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　　全文：A356鋁合金明確要求較好工藝操作過程控制來確保較好的相紙度和梳齒組織, 因而假如能較好的須建鋁液化鋇的濃度, 增加導管, 在A356鋁合金制造中, 將對產品質量的提高起到關鍵性的作用。

　　關鍵詞：氫 相紙度 逐步形成

　　1、前 言

　　隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展, 更多的企業(yè)開始投身于汽車輪轂的研制開發(fā)和制造, 隨之而來的是, 整個市場對鋁錠的需求量越來越大。但是雖然鋁合金需要嚴格的工藝操作過程控制才能制造出優(yōu)質的產品。因而相當一部分因產品產品質量不達標而不能滿足前述制造的 需要, 雖然很多的企業(yè)也經過不少的技術改進, 可客戶對產品質量問題的反饋卻沒有增加。

　　2、目前A356鋁合金產品質量主要存有的問題

A356鋁合金的相紙等級不能達到前述明確要求, 而氫是造成鋁合金相紙的主要其原因, 氫的主要作者是雖然水蒸汽在鋁液的高溫下降解所造成的。因而, 在鋁合金的選礦制造操作過程中造成水蒸汽造成的其原因, 也就是直接影響相紙逐步形成的主要因素。

　　3、A356鋁合金相紙的逐步形成操作過程

　　3.1 A356鋁合金中相紙的介紹

　　雖然A356鋁合金具有嚴重的氧化和增壓傾向, 選礦操作過程中又直接與爐氣、外間相接觸, 因而, 如在選礦操作過程中控制稍許不當, 就很容易稀釋氣體而逐步形成相紙。相紙通常是指模具中小于的分離出來性導管, 多呈圓形, 不均勻分布在模具整個截面上, 特別是在模具的厚大斷面和加熱速度較小的部位。

根據A356鋁合金的制造實踐證明, 鋁合金因增壓而逐步形成導管的主要氣體成分是氫, 并且無一定的規(guī)律可循, 往往是一個爐次的全部或多數模具均存有有相紙現象。

　　3.2 相紙的逐步形成

A356鋁液在選礦和澆注時, 能稀釋大量的氮氣, 加熱而則因熔化性的上升而不斷分離出來。目前有不少資料介紹A356鋁合金中熔化有非常多的氫, 其熔化性隨鋁液環(huán)境溫度的升高而增長, 隨環(huán)境溫度的上升而增加, 由固體轉變成固態(tài)時, 氫在A356鋁合金中的熔化性上升19倍。因而鋁液在加熱的操作過程中, 氫的某一時刻, 氫的濃度超過了其熔化性乃以液體的形式分離出來。因空腹和的氫分離出來而逐步形成的氮液體, 來不及上浮排出, 就在凝結操作過程中逐步形成細小、分散的導管, 即平常我們所言的相紙。在氮液體逐步形成前達到的空腹和是氮液體梅恩縣數目的函數, 而氧化物和其他夾雜paintings在起液體核心的作用。

　　對A356鋁合金來說, 假如沉淀環(huán)境溫度范圍較大, 則造成相紙的機率也就大得多。這是因為在一般鑄造制造條件下, 鋁錠具有寬的凝結環(huán)境溫度范圍, 使鋁合金容易逐步形成發(fā)達的抽象化沉淀。在凝結后期, 樹枝狀沉淀間隙部分的殘余鋁液可能相互隔絕, 分別存有于近似封閉的小小空間之中, 雖然它們受到外間大氣壓力和合金液體的靜壓作用較小, 當殘余鋁液進一步加熱收縮并能逐步形成一定程度的真空, 從而使合金中空腹和的氮氣分離出來而逐步形成相紙。

　　3.3 逐步形成導管的氫的作者與分離出來

A356鋁合金中導管的造成是雖然吸取水蒸汽而逐步形成的, 但氣體大分子狀態(tài)的氣體一般不能熔化于合金液中, 只有當氣體大分子分解為特異性原子時, 才有可能熔化。這就是鋁液稀釋氫的原理。在A356鋁合金選礦操作過程中, 假如使用電爐選礦, 則爐氣中的水凝固點力受水蒸氣濕度、DAT160、溶劑及輔助工具的干燥程度等因素的影響, 一般為399.9—1999.5Pa。對于火焰爐來說, 其推進劑一般是天然氣、煤氣、重油, 熔化后會含有不同比例的氧、氮、水蒸汽、一氧化碳、甲烷、碳氫化合物及二氧化硫等氣體。在完全熔化的情況下, 爐氣據估計含有25%的水蒸汽, 甲烷約為9%, 其余為氮。但前述上推進劑不可能完全熔化, 因而在爐氣中水蒸汽的凝固點不低于6665Pa,水氣濃度是很大的。

A356鋁合金中最有害的氣體, 氫是唯一能大量熔化于鋁液的氣體, 是導致逐步形成導管的主

　　要其原因, 也是鋁液中熔化性最大的氣體。在凝結操作過程中雖然氫的分離出來而造成的孔隙, 不僅增加了鋁錠的前述截面積, 而且還是裂紋源。氫在固體鋁或鋁合金中的溶液仿射群很大, 而幾乎不熔化于固態(tài)鋁。（在室溫條件下, 共熔化性約在0.003%以下。）

　　在A356鋁合金選礦時, 周圍水蒸氣中的氮氣濃度并不多, 氫的最通常的作者是鋁和水蒸汽的化學反應, 而水蒸汽主要作者于我們上面所言的爐氣中的水份、設備及輔助工具吸附的水份、一些材料的沉淀水等, 其化學反應式如下

　　3H2O（水蒸汽） 2AL=AL2O3 6（H）

　　回DAT160帶入的油污、有機物、鹽類熔劑等與鋁液化學反應也能生成氫：

　　4m AL 3CmHn=mAIC3 3n(H)

不同環(huán)境溫度下特異性氫原子在鋁液或鋁合金中的熔化性見表1。

　　4、A356鋁合金錠相紙逐步形成的主要因素

　　相紙是A356鋁合金中容易出現的且對產品產品質量致命影響一種鑄造缺陷, 而氫是造成相紙的主要其原因, 而氫的主要作者是水蒸汽降解所造成的。因而, 在選礦操作過程中造成水蒸汽造成的其原因, 也就是直接影響相紙的主要因素。

　　A356鋁合金相紙逐步形成的主要因素有：

　　4.1 原材料、輔助材料的影晌

在A356鋁合金選礦的操作過程中, 所使用的原材料、輔助材料等一些材料中含有不少沉淀水、潮氣加入爐內后, 假如此時邊倒入鋁液, 便會被鋁液稀釋, 會因水蒸汽的降解而造成大量的氫, 這些氫濃度的增加就在鋁錠中逐步形成導管。因而在加入原輔料前一定進行預熱處理, 加入工業(yè)硅后, 進行高溫烘烤1個小時左右, 稱為烤硅。

　　因對鋁液要進行精煉, 而精煉劑假如潮濕也會帶進去很多的氫, 曾經有人做過這樣的實驗,測定鋁合金化鋇的濃度：

　?。?）未經預熱處理的精煉劑直接使用：0.83cm3/(100g)

　　（2） 在400℃的環(huán)境溫度下進行干燥處理的精煉劑: 0.21cm3/（100g）

　　因而可以看出, 對精煉劑進行預熱處理是有很大好處的。

　　4.2 選礦設備及輔助工具的影響

使用的輔助工具如精煉管、渣耙, 渣鏟等, 在使用前應將表面殘余的金屬、氧化皮等污物清除干凈, 然后涂上防護涂料并進行預熱烘干。假如預熱不好, 表面吸附的水份, 會在選礦澆注操作過程因加熱逐步形成水蒸汽而造成大量的氣體, 導致A356鋁合金相紙的逐步形成。

　　4.3氣候的影響

　　一般情況下, 周圍水蒸氣中的氮氣濃度并不多, 但水蒸氣中假如相對濕度大, 則會增加合金液中氣體的熔化性, 逐步形成季節(jié)性導管, 如在雨季, 雖然水蒸氣環(huán)境溫度大, A356鋁合金選礦時相紙造成的現象就嚴重些。當然, 水蒸氣濕度大時, 輔助材料、選礦設備、輔助工具等也會因水蒸氣潮濕而增加表面水份的吸附量, 因而更應注意采取有力預熱烘干防護措施, 以增加導管的造成。

某廠歷年的記錄及統(tǒng)計資料指出, 該地區(qū)每年5-10月份是水蒸氣濕度最大的時期, 這期間絕對濕度最高可達5198.7Pa（水蒸氣中水蒸汽的氣壓）。也就是說在, 1CM3水蒸氣中含有39克水。每年的這段時間內制造A356鋁合金就會出現嚴重的相紙。

　　4.4 選礦工藝對含氫量的影響

　　制造實踐表明, 鋁液吸氫是在表面進行的, 它不僅與鋁液表面的分壓有關, 還與合金選礦環(huán)境溫度、選礦時間等有較大的關系。合金選礦環(huán)境溫度越高, 選礦時間和選礦后鋁液保持時間越長,氫在鋁液中擴散就越充分, 鋁液吸氫量就越大, 出現相紙的幾率就越大。有人曾做試驗, 鋁液存放時間越長, 鋁合金內含氣量近似成比例增加。因而, 為了增加鋁合金選礦時稀釋氮氣, 一定要嚴格執(zhí)行鋁合金選礦工藝規(guī)程, 一般鋁合金選礦保持時間不能超過2H(見表2), 鋁合金選礦環(huán)境溫度也不能過高。見表3

　　5、預防鋁合金錠相紙逐步形成的主要措施

由以上分析可知, A356鋁合金容易造成相紙缺陷。它與鋁合金本身特性有關系, 也與一系列的外間因素有關。為了避免或增加鋁合金在選礦時造成相紙, 確保A356鋁合金具有優(yōu)良品質, 可針對性地采取適當的預防措施予以預防。

　　5.1 認真做好選礦澆注時的準備工作

　　1）嚴格按工藝規(guī)程明確要求, 正確處理好DAT160。

　　2）鑄模、選礦輔助工具, 使用前應將表面油污、雜物等清除干凈, 噴涂脫模劑。

　　3）有銹蝕的輔助工具, 使用前應將表面清除干凈, 并進行預熱處理, 以除去所吸附的水份及其它化學物質。

　　4）己經涂料的錠模、選礦輔助工具在使用前, 均須預熱。

　　5.2力求做到快速選礦、保持合理的靜皿時間

A356鋁合金在選礦時, 要力求做到快速選礦, 縮短高溫下停留時間。鋁合金熔化后保持時間過長時, 必要用熔劑覆蓋鋁液面, 一旦在制造操作過程中出現異常, 要及時與現場技術人員取得聯(lián)系,采取果斷措施預以處理。精煉后的爐內鋁液必須正確確定合適的靜置時間, 靜置時間指的是精煉結束后至鑄造開始的時間。

　　5.3 加強潮濕季節(jié)預防措施

　　在雨季或水蒸氣潮濕時節(jié)鑄造鋁合金, 我們更應加注意采取防護措施, 對選礦用具、錠模、DAT160等都要嚴格按規(guī)范進行預熱處理, 以防帶入過多的水份和油污等, 引起各類相紙的造成。

　　要根據水蒸氣中濕度的變化決定溶化后到澆注結束的時間。如4表所示

　　5.4 采用合適的方式精煉除氣除渣

除氣就是除去合金中的氣體, “ 精煉” 就是指去除合金中的夾雜物。因鋁合金選礦時, 除氣和精煉兩個工序多合并在一起進行, 故在制造實踐中習慣將這兩個工序稱為精煉。目前除氣的主要辦法是在鋁液中通過精煉除氣劑制造大量的氣體, 利用分壓原理, 讓熔化于鋁液中的氫原子向液體擴散（此時液體的分壓為零）, 雖然液體比重輕, 當液體上浮到鋁液表面時, 液體破裂, 氮氣逸入大氣之中, 最終達到去除氮氣的目的。

　　目前采用精煉的方式大多是均勻活動式精煉, 很少采用定點式精煉, 活動式精煉采用的是對爐內的各個角落和上中下三層鋁液進行精煉處理, 可以不留死角。而定點式精煉達不到這種效果。如下表5, 表6

　　6、結語

通過以上分析得出鋁合金導管逐步形成的主要因素, 并針對性地論述了一系列相應的預防措施, 目的就是要在合金錠中防止生成相紙和夾渣, 獲得的優(yōu)良品質。從鑄造工藝角度綜合分析, 預防相紙的生成, 消除導管和氧化夾渣, 我們可以用“ 防”、“ 排”、“ 溶” 三字原則來概括。

　　“ 防” 就是要防止潮濕水蒸氣、水份及各種污物進入混合爐內。

　　“ 排” 就是要通過各種方式須建鋁液中的氧化夾渣和氮氣, 因為只有有效除去懸浮在鋁液中的彌散狀的夾雜物（主要是AL2O3）, 才能防止鋁液增氫, 消除氫分離出來的障礙, 從而獲得純凈的鋁液, 澆出合格的產品。

　　“ 溶” 就是要使鋁液中的氫在凝結并能部分地或者全部在固溶在合金組織中, 不致在模具中逐步形成導管。

當然, A356鋁合金選礦時, 貫徹“ 以防為主, 以排為輔” 的原則, 正確實施“ 防” 、“ 排” 、“ 溶”三套工藝措施, 還必須具有過硬的選礦操作基本功, 選礦操作基本功包括精煉設備、熔爐輔助工具的準備和處理, 精煉劑的預制, 精煉、變質除渣的技巧, 攪拌操作的技巧和合理澆注等, 我們只有具備了過硬的操作基本功, 才能真正有效地預防A356鋁合金錠導管的逐步形成。

　　參考文獻

　　王祝堂,田榮璋，鋁合金及其加工手冊，長沙，中國工業(yè)大學出版社

　　向凌甘，原鋁及其合金的選礦與鑄造，北京，冶金工業(yè)出版社