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壓鑄件 鑄鋁件

壓鑄件氣孔產生的原因和解決鑄件氣孔的方法

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一.鋁合金壓鑄件最常見的缺陷之一:氣孔

氣孔一般表面比較光滑,呈圓形或橢圓形,有的孤立存在,有的簇集在一起,也有的在壓鑄件內部。
 

氫氣氣孔

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氫氣氣孔 旋轉除氣裝置

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卷氣氣孔

卷氣氣孔呈圓形,內部干凈,表面比較光滑且具有光澤,卷氣有時單獨存在,有時簇集在一起。圖6和圖7分別為宏觀和掃描電鏡下卷氣氣孔特征。卷氣一般發生在沖頭系統、澆道系統和型腔內。
卷氣氣孔 壓鑄件卷氣量和充滿度

 

二.壓鑄件產生氣孔中氣體的來源

  1. 合金液析出氣體—a 與原材料有關 b 與熔煉工藝有關
  2. 壓鑄過程中卷入氣體-—a 與壓鑄工藝參數有關 b 與模具結構有關
  3. 脫模劑分解產生氣體-—a 與涂料本身特性有關 b 與噴涂工藝有關 

原材料及熔煉過程產生氣體分析万能彩票中奖神器:鋁液中的氣體主要是氫,約占了氣體總量的 85%。 熔煉溫度越高,氫在鋁液中溶解度越高,但在固態鋁中溶解度非常低,因此在凝固過程 中,氫析出形成氣孔。 氫的來源: 1) 大氣中水蒸氣,金屬液從潮濕空氣中吸氫。 2) 原材料本身含氫量,合金錠表面潮濕,回爐料臟,油污。 3) 工具、熔劑潮濕。

壓鑄過程產生氣體分析:由于壓室、澆注系統、型腔均與大氣相通,而金屬液是以高壓、高速充填,如果不能實現 有序、平穩的流動狀態,金屬液產生渦流,會把氣體卷進去。 壓鑄工藝制定需考慮以下問題: 1) 金屬液在澆注系統內能否干凈、平穩地流動,不會產生分離和渦流。 2) 有沒有尖角區或死亡區存在? 3) 澆注系統是否有截面積的變化? 4) 排氣槽、溢流槽位置是否正確?是否夠大?是否會被堵住?氣體能否有效、順暢排 出? 應用計算機模擬充填過程,就是為了分析以上現象,以作判斷來選擇合理的工藝參數。

涂料產生氣體分析:涂料性能:如發氣量大對鑄件氣孔率有直接影響。 噴涂工藝:使用量過多,造成氣體揮發量大,沖頭潤滑劑太多,或被燒焦,都是氣體的來源。

三.壓鑄件氣孔產生原因分析

1.精煉除氣質量不良產生的氣孔

在鋁合金壓鑄生產中,熔化了的鋁液澆注溫度 一般常在610~660℃,在此溫度下,鋁液中溶解有 大量的氣體(主要是氫氣),鋁合金氫氣的溶解度與鋁合金的溫度密切相關,在660℃左右的液態鋁液 中約為0.69cm3/100g,而在660℃左右的固態鋁合 金中僅為0.036cm3/100g,此時液態鋁液中含氫量 約為固態的?19?~20?倍。所以當鋁合金凝固時,便有大量的氫析出以氣泡的形態存在于鋁合金壓鑄件 中。
減少鋁液中的含氣量,防止大量的氣體在鋁合 金凝固時析出而產生氣孔,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選用良好的精煉劑,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,吸附了鋁液中的氫將其帶出液面。因此冒泡時間不宜過短,一般要有6~8min的冒泡時間。
當鋁合金冷卻到300℃時,氫在鋁合金中的溶解度僅為0.001cm3/100g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,這不影響漏氣和加工表面,肉眼基本看不見。
在鋁液凝固時因氫氣析出所產生的氣泡比較 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。

2.因排氣不良產生的氣孔

在鋁合金壓鑄中,因模具的排氣通道不暢,模具?排氣設計結構不良,壓鑄時型腔內的氣體無法完全?順暢排出,造成在產品某些固定部位存在氣孔。這?種由模具型腔中氣體形成的氣孔時大時小,氣孔的?內壁呈鋁與空氣氧化的氧化色,與氫氣析出產生的?氣孔不同,氫氣析出氣孔內壁不如空氣孔光滑,沒有氧化色,而是灰亮的內壁。對于因排氣不良而產生?的氣孔,應改進模具的排氣通道,及時清理模具排氣?通道上的殘留鋁皮就可以避免。 

3.因壓鑄參數不當造成卷氣產生的氣孔

在壓鑄生產中壓鑄參數選擇不當,鋁液壓鑄充 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, 鋁液進口比最后匯合處少,呈梨形或橢圓狀,在最后 凝固處又多又大。對于這種氣孔應調整充型速度, 使鋁合金液流平穩推進,不產生高速流動而卷氣。

4.鋁合金的縮氣孔

鋁合金同其它材料一樣,在凝固時產生收縮,鋁 合金的澆鑄溫度愈高,這種收縮就愈大,單一的因體 積收縮產生的氣孔是存在于合金最后凝固部位,呈 不規則形狀,嚴重時呈網狀。往往在產品中,它與凝固時因氫氣析出的氣孔同時存在,在氫析出氣孔或 卷氣孔的周圍存在縮氣孔,在氣泡周圍有伸向外部 的絲狀或網狀氣孔。
對于這種氣孔,應從澆鑄溫度著手解決,在壓鑄 工藝條件允許的情況下,盡量降低壓鑄時的鋁液澆 鑄溫度。這樣可以減少鑄件的體積收縮,減少縮氣 孔及縮松。如果常在加熱部位出現這種氣孔,可以 考慮增加抽芯或冷鐵,使其改變最后凝固部位,解決 滲漏缺陷問題。

5.因產品壁厚差過大而引起的氣孔

產品形狀常有壁厚差過大問題,在壁厚中心是 鋁液最后凝固的地方,也是最易產生氣孔的部位,這 種壁厚處的氣孔是析出氣孔和收縮氣孔的混合體, 不是一般措施所能防止的。
對產品的形狀在設計時就應考慮盡量減少壁厚 不均勻,或過厚的問題,采取空心結構,在模具設計 上應考慮增設抽芯或冷鐵,或水冷,或增加模具此處 的冷卻速度。在壓鑄生產中,要注意厚度大部位的 過冷量,適當降低澆注溫度等.

四.防止氣孔缺陷的措施和途徑:

  1. 1.保證鋁合金熔煉的精煉除氣質量,合金錠表面和工具干燥,回爐料干凈。選用好的精煉劑、除氣劑,控制熔煉溫度,避免過熱,減少鋁液中的含氣量,進行除氣處理。及時清除 液面浮渣、泡子之類氧化物,防止再次帶入氣體進入 壓鑄件中。
  2. 2.選擇良好的脫模劑和噴涂工藝,所選用的脫模劑應是 在壓鑄中不產生氣體的,又有良好脫模性能的。
  3. 3.保證模具排氣槽、溢流槽位置正確,順序填充有利于型腔氣體排出,排氣通暢不堵死,排氣順暢,保證模具中的氣體完全排出,尤其是在鋁液最后聚合處 排氣通道必須通暢。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。
  4. 4.選擇性能好的涂料及控制噴涂量
  5. 5.調整好壓鑄件參數,特別是壓射速度,控制好澆鑄溫度,充型速度不可過快,實現 有序、平穩的流動狀態,防止產生分離和渦流形成卷氣。
  6. 6.產品設計和模具設計中應注意抽芯和冷卻 的使用,盡量減少壁厚差過大。
  7. 7.對常在固定部位出現的氣孔,應從模具和設計上改善,有沒有尖角區或死亡區,澆注系統是否有截面積的變化,應用計算機模擬充填過程,判斷來選擇合理的工藝參數

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