壓鑄件氣孔的形成原因分析

壓鑄件氣孔是鑄造過程中常見的缺陷之一，其形成機理復(fù)雜，涉及材料特性、工藝參數(shù)、模具設(shè)計及操作環(huán)境等多重因素。氣孔的存在會明顯降低鑄件的力學(xué)性能、密封性及不易腐蝕性，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。以下從材料、工藝、模具、設(shè)備及環(huán)境五個維度系統(tǒng)分析氣孔的形成原因。

一、材料因素

合金成分與氣體溶解度

鋁合金（如ADC12、A380）在液態(tài)時對氫氣的溶解度遠高于固態(tài)（相差約15-20倍）。若熔煉過程中未充足除氣（如未使用氮氣精煉或旋轉(zhuǎn)除氣裝置），熔體中氫含量可達0.2-0.4ml/100g，凝固時析出形成氣孔。此外，合金中低熔點元素（如Mg、Zn）易氧化形成夾雜物，阻礙氣體排出。

回爐料比例過高

回爐料（如澆口、飛邊）使用比例超過30%時，其表面氧化膜及吸附的氣體會增加熔體含氣量。例如，某企業(yè)將回爐料比例從20%提升至40%后，鑄件氣孔率由3%上升至8%。

變質(zhì)劑與涂層污染

變質(zhì)劑（如鈦鹽）若受潮或添加過量，會引入水分并分解產(chǎn)生氫氣。模具涂層（如石墨基脫模劑）若噴涂過厚或未全部干燥，高溫下分解產(chǎn)生的氣體也會滲入鑄件。

二、工藝參數(shù)不當

壓射速度與壓力

慢壓射階段：若速度過低（<0.1m/s），鋁液在澆道中易卷入空氣；若過高（>0.5m/s），則可能沖擊型腔導(dǎo)致渦流，卷入氣體。

快壓射階段：壓力不足（<60MPa）時，鋁液無法全部填充型腔，殘留氣體形成氣孔；壓力過高（>120MPa）則可能使模具排氣槽堵塞，氣體無法排出。

例如，某汽車發(fā)動機缸體壓鑄時，因快壓射壓力波動導(dǎo)致局部氣孔率增加3倍。

模具溫度控制

模具溫度過低（<180℃）時，鋁液遇冷凝固，氣體來不及排出；溫度過高（>280℃）則可能導(dǎo)致鋁液氧化加劇，形成氧化夾雜氣孔。例如，某5G通信基站殼體因模具溫度波動±15℃，氣孔缺陷率上升至5%。

澆注溫度與時間

澆注溫度過高（>700℃）會增加鋁液吸氣量，溫度過低（<640℃）則流動性變差，易產(chǎn)生冷隔與氣孔。此外，壓射延遲時間過長（>0.3s）會導(dǎo)致鋁液在澆道中預(yù)冷，氣體滯留。

三、模具設(shè)計缺陷

排氣系統(tǒng)設(shè)計不足

排氣槽尺寸：若寬度<1.5mm或<0.3mm，排氣能力不足。

排氣道堵塞：長期使用后，排氣槽可能被鋁液或涂層堵塞，需定期清理。

例如，某器械外殼因排氣槽堵塞，氣孔缺陷率從2%激增至15%。

澆注系統(tǒng)不正確

內(nèi)澆口截面積過?。ㄈ绾穸?lt;2mm）會導(dǎo)致鋁液紊流，卷入氣體；截面積過大則可能造成鋁液飛濺，裹挾空氣。此外，直澆道與橫澆道夾角若小于90°，易形成渦流氣孔。

冷卻水道布局

冷卻水道距型腔過近（<15mm）會導(dǎo)致局部急冷，氣體無法排出；過遠則冷卻不均，引發(fā)縮孔。例如，某新能源汽車電池盒因冷卻水道設(shè)計缺陷，導(dǎo)致局部氣孔率超標。

四、設(shè)備與操作問題

壓鑄機性能

壓射室密封性：若密封圈磨損，鋁液可能泄漏并氧化，產(chǎn)生夾雜氣孔。

增壓系統(tǒng)響應(yīng)：增壓延遲>0.05s會導(dǎo)致補縮不足，形成縮孔氣孔。

熔煉設(shè)備

坩堝內(nèi)壁若存在氧化皮或雜質(zhì)，熔煉時可能剝落進入鋁液，成為氣孔形核點。此外，熔煉溫度波動>±10℃會影響除氣效果。

操作規(guī)范性

噴涂工藝：涂層厚度>0.1mm或未全部干燥會導(dǎo)致氣體析出。

取件時機：過早開模（鋁液未全部凝固）會導(dǎo)致氣體回滲。

五、環(huán)境因素

濕度影響

環(huán)境濕度>70%時，模具表面易凝結(jié)水珠，高溫下蒸發(fā)形成水蒸氣氣孔。例如，梅雨季節(jié)某壓鑄車間氣孔缺陷率上升40%。

粉塵污染

車間粉塵（如石墨粉、鋁屑）若進入模具型腔，會阻礙氣體排出，形成夾雜氣孔。

壓鑄件氣孔的形成是多重因素耦合的結(jié)果。例如，某企業(yè)通過優(yōu)化工藝（將壓射速度從0.8m/s降至0.6m/s，壓力從80MPa提升至100MPa）、改進模具（增加排氣槽截面積30%）及控制環(huán)境濕度（<60%），使氣孔缺陷率從12%降至2%。未來，隨著CAE模擬技術(shù)（如FLOW-3D）及AI缺陷預(yù)測系統(tǒng)的應(yīng)用，氣孔控制將向愈準確、愈速率不錯的方向發(fā)展。