鋁液中的氫在凝固(solidification)時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。
17據介紹模具更佳溫度應控制在澆人溫度的40%。鋁型材壓鑄模溫度為80℃。模具溫度在這一范圍內有利于獲得優質高產鑄件。順序填充有利于型腔氣體排出,直澆道和橫澆道有足夠的長度>50mm。以利于合金(alloy)液平穩流動和氣體有機會排出。可改變澆口厚度、澆口方向、在形成氣孔的位置設置溢流槽、排氣槽。溢流品截面積總和不能小于內澆口截面積總和的60%,否則排渣效果差。
18減少鋁(Al)水中的含氣量,防止大量的氣體在鋁型材凝固時析出面產生氣孔,這就是鋁型材熔煉過程中精煉除氣的目的。如果在鋁液中本來就減少了氣體的含量,那么凝固時析出氣體量就會減少,因而產生的氣泡也就變少,并顯著減少。因此,鋁型材的精煉是非常重要的工藝手段,精煉質量好,氣孔必然少,精煉質量差,氣孔必然多。保證精煉質量的措施是先用良好的精煉劑,良好的精煉劑是在660℃左可以起反應產生氣泡,所產生氣泡不太劇烈,而是均勻不斷的產生氣泡,通過物理吸附作用,這些氣泡與鋁液充分接觸,愈長愈好,一般要有6-8分鐘的冒泡時間。當鋁型材冷卻到300℃時,氫在鋁型材中的溶解度僅為0.001 cm3/100g 以下,此時僅為液態時的1/700,這種凝固后氫氣析出而產生的氣孔是分散的,細小的針孔,這不影響氣和加工表面,肉眼基本看不見。而在鋁液凝固時因氫氣析出所產生產氣泡比較大,多在鋁液最后凝固的心部,雖然也分散,但這些氣泡常常導致滲漏。嚴重時常導致工件報廢。
 
20鋁型材在熔煉時,要力求做到快速熔煉,縮短高溫下停留的時間參數選擇不當,鋁水壓鑄充型速度過快,使型腔中氣體不能完全及時平穩的擠出型腔,而被鋁液的液流卷入鋁液中,因鋁型材表面快速冷卻,被包在凝固的鋁型材外殼中,無法排出形成了較大的氣孔。這種氣孔往往在工件表面之下,鋁水進口比最后匯合處少,呈梨形或橢圓狀,在最后凝固處多又大。對于這種氣孔應調整充型速度,使鋁型材液流平穩推進,不產生高速卷氣。
 問題2:我在用舊鋁敞口鑄造時總是出現氣孔,有什么辦法解決回復:你這個應該是鑄造過程中氧(Oxygen)化沒處理好的緣故 壓鑄件中的氣孔沒有辦法避免,關鍵是要滿足產品的要求,盡量減少氣孔,或者將氣孔分布到不影響產品品質的部位;改善模具、更換脫模劑、合金液除氣、工藝調整改善、噴涂量控制、增加真空機等方式可以有效的減少氣孔。 壓鑄鋁型材在熔煉時就要盡量保證其鋁液精煉和除氣,保證鋁液質量。對于ADC12在熔融之后鋁液溫度要控制在730°C以上進行精煉除氣處理,用氮氣將精煉劑和除氣劑均勻的吹入鋁液內,時間大概5-10分鐘,靜置后,放水進行用氬氣除氫處理大概5-10分鐘。