談鋁合金鑄件氣孔的形成及預防

王長君

（哈爾濱市龍哈泵業(yè)有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150056）

1 鋁合金鑄件在鑄造過程中氣孔形成的原因分析

針孔是鑄造過程中一種常見的氣孔形式，對成品的質(zhì)量和品質(zhì)帶來一定的影響，屬于鑄造缺陷。這種針孔的形成主要是鑄造過程中水蒸氣分解產(chǎn)生的氫融入到鑄件中產(chǎn)生的。下面就鑄造過種中水蒸氣的來源及產(chǎn)生因素進行分析：

1.1 在鋁合金熔煉和澆注過程中，所使用的原材料及輔助材料中本身含的結(jié)晶水或氫氧化鋁分解后產(chǎn)生的水分子，用于造型的材料有機或無機的輔助材料帶有的水分子，還有涂料因為預熱過程的不均勻受熱所產(chǎn)生的水分。這些都會在鋁合金澆鑄過程，因為水蒸氣的分解產(chǎn)生大量的氫離子，從而在鑄件中產(chǎn)生大量的氣孔。涂料中所使用的粘結(jié)劑，目的是了為增加涂層的厚度，但同時也增加了發(fā)氣量。給鑄造質(zhì)量帶來了隱患。

1.2 熔煉過種中使用的設(shè)備和工具都對氣孔的形成有著不同的影響。不同的設(shè)備在熔煉過種中對氣孔的影響是不同的，新坩堝或者有銹跡腐蝕、污染過的舊坩堝，在使用前都在進行清理干凈，吹去灰塵泥砂，同時加到到七百到八百攝氏度，持續(xù)加溫2-4個小時，為的是除去設(shè)備中吸附的水分子或都其他的化學物質(zhì)，不然的話會因為含有水分在熔煉和澆筑過程中產(chǎn)生水蒸氣，從而導致氣孔的形成。對于新爐子，一般情況下也需要使用幾天或者幾星期的時間進行烘干或者干燥處理。不然耐火材料中所含的水分及其化學成份中結(jié)合的氫就沒有途徑可以得到釋放，從而導致熔煉過程中形成氣孔。

1.3 經(jīng)過大量的生產(chǎn)實踐，我們掌握了一種現(xiàn)象，就是在熔煉過種中，對于熔煉溫度的控制及對時間的控制都對制品中的針孔的多少有著相應的關(guān)系。氫氣溶解到鋁合金溶液中是需要一個過程的，由于鋁液對氫的吸收是在表面進行的，這種吸收不僅對于鋁液表面的分子壓力有面，同時也受過程當中的溫度及時間有較大的關(guān)系，實踐表面，鋁合金熔化的溫度越高、溶化過種的時間越長，溶化后鋁液保持的時間越長，氫在鋁液中擴散的速度就越快，也擴散的更加充分，鋁液吸氫的量就越大，出現(xiàn)氣孔的面積就越大。所以最好的辦法，就是改善這幾方面的條件，減小針孔的形成。

1.4 環(huán)境空氣的影響。在正常的情況下，環(huán)境空氣中氫的的含量并不多。但如果空氣相對濕度大，例如，在雨季，由于環(huán)境空氣的溫度增加，從而使鋁合金制品，熔煉設(shè)備及使用的工具的表面都會吸附大量的水分，另外，鋁合金液中氣體的溶解度也會增加，從面形成季節(jié)性氣孔。在這種條件下，就得實施有力的預熱或者烘干措施，從而減少季節(jié)性氣孔的產(chǎn)生。

1.5 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)測定合金中氫氣含量有很大區(qū)別：鑄型含水量為5%時，鑄型中含氫量為1.5ml/100g；鑄型含水量為6%時，鑄型中含氫量為2.5ml/100g；鑄型含水量為8%時，鑄型中含氫量為3.0ml/100g。因此砂型鑄造鋁合金時，最有利的辦法就是采用干燥型或都表面干燥型，如果用濕型，其含水量就應該控制在百分之六十以下。這是因為濕型鑄造時，由于水分的汽化溫度低，當加熱到鋁液熔化溫度時，砂型中會產(chǎn)生大量的氣體，隨著壓力增大，體積發(fā)生膨脹，壓力大的氣體就會進入型腔或型腔中的鋁液，導致侵入性氣孔的形成。

1.6 對于金屬型鑄造器來講，他的型腔內(nèi)，由于沒有退讓性和不透氣性這些特別，在鋁合金填充和澆注過程中，腔內(nèi)的氣體隨著鋁合鑫的填充而快速被壓縮，同時由于腔內(nèi)溫度的升高，被速度壓縮的氣體溫度也極速上升，這樣就引起型腔內(nèi)形成反壓力，當這種壓力到達一定極限時，金屬就有可能逸出內(nèi)澆品，從而形成大量的金屬被氧化，在這個過程中，如果受到剛結(jié)晶或都凝固部分的阻擋，就一定會在金屬液中形成大量的氣孔。所以盡量不要采用金屬型鑄造器，即使采用，也要在澆鑄過種中盡量控制金屬液的外流。防止氧化，從而避免大量氣孔的形成。

2 對于鋁合金鑄造件的針孔的形成還是有辦法預防的，為了鑄造件的優(yōu)良品質(zhì)，通過生產(chǎn)實踐，我們針對產(chǎn)生針孔的不同的情況一一進行說明。

2.1 認真做好熔煉澆注時的準備工作

2.1.1 嚴格按工藝規(guī)程要求，正確處理好爐料。爐料使用前應用吹砂或其它方法去除爐料表面的銹跡、泥沙等污物，并進行爐料預熱，預熱溫度：350℃-450℃，保持 3h以上，嚴防帶入水分和油污等。

2.1.2 坩堝、錠模、熔煉工具，使用前應將表面油污、臟物等清除干凈。并預熱至120℃-250℃，涂以防護涂料。

2.2 嚴格按照工藝規(guī)程進行加工，在熔炬過程中，要爭取做到熔煉快捷迅速，縮短溶液在高的溫度下停留的時間。如果溶液各的鋁和鎂或其他的合金成份熔化后停留的時間過長，一定要用熔劑覆蓋住合金的液面，以避免與空氣接觸，從來吸收空氣中的水分。如果生產(chǎn)過程中有意外的情況出現(xiàn)，一定要聯(lián)系現(xiàn)場的技術(shù)人員，采取科學的技術(shù)措施。根據(jù)QJ1182-87標準，每一爐合金從開始熔化到澆注完成的時間，砂型鑄造不得超過4小時；金屬型鑄造不得超過6小時；壓鑄不得超過8小時；合金最高溫度一般不超過760攝氏度，坩堝底部涂料厚度不得小于60毫米。

2.3 加強潮濕季節(jié)預防措施在雨季或空氣潮濕時節(jié)鑄造鋁合金，我們更應加注意采取預防去氣防護措施，對熔煉用具、錠模、坩堝、爐料等都要嚴格按規(guī)范進行預熱處理，以防帶入過多的水分和油污等，引起各類針孔的產(chǎn)生。

2.4 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，除氣和精煉兩個工序多合并在一起進行，故在生產(chǎn)實踐中習慣將這兩個工序稱為精煉。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，為了消除鋁合金鑄件針孔，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。

2.5 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，促進氣體來不及或不能析出，從而達到消除針孔的目的。具體方法限于篇幅，在此不做過多闡述。

[1]李俊，趙忠興，王霞.溶質(zhì)再分配對鋁合金鑄件氣孔形成的影響 [J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2010-11-30.