铝合金铸件消失模铸造中的针孔、缩松及防止措施

1.铝合金铸件消失模铸造针孔、缩松的形成原因

1）铝合金液的比热容比钢液、铁液小。为防止模样汽化吸热，金属液流动前沿温度下降造成冷隔、浇不到缺陷，通常熔化、浇注温度都比较高，尤其是薄壁铝合金铸件；但温度越高，铝合金的吸气量越严重，越容易引起针孔、缩松缺陷。

2）消失模采用干砂造型，其冷却速度慢。金属液的凝固时间长，倾向于糊状凝固，冷却时气体析出，容易引起针孔和缩松缺陷。

2.各种工艺因素对铸铝件针孔、缩松的影响及防止措施

（1）熔炼工艺

1）铝液高温变质处理。鉴于高温下铝液吸气严重，尤其是变质以后吸气还要加剧，因此要求铝液变质后还要精炼；而钠变质后，若再精炼，其变质效果会很快衰退。只有采用长效变质剂锶变质才可以再吹氩精炼，而不会影响其变质效果。因此，通常宜采用锶进行变质处理。表5-7所示为不同铝液处理工艺对铝铸件针孔度的影响。

表5-7 不同铝液处理工艺对铝铸件针孔度的影响

注：工艺1：0.6％（质量分数，下同）C₂Cl₆精炼，钟罩压放；2.0％三元钠变质剂处理15min后浇注。工艺2：吹氩气10min，加0.04％～0.06％锶变质处理后浇注。工艺3：0.5％高温去渣剂去渣，氩气精炼，并加0.04％Sr、0.2％Ti变质、细化晶粒复合处理，20min后浇注。

2）晶粒细化。采用Al-5Ti-lB中间合金进行晶粒细化处理，由于其中的TiAl3和TiB₂提供了异质形核活性核心，使α-Al相得到细化，阻碍了气泡的形核，因而可以减少铸件的针孔、缩松。

（2）模样材料　铝合金铸件通常采用EPS做模样材料，对其密度大小的选择应加以重视。如图5-11所示，EPS的密度越高，铝合金铸造的针孔越严重。为了抑制铝铸件的针孔、缩松缺陷，模样密度一般为18～22kg／m³。

图5-11 模样密度对铝铸件密度的影响(www.xing528.com)

1—无EPS 2—EPS密度18kg／m³ 3—EPS密

度20kg／m³ 4—EPS密度22kg／m³ 5—EPS密度28kg／m³

（3）涂料 涂料对铸件针孔、缩松缺陷有很大影响，主要体现在两个方面：①涂料吸着液态聚苯乙烯的能力越强，越有利于提高铝铸件的密度，减少其针孔缺陷；但吸着性过大，会引起浇不到的缺陷。因此，铝合金用涂料的吸着性以2.9％～3.5％为最佳。②涂料的厚度从0.2mm增大到0.8mm时，铝铸件的密度从2.675g／cm³下降到2.646g／cm³。为了减少针孔和缩孔缺陷，获得2级以下的针孔度，涂层厚度不宜超过0.5mm；当然，涂料也不能太薄，否则容易开裂剥落，也不利于抵抗模样变形。因此，适当的涂料厚度应该是0.2～0.5mm。表5-8所示为不同涂料对铸件针孔度的影响。

表5-8 不同涂料对铸件针孔度的影响

注：Ashland为美国Ashland公司涂料；F1、F2为国内购买的两种商品涂料；HW-1为自制的涂料

（4）浇注系统 在适当的直浇道高度（约高于铸件顶面200mm）和面积的情况下，尽量采用空心直浇道。如图5-12所示，直浇道空心面积率越大，铸件针孔、缩松缺陷越少，铸件密度提高这主要是减少了热解产物的缘故。

图5-12 直浇道空心面积率对铝铸件密度的影响

（5）浇注温度 浇注温度太高吸气严重，精炼困难，同时冷却速度慢，倾向于糊状凝固，导致针孔、缩松缺陷增加。因此，在保证铸件不产生冷隔、浇不到缺陷的前提下，应尽量降低浇注温度。

（6）负压度 负压容易引起铝液产生紊流，金属液易卷入热解产物而引起气孔缺陷；同时，负压会降低氢在铝液中的溶解度，加剧氢的析出，从而增加了针孔、缩松倾向。因此，铝合金消失模铸造一般不采用负压。