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2020/09/25

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压铸铝合金熔炼注意事项

2021年广州国际铸造、压铸及锻压工业展览会即将于2021年3月3-5日在中国进出口商品交易会展馆B区举行。邀您关注今日新资讯:

  在铝压铸实际生产中,气孔、氧化夹渣缺陷是最为广泛的缺陷之一。探究其中气体来源与控制气孔大小、位置、数量的方法;氧化夹渣物的形态,是压铸工艺永恒的话题。目前企业对通过模具浇注系统设计改善铸件气孔探究的比较多,但还有比较大一块气体产生在铝合金熔炼当中。

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  一.合金中气和杂质

  1、对孔、气的认识

  ● 单个大气孔:主要来源于料桶、流道、型腔、脱模剂挥发等,一般与铝液质量无关

  ●针孔:主要来源于铝液中的氢气,当合金液温度急剧下降时,氢的溶解度急剧下降,从而从铝液中形成针孔

  ●缩孔:缩孔形成和气体无关,形成原因主要是合金温度不一致导致收缩速度不同从而形成真空孔洞

  2.对氧化夹渣的认识

  形成分析:

  ●一次氧化夹杂:压铸前铝液中已存在

  ●一次氧化夹杂:压铸前铝液中已存在(和熔炼相关)

  ●二次氧化夹杂:浇注过程中生成,多分布在铸件壁的转角及最后凝固的部位(与熔炼无关)

  3.铝液中气和氧化夹渣来源分析

  铝液中的氢和氢化夹杂主要来源于铝液与炉气中水汽的反应

  气体来源

  在所有的炉气成分中,只有氢能大量的溶解与铝液中。根据测定,存在于铝合金中的气体,氢占80%以上,因而“含气量”可视为“含氢量”的同义词

  杂质来源

  铝合金通常在大气中熔炼,当铝液和炉气中的N2、O2、H2O、CO2、CO、H2、CmHn等接触时,会产生化合,化分,溶解、扩散等过程。众多反应的最终产物中大部分是AI2O3。AI2O3的化学稳定性极高,熔点高达2015℃±15℃,在铝液中不再分解,是铝铸件中主要的氧化夹杂物。

  4.氢的溶解性

  既然合金液中气体大部分为氢,那么我们有必要对氢的溶解性有个较深入的认识

  溶解性:

  在铝的熔点温度,从液态转变为固态时,氢的溶解度剧烈下降,在液铝中的溶解度达≈0.68mL/(100g),固态铝中只≈0.03mL/(100g),二者相差达≈0.64mL/(100g),相当于1.73%的铝液体积。简单来说,氢的溶解性随合金液温度升高而变大,且在固液相之间变化剧烈

  在铝的熔点温度,从液态转变为固态时,氢的溶解度剧烈下降,在液铝中的溶解度达≈0.68mL/(100g),固态铝中只≈0.03mL/(100g),二者相差达≈0.64mL/(100g),相当于1.73%的铝液体积。简单来说,氢的溶解性随合金液温度升高儿变大,且在固液相之间变化剧烈

  氧化铝对氢的溶解性影响:

  在熔炼温度下,铝液表面将与炉气反应生成AI2O3,AI2O3与合金液接触面致密,与炉气接触面粗糙且含水气和杂质,氧化铝在铝液中含量越高,氢的溶解度越高(既含氢量越高)。

  合金元素对氢溶解度的影响:

  ●合金液中镁元素越高,氢的溶解度越高

  ●硅和铜含量越高,氢的溶解度越低

  时间对溶解度的影响:

  在大气中熔炼铝合金,铝液不断被氧化,熔炼时间越长,生成的氧化夹杂越多,吸口也越严重。因此在生产中,应遵循“快速熔炼”原则,尽量避免铝液在炉内长期停留

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  二、除气

  1.氢析出过程分析

  形成气泡→上浮→突破氧化膜→溢出熔体

  气泡行程分析:

  以氧化铝为核附着表面,通过通入外界惰性气体,形成气泡,氢扩散至气泡之中

  上浮分析:

  铝液由熔池底部向液面造成定向运动,行程对流,能提高氢的扩散系数,加大氢的扩散速度,促使气泡快速生成、长大的同时,快速上浮至液面而被除去,提高除气效果。

  逸出分析:

  铝液中氢气泡通过表面氧化膜逸出是脱氢过程的最后阶段。铝液的表面氧化膜组织致密,强度高。因此,气泡逸出的速度取决于相界面上存在的氧化膜组织。能破碎、溶解表面氧化膜的溶剂,可消除气泡逸出的屏障,提高铝液脱氢速度。

  提高除气效果有效途径总结:

  ●尽可能增加气泡数目,尽可能减小气泡直径,增加铝液与气泡件的有效接触面积。

  ●减少氧化物,根据氧化铝和氢 溶解性原理。

  ●增加对流

  2.除气措施—旋转转子喷气法

  旋转转子喷气法原理:

  惰性气体通过干燥后,通过旋转喷头进入铝合金溶体当中形成气泡,氢和氧化夹渣吸附其表面,凭借气泡浮力排除。

  特点分析:

  ●打碎气泡,使气泡直径变小。

  ●气泡在浮力和离心力共同作用下旋转上升

  ●转子水平径向旋转,基本不会对氧化膜有太大破坏。

  ●可调节气泡大小,上浮气泡达到Φ2—Φ3时可直接突破合金液表面张力和氧化膜逸出。

  3.辅助措施

  溶剂:

  1、作用:溶解、破坏表面氧化膜。

  2、对溶剂的要求:不与铝液发生化学反应,也不互相溶解

  熔点低于精炼温度、流动性好容易往铝液表面形成连续的覆盖层保护铝液,最好熔点高于烧注温度,便于扒渣清除。

  能吸附、溶解

  3、常用溶剂;NaCL、NaF、KCI、Na3AIF6、Na2SiF6、CaF2等。

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  三、调整

  1.合金性质调整

  作用:

  钠变质处理是改善共晶AI-Si合金组织形态的有效措施,能有效提高铸件的强度和塑性。

  变质因素:

  ●用量:为了覆盖铝液并考虑到NaF不可能全部分解,加入量一般为1%—3%。对于硅含量低、坩埚的高径比大或金属型铸件可取下限,反之则取上限,但此时需防止变质。

  ●操作方法:除气阶段,铝硅合金可与溶剂直接覆盖表面。

  变质效果:

  观察端口:变质不足时,端口晶粒粗大,发亮的硅晶粒清晰可数,整个断口呈暗灰色。正常变质断口,晶粒极细没有硅亮点

  花纹鉴别:变质前表面光亮,变质后表面由Na2O膜组成,分布着NaO膜破裂后形成的花纹,颜色发暗,花纹越粗,分枝越发达,变质越完全。

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  四、熔炼操作规程

  熔炉预热→装料→熔化→炉前检查→调整成分→精炼和除渣→调温→浇入保温炉

文章来源:铸装云


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