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鑄鋁時需要注意的20個基本問題


  1、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。
  2、 油污來自帶有油脂的爐料及工具,油脂與鋁反應生成氫。
  3、爐料上帶有含水腐蝕物。
  減少鋁合金液吸收氣體,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。為了清除鋁合金液中的氣體,所有鋁合金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
  要獲得質量穩定的良好鑄件,必須將模具溫度嚴格控制在一定的工藝范圍內。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,鋁合金:200-260℃。
  5 鋁合金生產實踐證明,氫是唯一能大量溶解于鋁或鋁合金中的氣體,是導致鋁合金形成氣孔的主要原因,是鋁合金中有害的氣體,也是鋁合金中溶解度很大的氣體。
  6 鋁合金精練時加入精練劑要按比例,精練劑一般是鋁合金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(熔煉鋁合金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 為了減少鋁合金的氧化,除選擇適當的熔煉用爐外,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,鋁合金內含氣量近似成比例增加。
  11 針孔是鋁合金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,鋁合金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 鋁合金熔煉時,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,對控制鋁合金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,鋁合金內含氣量近似成比例增加。因此,我們在大量生產條件下,為了減少鋁合金熔煉時吸收氫氣,一定要嚴格執行鋁合金熔煉工藝規程。
  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,為了消除鋁合金鑄件針孔,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。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 據介紹模具溫度應控制在澆人溫度的40%。鋁合金壓鑄模溫度為230~280℃。模具溫度在這一范圍內有利于獲得高品質高產鑄件。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 減少鋁水中的含氣量,防止大量的氣體在鋁合金凝固時析出面產生氣孔,這就是鋁合金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,鋁合金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℃左右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。
  19、當鋁合金冷卻到300℃時,氫在鋁合金中的溶解度僅為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 鋁合金在熔煉時,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,因鋁合金表面快速冷卻,被包在凝固的鋁合金外殼中,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,使鋁合金液流平穩推進,不產生高速卷氣。
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