試探究鋁合金壓鑄零件的質(zhì)量缺陷及改善措施

張勇

摘要：壓鑄技術(shù)是一種傳統(tǒng)的零件鑄造技術(shù)，因其制作精準(zhǔn)度高、比強(qiáng)度高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)制造領(lǐng)域，尤其是鋁合金壓鑄零件，更是有著重量輕、性能好、效率高等優(yōu)勢，目前航空航天以及汽車機(jī)械制造領(lǐng)域中大多通過鋁合金壓鑄技術(shù)制作工藝零件。但是隨著時代的發(fā)展，各種先進(jìn)工藝技術(shù)層出不窮，鋁合金壓鑄技術(shù)在一定程度上已經(jīng)不能夠滿足工藝生產(chǎn)的需求，壓鑄零件的質(zhì)量缺陷問題也越來越明顯，因此必須要對鋁合金壓鑄零件中的質(zhì)量缺陷進(jìn)行改善，使壓鑄零件的工藝性能得到提高。

關(guān)鍵詞：鋁合金壓鑄零件 ?質(zhì)量缺陷 ?改善措施

鋁合金壓鑄技術(shù)的原理是將液態(tài)金屬原料填充到模具中，并且通過高壓使液體金屬在模具中迅速冷凝成型，通過壓鑄技術(shù)制造出的鋁合金零件不僅晶粒細(xì)，而且密度極高，具有較高的強(qiáng)度。但是在鑄造過程中，由于是高速將液體金屬注入的，模具內(nèi)部的氣體并不能夠及時排除，在鑄造完成后零件內(nèi)部可以會存在氣孔。而且由于凝結(jié)時間迅速，零件表面可能會存在裂紋、縮孔情況，因此，要想提升壓鑄技術(shù)的鑄造效果，就要著重解決這些問題。

1. 氣孔

是指在鑄造完成后，鑄件表面或是內(nèi)部存在不規(guī)則的孔眼，大部分表面光滑，而且一般為圓形。由于這些孔眼存在，鑄件的美觀性不僅會受到影響，還會使鑄件的硬度和強(qiáng)度降低。

1.1 壓鑄箱體螺栓孔周邊的氣孔現(xiàn)象

由于壓鑄鋁合金箱體周圍存在大量安裝孔和螺栓孔，如果鑄造零件上的氣孔較多，就會影響到發(fā)動機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量和使用壽命，所以說鑄件氣孔問題十分嚴(yán)重。

1.2 產(chǎn)生原因

由于鋁合金壓鑄工藝是通過高壓迅速將液體金屬填充到模具中，但是模具內(nèi)部的氣體并不能夠及時排出，鋁液中可能存在著大量氣體，在冷凝完成后，鑄件表面或內(nèi)部存在著一些小眼，這就是氣孔。另外，鑄造過程中液體金屬的溫度一般高達(dá)600℃，鋁液中可能存在著大量氫氣，在液體金屬冷卻凝固的過程中，這些氫氣就會析出，從而在鑄件表面留下大量氣孔。

1.3 改善措施

在壓鑄過程中，氣孔的形式是由于內(nèi)部氣體存在引起的，因此必須要從模具內(nèi)部排氣管道入手進(jìn)行改善，如果排氣通道出現(xiàn)堵塞，模具內(nèi)的氣體就無法技術(shù)排除，在設(shè)計(jì)壓鑄系統(tǒng)，要控制好排氣孔的截面面積，同時保障好液態(tài)金屬原材料的精度，可以在澆鑄過程中放置適當(dāng)?shù)木珶拕?，如果在澆筑過程中發(fā)現(xiàn)有大量氣泡產(chǎn)生，可以利用物理吸附方法將氣泡帶到液面，從而將氣體排除。

2. 夾雜

2.1 鐵、錳、鉻的作用

在制造鋁合金金屬鑄件時，在澆鑄爐床上經(jīng)常能夠發(fā)現(xiàn)一些固態(tài)化合物，這些化合物是由重金屬元素組成，也就是我們平時說的爐渣。這些固態(tài)化合物是由金屬在高溫下產(chǎn)生的晶粒組成的，在鑄造過程中可能會夾雜在鑄件中。由于這些固態(tài)化合物的比重大，而且熔點(diǎn)極高，非常容易在爐床上形成沉積，如果在澆鑄時爐床上的堆積物過多，就會使鋁合金的黏膜性大大增加，從而使鋁合金的流動性縮減。一般來說，液態(tài)鋁合金中的鐵含量不能夠超過0.8%，在這種情況下，鑄件的質(zhì)量和韌性都會得到提升。

2.2氧化夾雜物

在制造鋁合金鑄件時，還有一些氧化物夾雜在液態(tài)金屬材料中，這些氧化物有的是在澆鑄過程中隨著溶液進(jìn)入到澆鑄爐中的，還有的是在澆鑄過程中與空氣接觸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生，并進(jìn)入澆鑄爐中的，這也就是夾雜中的一次氧化物和二次氧化物。

2.3改善措施

要想有效解決澆鑄時的夾雜問題，首先要對鋁液的成分，尤其要控制好重金屬的含量，對入料進(jìn)行細(xì)致的檢驗(yàn)，還要對澆鑄爐進(jìn)行定期清理，及時將爐床上的堆積排除。另外，在對鋁液進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)時，要避免出現(xiàn)震蕩，這樣能夠減少鋁液與空氣產(chǎn)生接觸，還能夠有效避免氧化物進(jìn)入到鋁液中。要定期進(jìn)行打渣，打渣的具體周期可以根據(jù)爐熔煉爐的使用情況來確定。在進(jìn)行澆筑時盡量將速度放低，避免產(chǎn)生紊流。

3. 縮孔

是指在澆筑完成后，鑄件表面存在的不規(guī)則的孔洞，一般出現(xiàn)在鑄件的厚截面，嚴(yán)重的還會在鑄件內(nèi)部形成蜂窩狀組織，使鑄件的質(zhì)量和強(qiáng)度大大降低。這些縮孔不僅會影響到鑄件的美觀，增加后期加工的難度，還會因縮孔產(chǎn)生大量孔洞，影響到零件產(chǎn)品的性能。

3.1 產(chǎn)生原因

主要是因?yàn)樵跐仓^程中，當(dāng)鋁液被填充到模具中后，模具內(nèi)部與鋁液的溫度比較大，并且還有水冷現(xiàn)象，在這種情況下，鋁液會先從外表面開始冷卻凝固，然后開始向里凝固。當(dāng)鋁液內(nèi)部開始凝固后，鋁液的面積會開始縮小，但是外表面已經(jīng)形成了一層硬殼，當(dāng)凝固完成后，外表面與內(nèi)部中間就會形成縮孔。另外，如果壁厚過大，鑄件內(nèi)部冷卻速度就會降低，這時候鋁液已經(jīng)將模具充滿，由于鋁液溫度降低體積會變小，如果沒有及時對其填充，很容易造成鑄件的不均勻。

3.2 改善措施

針對縮孔現(xiàn)象，可以選擇將模具內(nèi)部的壁厚縮小，這樣能夠使鋁液快速并且均勻的冷卻凝固，還可以加對模具進(jìn)行重新優(yōu)化。如果因?yàn)殍T件結(jié)構(gòu)原因而無法將壁厚縮小，也可以選擇設(shè)置一些加工預(yù)制孔，使鑄件的加工區(qū)域得到改變。一般來說，在對冷卻區(qū)域進(jìn)行處理時，可以適當(dāng)?shù)脑黾右恍┧?，人為的控制冷卻時間，按照實(shí)際情況對鋁液的冷卻速度進(jìn)行調(diào)整，這樣就能夠有效的降低縮孔的產(chǎn)生。另外，還可以適當(dāng)增加澆鑄壓力，使液態(tài)金屬組織更加緊密，減少縮孔的產(chǎn)生。從現(xiàn)在的技術(shù)手段來看，縮孔問題還不能夠?qū)崿F(xiàn)完全解決，只能夠采用一些手段對其進(jìn)行控制。

4. 裂紋

在鑄件冷卻凝固之后，發(fā)現(xiàn)其基體出現(xiàn)斷裂或是出現(xiàn)縫隙，并且呈直線或者波浪形紋路延伸，在受到外力之后，縫隙還會延長，這就是鋁合金澆鑄中的裂紋缺陷。

4.1 產(chǎn)生原因

出現(xiàn)裂紋的主要原因是因?yàn)殇X合金成分存在異常，一般是金屬鎂的含量高導(dǎo)致的，在這種情況下鋁液的黏膜性會大幅度提升，在頂出時拉膜非常嚴(yán)重，從而產(chǎn)生了裂紋。另外，如果鋁合金成分在沒有異常的情況下，高溫狀態(tài)也會導(dǎo)致裂紋缺陷的產(chǎn)生，而且還會導(dǎo)致周圍組織出現(xiàn)縮孔，當(dāng)鋁液冷卻凝固之后，會在出現(xiàn)縮孔的位置出現(xiàn)縫隙。

4.2 改善措施

對鋁合金的成分進(jìn)行嚴(yán)格控制，可以在合金中添加純鋁錠，這樣能夠使金屬鎂的含量降低，提高合金中的金屬硅含量。另外，要想緩解運(yùn)行溫度過高的狀態(tài)，還可以多增加一些冷卻水路，降低模具內(nèi)的溫度。適當(dāng)對圓角進(jìn)行加大，從而使起膜的斜度降低，也能夠有效的改善裂紋問題。

結(jié)語

總而言之，目前鋁合金壓鑄技術(shù)仍然存在著一些問題，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)氣孔、裂紋、縮孔等質(zhì)量缺陷，基于這種情況，就要對制造工藝和方法進(jìn)行改善，使鋁合金壓鑄零件的性能和使用壽命得到提升。

參考文獻(xiàn)

[1]溫志聰. "鋁合金壓鑄零件的質(zhì)量缺陷及改善措施." 科學(xué)與財(cái)富 000.009（2017）：215-215，214.

[2]楊素華. "鋁合金壓鑄零件的質(zhì)量缺陷及改善措施." 模具制造 11（2014）.

[3]張妍. "淺析鋁合金壓鑄件常見缺陷及對策." 散文百家（新語文活頁） 11.11（2016）：255-256.