铝合金压铸件缺陷的产生与控制

杨强华

凯斯曼秦皇岛汽车零部件制造有限公司 河北秦皇岛 066000

在铝合金压铸件生产中，气体被卷进合金液中所造成的缺陷，直接影响铸件的加工性能以及质量。采用一般铸法制作的铸件，多数都存在因为气体导致的缺陷。有些零件对气密性有较高的要求，而且要求有高温环境，若使用当前常规的压铸件，采用普通生产方式，很难提高产品质量。气孔问题，特别是扁形气孔，在铸件壁中出现。除了对零件的强度造成影响，若工作环境温度上升，也会导致高压气体受热膨胀，零件出现变形或者表面有凸泡的情况[1]。

1 铝合金压铸件缺陷的产生

1.1 缩孔和缩松缺陷

缩孔和缩松缺陷通常出现在铸件相邻壁厚差大、凸台和相贯线等壁厚不均匀的部位，也会出现在结构复杂的特殊零件上。在开发新型的GIS铸件壳体阶段，对试制壳体进行水压和气密试验，结果发现其中一个样品在进行水压试验时，发生漏水现象，肉眼可见缺陷且贯穿壳体壁。该铸造壳体外廓长1340mm×宽940mm×高703mm，壁厚11-15mm，质量约为162kg，采用低压砂型铸造工艺，浇注充型压力为0.13-0.15MPa。对漏水位置剖开，发现剖开截面上存有大面积缩孔缺陷，缩孔缺陷呈海绵状分布，海绵状的缩孔中伴有混杂异物。海绵状的缩孔不仅会引起漏水和漏气，还会导致压力大幅降低。出现大面积缩孔缺陷位置处于壁厚分布不均匀处，缺陷位置位于壳体凸台根部，凸台处的冒凸台得不到冒口的及时补缩，在冷却过程中易因收缩不一致产生疏松，在凸台根部形成缩孔。因此，在铝合金气密件铸造制造中，浇注系统设计不合理，浇注温度过低，浇注速度过快时，会在局部肉厚和壁厚不均匀附近产生缩孔缩松缺陷。当缩孔缺陷呈海绵状分布时，缩孔缺陷对壳体气密性和综合力学性能的影响是致命的。

1.2 排气不良

就铝合金压铸来讲，由于模具的排气通道受阻，模具排气设计结构缺乏科学性和合理性，压铸过程中型腔中的气体不能正常排出，导致在产品的一些固定位置出现气孔。此种因为模具型腔中气体产生的气孔大小不一，气孔中的内壁呈铝和空气氧化的氧化色，不同于氢气析出形成的气孔，相对于空气孔而言，氢气析出气孔内壁较为粗糙，无氧化色，而是灰色的。对于由于排气不顺畅而形成的气孔，需要对模具的排气通道进行合理改造，一旦发现模具排气通道有很多残留铝皮，必须要立即将其清理干净。

1.3 表面裂痕

表面裂痕主要指在填充时，因为不良操作引起的流痕、印记、拉伤等现象。流痕主要指铸件表层光滑下的凹陷条纹，一般情况下，流痕方向与液态金属流向相统一。印记指的是液态金属在生产时产生的划伤、镶块或是拼接空隙等，部分顶出部位，或是铸件表层的机械损坏等。拉伤指的是铝合金压铸件脱模过程，产生的拉伤、拉痕或是黏膜伤痕等情况[2]。

2 铝合金压铸件缺陷的产生的控制

2.1 改变冲头油供给方式

原来冲头油直接滴注在料筒里，与浇注后的铝液直接接触，难以避免冲头油燃烧物被铝液包裹。将冲头油供给位置调整到冲头的圆柱表面，并且由原来的滴注方式改为喷雾方式，在整个冲头表面形成薄而均匀的油膜，既增加了润滑效果，又避免了冲头油燃烧物被铝液包裹的可能性。

2.2 缩孔形成的原因与控制方法

出现缩孔的原因在于，冷凝时铸件中补偿不够造成的。部件壁太厚、浇铸温度太高、压铸工艺不科学、比压太低、溢流槽容量不够、压室充满度不够、余料补偿效果不好，或是内浇口太小时，均会形成缩孔。为防止铝合金压铸件出现缩孔缺陷，应当及时改进部件结构，尽可能保障部件厚度相同，厚度大的部位规划点冷却。根据严格的压铸指标来处理，防止温度下降，适当加大比压，增大溢流槽容量，完善浇铸系统。对于温度较高的模具，应当采用必要的冷却手段。在合金液内加入0.15%~0.2%的金属钛等晶粒细化剂，改善合金的缩孔产生倾向；改成体收缩率、线收缩率低的合金种类，或调节合金液，下降其收缩率和对合金作变质处置；扩大内浇截面积，保障铸件于压力下硬化，避免内浇太早硬化影响压力传送[3]。

2.3 确保铝合金熔炼的精炼除气质量

在铝合金压铸件中为了防止产生气孔，也必须要确保铝合金溶液的精炼除气质量合格，使用优质的精炼剂和除气剂，降低铝液中的含气量，只要看到氧化物，比如：液面泡子以及浮渣等等，必须要迅速清除，避免又一次带入气体进到压铸件内。

2.4 压铸件的结构要求科学

第一，确保壁厚均匀，防止出现热节。第二，尽可能将零件厚壁位置的孔压出来，进而扩大这个区域的散热范围，也可以通过型芯片与间隙相配合进行排气。第三，对由于结构要求无法避免的热节区，尽量对这个区域的充填条件以及压力的持续时间进行改善，而且加大排气条件。

3 结语

①缩松和冷隔缺陷是诱发产品漏气和断裂的主要原因，尤其是海绵状缩松和大尺寸的冷隔缺陷，极易造成应力集中，导致强度大幅度下降，严重影响综合力学性能。②缩松缺陷面积对抗拉强度的影响曲线可以分为三个区域：快速下降区、平缓下降区和快速下降区，同时随缩松缺陷面积增大，伸长率呈线性下降趋势。③局部弥散分布的气孔（针孔）对铝合金壳体气密性和强度基本没有影响，通过应力（应变）电测法试验进一步表明在升降压过程中气孔对应力变化影响很小，壳体强度不受局部弥散分布的气孔（针孔）缺陷的影响。