如何解决铝合金ADC12压铸问题？_百度知道论文发表、论文指导
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分析影响铝合金压铸零件内部气孔的因素及改进对策
2013年第6期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘要：在铝合金压铸过程中，由于压铸人员的操作水平、压铸机的自身运作情况、涂料属性、采用技术工艺手段、模具的结构设计、温度等因素的综合影响，对压铸零件内部主要缺陷是气孔及气孔率产生也会有所不同。本文通过对影响铝合金压铸零件内部气孔的因素的具体从人员、机器、来料、方法、环境等方面分析，从而对零件内部气孔改进这系问题的措施和方法。 中国论文网 /8/view-4203713.htm　　关键词：铝合金压铸 压铸零件 气孔 除气 　　中图分类号：TG 文献标识码：A 文章编号：（9-01 　　铝合金压铸指的是铝液在压射头快速高压推动的条件下被充填到模具型腔内部进行铸造的过程。由于铝液充填在压铸模型腔所用时间通常只有短短的百分之几秒甚至千分之几秒。在压铸过程中卷入的气体或铝液析气便会在压铸零件内部产生圆形或者椭圆形的气孔，气孔可能在铸件内部存在，也可能在铸件的表面或皮下针孔。常见的压铸零件缺陷之一就是气孔，零件加工后在气孔在零件表面上会显现出来，对零件的密封性和机械强度都有很大的影响。 　　一、加强操作者的培训，降低人为因素对压铸零件内部气孔影响 　　不同压铸操作人员的操作对零件内部质量有一定的影响，在具体操作过程中技术工人的自身业务水准的差异造成的，在压铸过程中，特别时采用人工喷涂、浇料、溢流槽和排气道有没有经常清理等因素导致了同样的操作情况下，不同的工作效果，同时对人员的操作和经验要求较高，不同人员操作，压铸出来的产品零件内部气孔率明显不同。对于喷涂有的地方人工会漏喷或喷的不均匀，人工浇铝水量控制的不好，压铸出来的零件会有浇不足，影响零件内部气孔。压铸过程溢流槽和排气道堵住不利于使得的气体不能排除，易产生气孔。为了减少人为影响，压铸时小的压铸机采用机械自动定管喷涂，大的压铸机采用机器人自动喷涂，确保喷涂的一致和稳定性。浇铝水采用机械定量浇铸，自动给烫机进行自动定量浇铸，确保浇铸时铝水的量的控制。压铸过程中需要增加自检，及时清理溢流槽和排气道。因此，加强操作者的培训和消除人为因素影响有利于内部气孔的降低。 　　二、严把设备和模具设计质量关，为降低零件气孔率产生构建物质基础 　　要保证控制压铸零件内部气孔率，设备的压射力是影响零件内部气孔率的主要一个因素，影响内浇口速度，不能够使零件在凝固中增压使组织致密。油缸漏油、氮气消耗增压力不够等影响零件内部气孔情况。开班前的设备点检，定期对设备维护保养，定期补充氮气，保证压射力的有效，确保压铸机的正常工作。在机器设备的选择上，要考虑压铸模具的设计是否合理，例如检测是否会造成排气不通畅、填充率是否合理、铝液最后汇聚的地方开设益流槽、内浇口速位置是否设计得当等这些因素都会影响零件质量，同时，采用集中排气块，对较厚地方采用局部挤压、点强冷却等方法，利用模流分析软件进行模拟验证。因此必须严格控制。 　　三、做好来料的控制，为提高压铸零件的质量 　　压铸的来料除原材料还包括铝水、脱模剂。对于原材料中的硅元素含量高低对压铸时铝水的流动性影响，硅的含量提高，铝水的流动性就越好；对于熔化后的铝液中包含的气体主要是氢，而它大约占了气体总量的85%以上，会影响压铸零件内部气孔率；对于使用容易发气的脱模剂，挥发气体被包括在铸件内，从而产生较高的气孔；针对以上原因分别需要进行控制，在原材料进货检验时利用光谱仪检测硅元素的含量；熔化后的铝水利用除气工艺进行除气降低铝液中的含气量，转子伸到铝液中，转子旋转，通一定流量的氮气，氮气作为载体，氮气在铝液中冒出来的过程把氢七浮上来。对于脱模剂采用发气量小的，能够在其燃尽后进行合模，减少挥发气体被包括在铸件内。通过以上控制来确保来料方面减少影响零件内部气孔因素。 　　四、合理的工艺控制方法，保证产品内部质量的稳定性 　　在铝合金压铸过程中，主要影响压铸的零件气孔影响工艺参数有：铝水温度、一快位置、二快位置、增压位置、压室充满度等。铝液的压铸温度根据零件结构和零件厚度进行设定，温度太高或太低影响产品内部质量，一般壁厚零件控制在630℃-670℃之间。一快位置是压铸件产生气孔的关键，速度越高越易产生涡流而形成气孔，二快位置依据压铸件的具体构成、壁厚选用最为恰当的流速。增压位置使铸件在凝固阶段进一步致密，太晚零件已凝固，起不到进一步增压致密，容易在零件较厚的地方形成细小的气孔或缩孔，气孔率不能够达到要求。因此要根据不同的产品选择不一样的工艺参数，在压铸工艺参数的合理选择.此外，如何应对压室充满度过小的情况都对操作者的操作工艺有着严格的要求，一般压室充满度40%到80%之间，因此必须在技术工艺层面上做到决定的保证。 　　五、综合环境因素控制，为控制压铸零件气孔率把好关 　　环境因素主要是温度影响，压铸时铝水温度对压铸有影响，在压铸过程中，铝液的温度630℃-670℃之间。浇铸温度过高，又高速，容易产生包气，温度过低，流动性差，易产生缺陷。铝水温度通过温度传感器进行监控，超过设定温度报警。保温炉中的铝水温度低时，可以进行自动加热，有效的控制温度。 　　另外，当模温高时，脱模剂便在在高温下挥发，产生气体，压铸过程中会包卷到零件内部。模温较低时，脱模剂形成的皮膜因为含有未能挥发的水分而致使造成铸件气孔大量出现。严格控制压铸模具的温度。一般来说模具保持温度介于180℃到250℃范围之内都可以。模具温度在压铸中可利用热成像仪检测模具温度检测控制。 　　六、结语 　　影响铝合金压铸零件气孔产生的因素很多的，因此也涉及到压铸过程的方方面面，通过以上改进，能够使零件内部质量有所提高。在实际生产中要注意的问题不仅仅局限以上内容控制改进，需要注意的还有很多方面的问题，在现实生产中的针对不同类型的零件还要具体分析。 　　参考文献： 　　[1]历长云，王有超，许磊，王狂飞，周志杰.铸造工艺参数对ADC12铝合金支架压铸件缺陷的影响[J].特种铸造及有色合金，2010（12）：77-78. 　　[2]刘志明，王平原，李杰.压力铸造技术与运用.天津大学出版设，2010 （09）. 　　[3]齐卫东.压铸工艺与模具设计.北京理工大学出版社，2007（9）-01.
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铝合金ADC12的熔炼及其处理
重庆隆鑫压铸有限公司
摘 要：保证压铸铝合金熔炼质量是压铸生产中最重要的步骤，本文结合本公司的具体情况，简要介绍了压铸铝合金 ADC12 的熔炼过程中产生的渣子和气体，同时也提出了关于除渣和精炼的一些具体的工艺流程。
关键词：熔炼；ADC12；除渣；精炼
1 铝合金的基本特性
日本 ADC12 铝硅合金有很好的铸造性能，且铸件强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性能高及切屑性能好，因此，被广泛用于制作汽车化油器、汽缸体、缸盖、机车减震器、引擎齿轮箱、农机齿轮箱、摄影机机体及电动工具机体等零部件.近年来，随着汽车、摩托车工业的迅速发展，更为广泛地用于制作小型汽车的制动泵壳体及摩托车减震器壳体等形状较复杂、强度精度较高的批量生产的中小型零件。
铝合金 ADC12 铸件中，&-Al 相是最主要的组织，在铸态时，&-Al 相呈树枝状，并且比较粗大，其取向没有一定的规律，较为杂乱，这使得其性能不是很好；合金中 Si，主要用来改善铸造性能，提高耐磨性、耐蚀性和力学性能 Cu 和 Mg是形成 CuAl2和 Mg2Si 相，强化合金，但含量过高，会使塑性降低，Cu 还能提高高温性能，但会降低耐腐性；Mn 主要是形成 AlFeMnS 相，减小 Fe 杂质的有害作用，同时可提高铸件的耐热性能，Fe 在 Al 合金中通常被认为是最有害的杂质元素，常见的Fe相为&-Fe相( Al8SiFe2)和 &-Fe相(Al5
SiFe)两种，硬而脆的针状的 &-Fe 相会破坏金属基体的连接强度，大幅降低合金的力学性能(如抗拉强度)，Fe 在 Al 合金中作为有害元素会显著降低合金的力学性能，影响断裂粗糙程度等。
2 铝合金原材料需控制的过程
现在压铸行业中多数是从铝合金锭生产厂购进牌号铝锭，这种配制好的牌号合金铝锭多以回收的再生铝制品为主料，经过成分调整(加入纯铝锭及部份中间合金)生产的。因此，这种合金铝锭成本、售价都低于以纯铝锭为主料的合金铝锭，但杂质含量较高。针对这种情况，需要对购进的合金铝锭做原材料的化学成分检验，应根据GB/T8733与合金铝锭生产厂签订技术要求时做适当调整，再根据压铸铝合金的要求做出进一步调整。由于铝合金中含气量和硬质点的要求，要求铝锭生产厂必须做好精炼、除气、造渣，防止铝锭中含气量高，杂质多，遗传到压铸铝液中，要求铝锭表面光滑(经过扒去浮渣的)断口细密无结晶硅亮晶粒的。铝锭表面有气泡孔是锭模上涂料水份大未烘干，表面不光亮是浮渣未刮除干净，铝锭断口有亮晶晶的晶粒是浇注温度过高，有硅结晶。
压铸生产中有30％～60％回炉料，对于回炉料有油污的要先烧除再压入铝液中，对碎铝渣料必须过筛除尘、清除砂石才能回炉，凡使用回炉料的铝液，精炼剂、除渣剂用量必须适量增加，一般按上限比例控制。熔炼时，加入的铝锭一定要干燥。
3 铝合金的熔炼
本公司使用的熔炼炉为 ATM-1500。公司要求每次开班时熔炼炉必须进行烘烤，以便清除炉中的湿气，烘烤后的炉子必须达到一定的工艺要求。在进行熔炼过程中要求熔炼温度：(680～750)℃；精炼炉温度：(730&10) ℃。铝合金在整个熔炼过程中，炉料受热而开始熔化，实现由固态到液态的转变，在这个转变过程中，就会使金属氧化，烧损和吸气。金属的氧化和烧损不但会影响合金的化学成分，而且．所造成的氧化夹渣是铝合金铸锭最有害的缺陷之一，金属的吸气则会使铸锭在凝固过程中来不及或不能逸出，而以疏松，气孔形式存在于铸锭中，因此，铝合金熔炼过程的正确与否直接关系到熔体质量的好坏，它不仅影响其化学成分，而且与其铸锭的质量乃至最后加工的产品质量密切相关。
铝非常活泼，除了惰性气体，几乎和所有的气体发生反应：
如：A1+O2&A12O3
2A1+3H2O&A12O3+3H2&
而且这些反应都是不可逆的，一经反应金属就不能还原，这样就造成了金属的损失．而且生成物(氧化物、碳化物等)进入熔体，将会污染金属，造成铸锭的内部组织缺陷。因此在铝合金合金的熔炼过程中，对工艺设备(如炉型，加热方式等)有严格的选择，对工艺流程也应有严格的选择和措施，如缩短熔炼时间、控制适当的熔化速度，采用熔剂复盖等。
（1）由于铝的活性，在熔炼温度下，它对大气中的水分和一系列工艺过程中的水分，油，炭氢化合物等，都会发生化学反应．一方面增加熔体中的含气量，造成疏松，气孔，另一方面其生成物可将金属弄脏。因此，在熔化过程中必须采取一切措施尽量减少水分，对工艺设备，工具和原材料等都要严格保持干燥和避免油染。
（2）本公司采用的是连续熔炼法，此法加料连续进行，出炉间歇进行。对于铝合金熔炼，由于炉内结构，熔体停留时间要尽量缩短。因为延长熔体停留时间，尤其在较高的熔炼温度下，大量的非自发晶核去活，引起铸锭晶粒粗大，造成铸锭废品，而且增加金属吸气，使熔体非金属夹杂和含气量增加。
（3）熔化金属的炉子中的气氛中的气体，是最主要的气体来源之一。根据所用的熔炼炉炉型及结构，以及所用燃料的燃烧或发热方式，炉内气氛往往含有各种不同比例的氢(H2)、氧(O2)、水蒸汽(H2O)、二氧化碳(CO2)，一氧化碳(CO)、氮(N2)、二氧化硫(SO2)此外还有各种碳氢化合物。这些结果当然是不完全的，而且成分范围很广，这是因为炉内燃烧生成物&炉气的变化是很大的，是很不稳定的。在这里主要介绍一下铝合金液吸氢(H2)的过程，主要包括三个过程：吸附，扩散，溶解。由于氢是结构比较简单的单元气体，其原子或分子都很小，较易溶于金属中，在高温下也容易迅速扩散。所以氢是一种极易溶解于金属中的气体。
氢在熔融态铝中的溶解过程：物理吸附&化学吸附&扩散(H2)&2H&2(H+)氢与铝不起化学反应而是以离子状态存在于晶体点阵的间隙内，形成间隙式固溶体。在金属液体表面无氧化膜的情况下，气体向金属中的扩散速度，与金属厚度成反比，与气体压力平方根成正比，并随温度升高而增大．其关系式如下： 式中：v 扩散速度 n--常数 d--金属厚度 E--激活能 p--气体分压 R--气体常数 T--温度&K
因此，在达到气体的饱和溶解度之前，熔体温度越高，则氢分子离解速度越快，扩散速度也就越快，故熔体中含气量越高。
（4）在生产条件下，无论采用何种熔炼炉生产铝合金，熔体直接与空气接触，也就是和空气中的氧和氮接触．铝是一种比较活性的金属，它与氧接触后，必然产生强烈的氧化作用而生成氧化铝。其反应式为：
4Al + 3O2＝ 2A12O3
2Al + 3H2O = Al2O3+ 3H2&
2Al + 3CO2= Al2O3+ 3CO&
铝一经氧化，就变成了氧化渣，成了不可挽回的损失。氧化铝是十分稳定的固态物质，如混入熔体内，便成为氧化夹渣。由于铝与氧的亲合力很大，所以氧与铝的反应很激烈。但是，表面铝与氧反应生成A12O3，A12O3的分子体积比铝的分子体积大，所以表面的一层铝氧化生成的A12O3膜是致密的，它能阻止氧原子透过氧化膜向内扩散，同时也能阻止铝离子向外扩散，因而就阻止了铝的进一步氧化。
4 铝合金的处理
铝合金的处理主要包括除渣，精炼。
铝合金熔炼过程中，常常由于不能有效除渣净化，微量熔渣溶解在熔体中，从而使得铝合金表面产生雪花斑，严重影响铝合金的品质，如果除渣不干净，将会造成夹渣等缺陷，使铸件报废。铝是一种活泼金属，在熔炼过程中易产生铝的氧化物，一些非金属夹杂也很容易进入熔体，夹杂物对铝制品的危害很大，去除夹杂成为铝熔体净化的主要任务。生产实践中，铝合金熔体中常见夹杂物是A12O3、SiO2、MgO等。会造成金属液的不纯净，夹杂物影响熔体流动性，凝固过程中聚合产生气泡，影响缩松程度。由于细小的氧化物颗粒密度和铝的相近，一般悬浮于铝液中，采用铝液静置的办法很难去除。去除的氧化物中通常包含很多铝。尽管熔剂有许多其他用途，使铝减少氧化和去除氧化夹杂物是使用熔剂的主要原因。
熔炼炉内的打渣原理：用打渣剂（或除渣剂）撒在铝液表面，使渣水分离，将分离出的渣扒出炉外，因扒渣剂中有Na3AlF6（或K3SiF6），这种盐有强烈吸附A12O3的能力，还有Na2SiF6（或K2SiF6），它可以与A12O3和铝起下述反应：
3Na2SiF6+ 2Al2O3= 2Na3AlF6+ 2AlF3&+ 3SiO2
Na2SiF6＝ SiF4&+ 2NaF6NaF + Al = 3Na + Na3AlF6
第一个反应可以吃掉一部分A12O3，第三个反应使渣水分离，将渣扒出炉外，达到去渣的目的，同时还生成Na3AlF6，有强烈吸附r&A12O3的作用，使渣和铝液得到分离。铝合金的除渣工序，目的是使进入铝液的杂质，氧化物渣清除掉，往往在除渣时，渣中含有铝液。因此，希望渣中含的铝液尽量少，扒出的渣要经过再次炒灰。炒灰的目的是使渣中铝液挤出沉在炒锅底部，使灰渣揉碎分散留在上部，使渣灰与铝液分离，为达到这一目的就要选择良好的除渣熔剂。除渣的方法是根据熔炼炉内的铝液多少，按要求比例均匀投入除渣剂，并匀速搅拌，静止8-10min后再拔出滤渣，打渣要求铝液温度720-740℃。经验表明除渣剂所造的渣是松散的，不发黑的，呈灰白色的是比较好的除渣剂。
铝的化学性质比较活泼，因此即使合金液中含氢量很低，凝固时也会有大量的氢析出，在铸件中形成针孔和夹杂等缺陷，从而严重影响铝合金的力学性能。提高铝合金的熔体质量，净化合金液，是铝合金熔炼的关键问题之一，也是提高铝铸件的产品质量和市场竞争力的有效途径和手段。不合理的精炼工艺，合金除气不净，铸件易产生气孔。为增加除气效果势必要增加精炼剂的加入量。但加入量过多，易造成Mg、Al、Ti 等元素的氧化烧损,形成氧化夹渣。为此一个关键的铝合金的精炼工艺是必不可少的。
研究表明，氢气到达气泡所需的距离越短,除气速度越快。我公司选择的是FOSECO公司研
（......）
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