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針孔對鋁合金性能的影響主要表現(xiàn)在能使鑄件組織致密度降低,力學(xué)性能下降。為此,在鋁合金鑄件生產(chǎn)實踐中,加強對氣孔等級對力學(xué)性能的影響研究,通過控制針孔等級來保證鋁合金鑄件品質(zhì)是非常重要的。由于鑄件壁厚效應(yīng)的影響,即使針孔嚴重程度相同,壁厚大的部位力學(xué)性能下降,壁厚小的則較高。由于鑄件的力學(xué)性能取決于多種因素,不僅與針孔等級有關(guān),還與合金的化學(xué)成分的波動、鑄件的凝固速度、熱處理效果、其他缺陷的存在因素有關(guān),所以同一級別的針孔試樣,力學(xué)性能將在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)波動。
1.鋁合金鑄件針孔形成的主要因素
綜上所述,針孔是鋁合金鑄件中容易出現(xiàn)的且對鑄件品質(zhì)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),而氫的主要是水蒸氣分解所產(chǎn)生的。因此,鋁合金在熔煉過程中造成水蒸氣產(chǎn)生的原因,也就是直接影響針孔形成的主要因素。影響針孔形成的主要因素有:
1.1原材料、輔助材料的影響
在鋁合金熔煉澆注過程中,所使用的原材料、輔助材料、一些材料中的結(jié)晶水和鋁銹AL(OH)2分解會產(chǎn)生水分,造型材料中有多種有機和無機輔料帶有的水分,鑄型材料中的輔料、涂料等因為預(yù)熱不良含有的水分等等,在鋁合金熔煉澆注時,會因水蒸氣的分解而產(chǎn)生大量的氣體,這些氣體都有可能導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔。涂料中粘結(jié)劑,雖然可以增加涂層厚度,但也相應(yīng)增大了發(fā)氣量。
1.2熔煉設(shè)備及工具的影響
不同熔煉設(shè)備熔化鋁合金時,鋁合金的吸氣量和形成氣孔的程度是不同的。新坩堝及有銹蝕、污物的舊坩堝,使用前應(yīng)吹砂或用其他方法清除干凈,并加熱至700℃-800℃,保溫2h-4h,以去除坩堝所吸附的水分和其它化學(xué)物質(zhì),否則會因含有水分而在熔煉澆注時產(chǎn)生水蒸氣而導(dǎo)致形成氣孔。新砌的爐子,通常也需要使用幾天或幾周的時間進行烘爐干燥處理,否則耐火材料中含有的水分及化學(xué)結(jié)合的氫就無法釋放而導(dǎo)致熔煉時形成氣孔。
熔煉用的工具如澆包、除氣用的鐘罩等,使用前應(yīng)將表面殘余的金屬、氧化皮等污物清除干凈;鋁鎂合金使用的工具,使用前則要求放在光鹵石等熔劑中洗滌干凈。然后涂上防護涂料并進行預(yù)熱烘干。如果預(yù)熱不良,表面吸咐的水分,會在熔煉澆注過程因加熱形成水蒸氣而產(chǎn)生大量的氣體,導(dǎo)致鑄件針孔的形成。
1.3氣候的影響
一般情況下,周圍空氣中的氫氣含量并不多,但空氣中如果相對濕度大,則會增加合金液中氣體的溶解度,形成季節(jié)性氣孔,如在雨季,由于空氣濕度大,鋁合金熔煉時針孔產(chǎn)生的現(xiàn)象就嚴重些。當(dāng)然,空氣濕度大時,鋁合金錠、熔煉設(shè)備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量,因此更應(yīng)注意采取有力預(yù)熱烘干防護措施,以減少氣孔的產(chǎn)生。
1.4熔化操作的影響
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(chǎn)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(guān),還與合金熔煉溫度、熔煉時間等有較大的關(guān)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(xiàn)針孔的幾率就越大。