了解鋁合金鑄件_鋁合金鑄件氣孔

博主:adminadmin 2023-08-28 07:55:12 條評論
摘要:要了解模具材料價格的大概區(qū)間,需要考慮進口和國產(chǎn)的選擇、所需規(guī)格和數(shù)量等因素。另外,運輸距離、加工要求以及是否含稅等因素也會對價格產(chǎn)生影響...
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  要了解模具材料價格的大概區(qū)間,需要考慮進口和國產(chǎn)的選擇、所需規(guī)格和數(shù)量等因素。另外,運輸距離、加工要求以及是否含稅等因素也會對價格產(chǎn)生影響。為獲取準(zhǔn)確的價格信息,請與我們的在線客服聯(lián)系,他們將為您提供詳細(xì)的模具材料價格范圍。

  

  鋁合金型材出廠狀態(tài)、相關(guān)參數(shù)和注意事項

  

  鋁合金鑄件氣孔的介紹

  

  1.氣孔類別

  

  由于鋁合金具有嚴(yán)重的氧化和吸氣傾向,熔煉過程中又直接與爐氣或外界大氣相接觸,因此,如熔煉過程中控制稍許不當(dāng),鋁合金就很容易吸收氣體而形成氣孔,常見的是針孔。針孔(gasporosity/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①,即:

  

  (1)點狀針孔:在低倍組織中針孔呈圓點狀,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,并能測得出其直徑。這種針孔容易與縮孔、縮松等予以區(qū)別開來。

  

  (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,也難以測出針孔的直徑大小。

  

  (3)綜合性氣孔:它是點狀針孔和網(wǎng)狀針孔的中間型,從低倍組織上看,大針孔較多,但不是圓點狀,而呈多角形。

  

  鋁合金生產(chǎn)實踐證明,鋁合金因吸氣而形成氣孔的主要氣體成分是氫氣,并且其出現(xiàn)無一定的規(guī)律可循,往往是一個爐次的全部或多數(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,能吸收大量的氫氣,冷卻時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,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)系見圖1③)。因此鋁合金液在冷卻的凝固過程中,氫的某一時刻,氫的含量超過了其溶解度即以氣泡的形式析出。因過飽和的氫析出而形成的氫氣泡,來不及上浮排出的,就在凝固過程中形成細(xì)小、分散的氣孔,即平常我們所說的針孔(gasporosity)。在氫氣泡形成前達(dá)到的過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。這就是我們在生產(chǎn)中常常有人納悶干燥的季節(jié)總比多雨潮濕的時節(jié)鋁合金鑄件針孔缺陷少些的原因。

  

  一般說來,對鋁合金而言,如果結(jié)晶溫度范圍較大,則產(chǎn)生網(wǎng)狀針孔的機率也就大得多③。這是因為在一般鑄造生產(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)的樹枝狀結(jié)晶。在凝固后期,樹枝狀結(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)殘留鋁液進一步冷卻收縮時能形成一定程度的真空(即補縮通道被阻塞),從而使合金中過飽和的氫氣析出而形成針孔。

  

  3.形成氣孔的氫氣的來源與析出

  

  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,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別有關(guān)。在鋁合金熔煉過程中,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間,其化學(xué)結(jié)合的氫才能充分從粘結(jié)劑中釋放出來。一般而言,爐氣成分是由燃料種類以及空氣量來決定的。普通焦炭坩堝爐,爐氣成分主要為二氧化碳、二氧化硫和氮氣;煤氣、重油坩堝爐主要為水蒸氣、氮氣;而對目前大多數(shù)熔煉廠家使用的電爐熔煉來說,爐氣成分主要是氫氣。因此,采用不同的熔煉爐熔煉時,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,是鋁合金中有害的氣體,也是鋁合金中溶解度大的氣體。在鑄件凝固過程中由于氫的析出而產(chǎn)生的孔隙,不僅減少了鑄件的實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,周圍空氣中的氫氣含量并不多,氫的通常的來源是鋁和水蒸氣的反應(yīng),而水蒸氣主要來源于爐氣中的水分、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、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應(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散的速度,對鋁合金起到保護作用。形成氫化物的元素,如鈣、鈦、鋰、銫等金屬均能強烈地擴大氫在鋁液中的溶解度。

  

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