摘要：铸造铝合金是一种传统的金属材料，因其密度低、比强度高而广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业和铸造新技术的发展，对铸造铝合金零件的要求和质量越来越高。压铸是现代金属加工技术中一种先进的少切削的特种铸造方法。探讨了铝合金压铸件的质量缺陷及改进措施。
关键词：铝合金压铸零件；质量缺陷；改善措施
引言
压力铸造作为一种特殊的成形技术，已广泛应用于许多行业和领域，特别是汽车、摩托车、内燃机、电子、仪器和航天等行业。
一、铝合金压铸技术概述
铝是地壳中分布最广、储量最大的金属元素。纯铝为银白色，熔点低，导电性和导热性好，耐腐蚀。铝合金密度低，比重小，比强度高，导热性好，耐腐蚀性好，价格低廉，易成型，适用于加工各种型材，工业用途仅次于钢材，是压铸行业中使用最多的有色金属结构材料。铝合金具有熔点高、重量轻的特点，高熔点意味着它可以作为耐高温材料，广泛应用于各行各业，如发动机，等。使用重量轻的优势可以应用在太空设备，中国已经建立了一个良好的登月车，绝大多数是由高强度铝合金引起，有很多这样的例子，也正因为如此，铝合金已成为汽车、航空航天等行业金属材料不可替代。
二、铝合金压铸零件的质量缺陷及改善措施
2.1气孔
气孔是指在压铸件内部或表面出现的孔洞和大小不等的孔洞，表面光滑，多为圆形。气孔的形成会导致压铸件硬度不足，影响表面形貌。
2.1.1压铸箱螺栓孔周围出现气孔现象。压铸铝合金箱体上有许多螺栓孔、油孔和各种安装孔，直接影响发动机的装配质量和使用性能。
2.1.2产生原因。铝合金箱体压铸件由于充液腔速度快，模具腔内气体不易排出，容易滞留在铝液中。铝液冷却凝固后，残余气体在铸件中形成小气泡，即气孔。
在铝合金压铸过程中，液态铝铸件的温度一般在660℃左右，但在铝液的温度包含大量的气体(主要是氢气)，铝合金中氢的溶解度与温度密切相关，温度的气体含量0.69cm3/100克瓦斯含量大约是19到20倍正常，所以铝合金凝固后，气体的大量析出会导致铝合金铸件的气孔。此外，由于空气的夹带过程，由气孔引起的释放剂也可占相当比例。
2.1.3改善措施。模具排气通道设计中存在一些结构问题或排气口不光滑。浇注系统设计还需要知道截面是否逐渐减小。为保证铝合金冶炼过程的精炼质量采取了有效措施。选择合适的精炼剂后，在反应过程中连续均匀地产生气泡，使铝液中的杂质通过物理吸附有效地接触并带到表面。调整工艺，适当降低速度;确认释放剂喷洒过度。真空压铸可以考虑以上原因。
此外，螺栓孔周围的孔隙度与加工过程小于1/3的螺纹长度，它不是线程地区，转矩没有影响，不会影响其服务性能，所以孔隙度在这个地方的问题不能解决。
2.2夹杂
2.2.1铁、锰、铬的作用。在铝合金冶炼过程中，炉缸中经常沉积有由重元素组成的固体化合物。主要由铝、硅和大量的铁、锰、铬等化合物在一定的温度下，压入铸件中形成夹杂物。这些颗粒的熔点和比重都很高，所以会沉积在炉缸里。熔渣的沉积会产生有害的结果，如在铸件中形成硬点，增加合金的粘度，降低合金的流动性。理论上，当铁含量超过0.8%时，当含铁过饱和度铝液与模具钢充分接触时，铁不会溶解。因此，压铸铝合金的最佳铁含量在0.81.0%之间。在压铸铝合金中，锰和铬常被视为杂质。事实上，锰和铬，或者它们的结合，可以改变含有更多铁的相的结构，从针状晶体变成方形晶体。这样可以提高压铸件的韧性和强度。
2.2.2氧化夹渣。除去重金属形成的炉渣，另一部分夹杂的主要来源为氧化物，可分为一次氧化物，二次氧化物。一次氧化物是指在熔炼时未通过打渣残留在铝液中的氧化物，直接进入压铸件；二次氧化物是指在转运、浇注中，形成紊流而与空气接产生的氧化物进入压铸件。
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2.2.3改善措施。严格控制铝锭的成分，尤其是重金属的含量不能超标，在来料检验时必须严格要求。另外，对熔炼炉要进行定期的炉床清理，在浇包转运铝水时，尽量减小震荡，一是可以避免重金属氧化物进入铝溶液，二是避免与空气的充分接触形成二次氧化物。定期打渣，一般每炉待转铝液都要进行打渣处理，连续投料熔炼时，周期可根据实际情况调整。在浇包转运时要平稳，避免溅起。在浇注时要控制低速，避免推进时形成紊流。
2.3缩孔
缩孔是指压铸件厚截面处出现形状不规则的孔洞，孔的内壁粗糙。甚至可导致压铸件内局部出现蜂窝状组织，影响铸件强度。产品加工面孔洞外露。压铸铝合金产品的外表面，有一层相当致密的组织，而工件内部会因为缩松现象出现一些细小的孔洞，如果加工量超过了致密层的厚度，孔洞就会明显增加。
2.3.1产生原因。在压铸过程中铝液被压入并充满型腔后铝液开始凝固，由于模具表面的温度较低并且伴有水冷，铝液先从与模具接触的表面开始凝固，在最外面先形成一层硬壳，然后逐渐向内开始凝固。铝液随着温度的降低逐渐收缩体积变小，但铸件的外表面已经形成了一层密封的硬壳，所以随着铝液的逐渐凝固，在最后凝固的位置会形成一些中空的空间，即缩孔。过大的壁厚造成内部冷却凝固速度慢，液态金属充满型腔后，在收缩过程中得不到足量补充，容易发生在厚薄不均的铸件上。
2.3.2改善措施。消除缩孔的方法可通过减少缩孔所在区域的壁厚，使其能够快速均匀的凝固来实现，也可通过对铸件和模具结构进行优化来实现。有时由于某区域的功能和结构原因，壁厚无法减薄，可以考虑增加铸件加工预制孔深度来改变加工区域。从工艺角度来说，在该区域的模具上增加冷s水路，加强冷却，加快铝液的凝固速度，以减小缩孔的体积，并把缩孔控制在非重要区域；还可以增加压力提升组织的致密性。缩孔与气孔一般不能100%的消除，只能去减少或转移，甚至有时只是改变加工出现缩孔的问题。
2.4裂纹
铝合金压铸件的基体被破坏或断开，形成细长的缝隙（长度可达50mm，呈直线状或波浪形的纹路等不规则形状，在外力作用下有延伸的趋势，这种缺陷称为裂纹。
2.4.1产生原因。合金成分异常（如镁含量过高），提高了粘模性，在顶出时拉模严重出现裂纹；在合金成分不变的前提下，温度较高的状态也是会产生裂纹，且周围的组织有明显的缩松现象。在冷却凝固时，由于冷却顺序不同，外部的区域首先收缩对该处产生向外的拉应力，在缩松的部位造成裂纹。
2.4.2改善措施。可以正确控制合金的成分。在某些情况下，可以在合金中加入纯铝锭来降低合金中镁的含量，也可以在铝合金中加入al-si中间合金来增加硅的含量。为减轻模具过热现象，在模具中增加冷却水道，通过水冷却降低模具所在区域的温度，保持模具的热平衡;改变铝合金压铸件的结构，增大圆角，改变牵伸角度，减少牵伸难度，减小壁厚差;改变或增加顶进位置，使顶进力均匀，消除局部受力过大。
2.5拉伤
沿开模方向铸件表面呈线条状的拉伤痕迹，有一定深度，严重时为整面拉伤；金属液与模具表面粘和，导致铸件表面缺料。
2.5.1产生原因。模具型腔表面有损伤；出模方向无斜度或斜度过小；顶出不平衡；模具松动；浇注温度过高或过低，模具温度过高导致合金液粘附；脱模剂使用效果不好；铝合金成分含铁量低于0.8%；冷却时间过长或过短；压铸机平行度差。
2.5.2改善方式。修理模具表面损伤；修正斜度，提高模具表面光洁度；调整顶杆，使顶出力平衡；紧固模具；控制合理的浇注温度和模具温度180-500℃；更换脱模剂或用防拉伤涂料；调整铝合金含铁量；调整冷却时间；修改内浇道，改变铝液方向；调整压铸机平行度。
结束语
铝合金压铸是压铸生产的要素之一，要生产优良的压铸件，除了要有合理的零件质量缺陷及改善措施、设计完善的压铸模和工艺性能优越的压铸机外，还需要有性能良好的合金。
参考文献
[1]刘杰.压力铸造技术与应用2016
[2]熊艳才.铸造铝合金现状及未来发展2017
论文作者:任超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
标签：铝合金论文; 压铸论文; 缩孔论文; 模具论文; 铸件论文; 气孔论文; 氧化物论文; 《基层建设》2019年第2期论文;