全文：A356铝合金明确要求较好工艺操作过程控制来确保较好的相纸度和梳齿组织, 因而假如能较好的须建铝液化钡的浓度, 增加导管, 在A356铝合金制造中, 将对产品质量的提高起到关键性的作用。

　　关键词：氢 相纸度 逐步形成

　　1、前 言

　　随着汽车行业的快速发展, 更多的企业开始投身于汽车轮毂的研制开发和制造, 随之而来的是, 整个市场对铝锭的需求量越来越大。但是虽然铝合金需要严格的工艺操作过程控制才能制造出优质的产品。因而相当一部分因产品产品质量不达标而不能满足前述制造的 需要, 虽然很多的企业也经过不少的技术改进, 可客户对产品质量问题的反馈却没有增加。

　　2、目前A356铝合金产品质量主要存有的问题

A356铝合金的相纸等级不能达到前述明确要求, 而氢是造成铝合金相纸的主要其原因, 氢的主要作者是虽然水蒸汽在铝液的高温下降解所造成的。因而, 在铝合金的选矿制造操作过程中造成水蒸汽造成的其原因, 也就是直接影响相纸逐步形成的主要因素。

　　3、A356铝合金相纸的逐步形成操作过程

　　3.1 A356铝合金中相纸的介绍

　　虽然A356铝合金具有严重的氧化和增压倾向, 选矿操作过程中又直接与炉气、外间相接触, 因而, 如在选矿操作过程中控制稍许不当, 就很容易稀释气体而逐步形成相纸。相纸通常是指模具中小于的分离出来性导管, 多呈圆形, 不均匀分布在模具整个截面上, 特别是在模具的厚大断面和加热速度较小的部位。

根据A356铝合金的制造实践证明, 铝合金因增压而逐步形成导管的主要气体成分是氢, 并且无一定的规律可循, 往往是一个炉次的全部或多数模具均存有有相纸现象。

　　3.2 相纸的逐步形成

A356铝液在选矿和浇注时, 能稀释大量的氮气, 加热而则因熔化性的上升而不断分离出来。目前有不少资料介绍A356铝合金中熔化有非常多的氢, 其熔化性随铝液环境温度的升高而增长, 随环境温度的上升而增加, 由固体转变成固态时, 氢在A356铝合金中的熔化性上升19倍。因而铝液在加热的操作过程中, 氢的某一时刻, 氢的浓度超过了其熔化性乃以液体的形式分离出来。因空腹和的氢分离出来而逐步形成的氮液体, 来不及上浮排出, 就在凝结操作过程中逐步形成细小、分散的导管, 即平常我们所言的相纸。在氮液体逐步形成前达到的空腹和是氮液体梅恩县数目的函数, 而氧化物和其他夹杂paintings在起液体核心的作用。

　　对A356铝合金来说, 假如沉淀环境温度范围较大, 则造成相纸的机率也就大得多。这是因为在一般铸造制造条件下, 铝锭具有宽的凝结环境温度范围, 使铝合金容易逐步形成发达的抽象化沉淀。在凝结后期, 树枝状沉淀间隙部分的残余铝液可能相互隔绝, 分别存有于近似封闭的小小空间之中, 虽然它们受到外间大气压力和合金液体的静压作用较小, 当残余铝液进一步加热收缩并能逐步形成一定程度的真空, 从而使合金中空腹和的氮气分离出来而逐步形成相纸。

　　3.3 逐步形成导管的氢的作者与分离出来

A356铝合金中导管的造成是虽然吸取水蒸汽而逐步形成的, 但气体大分子状态的气体一般不能熔化于合金液中, 只有当气体大分子分解为特异性原子时, 才有可能熔化。这就是铝液稀释氢的原理。在A356铝合金选矿操作过程中, 假如使用电炉选矿, 则炉气中的水凝固点力受水蒸气湿度、DAT160、溶剂及辅助工具的干燥程度等因素的影响, 一般为399.9—1999.5Pa。对于火焰炉来说, 其推进剂一般是天然气、煤气、重油, 熔化后会含有不同比例的氧、氮、水蒸汽、一氧化碳、甲烷、碳氢化合物及二氧化硫等气体。在完全熔化的情况下, 炉气据估计含有25%的水蒸汽, 甲烷约为9%, 其余为氮。但前述上推进剂不可能完全熔化, 因而在炉气中水蒸汽的凝固点不低于6665Pa,水气浓度是很大的。

A356铝合金中最有害的气体, 氢是唯一能大量熔化于铝液的气体, 是导致逐步形成导管的主

　　要其原因, 也是铝液中熔化性最大的气体。在凝结操作过程中虽然氢的分离出来而造成的孔隙, 不仅增加了铝锭的前述截面积, 而且还是裂纹源。氢在固体铝或铝合金中的溶液仿射群很大, 而几乎不熔化于固态铝。（在室温条件下, 共熔化性约在0.003%以下。）

　　在A356铝合金选矿时, 周围水蒸气中的氮气浓度并不多, 氢的最通常的作者是铝和水蒸汽的化学反应, 而水蒸汽主要作者于我们上面所言的炉气中的水份、设备及辅助工具吸附的水份、一些材料的沉淀水等, 其化学反应式如下

　　3H2O（水蒸汽） 2AL=AL2O3 6（H）

　　回DAT160带入的油污、有机物、盐类熔剂等与铝液化学反应也能生成氢：

　　4m AL 3CmHn=mAIC3 3n(H)

不同环境温度下特异性氢原子在铝液或铝合金中的熔化性见表1。

　　4、A356铝合金锭相纸逐步形成的主要因素

　　相纸是A356铝合金中容易出现的且对产品产品质量致命影响一种铸造缺陷, 而氢是造成相纸的主要其原因, 而氢的主要作者是水蒸汽降解所造成的。因而, 在选矿操作过程中造成水蒸汽造成的其原因, 也就是直接影响相纸的主要因素。

　　A356铝合金相纸逐步形成的主要因素有：

　　4.1 原材料、辅助材料的影晌

在A356铝合金选矿的操作过程中, 所使用的原材料、辅助材料等一些材料中含有不少沉淀水、潮气加入炉内后, 假如此时边倒入铝液, 便会被铝液稀释, 会因水蒸汽的降解而造成大量的氢, 这些氢浓度的增加就在铝锭中逐步形成导管。因而在加入原辅料前一定进行预热处理, 加入工业硅后, 进行高温烘烤1个小时左右, 称为烤硅。

　　因对铝液要进行精炼, 而精炼剂假如潮湿也会带进去很多的氢, 曾经有人做过这样的实验,测定铝合金化钡的浓度：

　　（1）未经预热处理的精炼剂直接使用：0.83cm3/(100g)

　　（2） 在400℃的环境温度下进行干燥处理的精炼剂: 0.21cm3/（100g）

　　因而可以看出, 对精炼剂进行预热处理是有很大好处的。

　　4.2 选矿设备及辅助工具的影响

使用的辅助工具如精炼管、渣耙, 渣铲等, 在使用前应将表面残余的金属、氧化皮等污物清除干净, 然后涂上防护涂料并进行预热烘干。假如预热不好, 表面吸附的水份, 会在选矿浇注操作过程因加热逐步形成水蒸汽而造成大量的气体, 导致A356铝合金相纸的逐步形成。

　　4.3气候的影响

　　一般情况下, 周围水蒸气中的氮气浓度并不多, 但水蒸气中假如相对湿度大, 则会增加合金液中气体的熔化性, 逐步形成季节性导管, 如在雨季, 虽然水蒸气环境温度大, A356铝合金选矿时相纸造成的现象就严重些。当然, 水蒸气湿度大时, 辅助材料、选矿设备、辅助工具等也会因水蒸气潮湿而增加表面水份的吸附量, 因而更应注意采取有力预热烘干防护措施, 以增加导管的造成。

某厂历年的记录及统计资料指出, 该地区每年5-10月份是水蒸气湿度最大的时期, 这期间绝对湿度最高可达5198.7Pa（水蒸气中水蒸汽的气压）。也就是说在, 1CM3水蒸气中含有39克水。每年的这段时间内制造A356铝合金就会出现严重的相纸。

　　4.4 选矿工艺对含氢量的影响

　　制造实践表明, 铝液吸氢是在表面进行的, 它不仅与铝液表面的分压有关, 还与合金选矿环境温度、选矿时间等有较大的关系。合金选矿环境温度越高, 选矿时间和选矿后铝液保持时间越长,氢在铝液中扩散就越充分, 铝液吸氢量就越大, 出现相纸的几率就越大。有人曾做试验, 铝液存放时间越长, 铝合金内含气量近似成比例增加。因而, 为了增加铝合金选矿时稀释氮气, 一定要严格执行铝合金选矿工艺规程, 一般铝合金选矿保持时间不能超过2H(见表2), 铝合金选矿环境温度也不能过高。见表3

　　5、预防铝合金锭相纸逐步形成的主要措施

由以上分析可知, A356铝合金容易造成相纸缺陷。它与铝合金本身特性有关系, 也与一系列的外间因素有关。为了避免或增加铝合金在选矿时造成相纸, 确保A356铝合金具有优良品质, 可针对性地采取适当的预防措施予以预防。

　　5.1 认真做好选矿浇注时的准备工作

　　1）严格按工艺规程明确要求, 正确处理好DAT160。

　　2）铸模、选矿辅助工具, 使用前应将表面油污、杂物等清除干净, 喷涂脱模剂。

　　3）有锈蚀的辅助工具, 使用前应将表面清除干净, 并进行预热处理, 以除去所吸附的水份及其它化学物质。

　　4）己经涂料的锭模、选矿辅助工具在使用前, 均须预热。

　　5.2力求做到快速选矿、保持合理的静皿时间

A356铝合金在选矿时, 要力求做到快速选矿, 缩短高温下停留时间。铝合金熔化后保持时间过长时, 必要用熔剂覆盖铝液面, 一旦在制造操作过程中出现异常, 要及时与现场技术人员取得联系,采取果断措施预以处理。精炼后的炉内铝液必须正确确定合适的静置时间, 静置时间指的是精炼结束后至铸造开始的时间。

　　5.3 加强潮湿季节预防措施

　　在雨季或水蒸气潮湿时节铸造铝合金, 我们更应加注意采取防护措施, 对选矿用具、锭模、DAT160等都要严格按规范进行预热处理, 以防带入过多的水份和油污等, 引起各类相纸的造成。

　　要根据水蒸气中湿度的变化决定溶化后到浇注结束的时间。如4表所示

　　5.4 采用合适的方式精炼除气除渣

除气就是除去合金中的气体, “ 精炼” 就是指去除合金中的夹杂物。因铝合金选矿时, 除气和精炼两个工序多合并在一起进行, 故在制造实践中习惯将这两个工序称为精炼。目前除气的主要办法是在铝液中通过精炼除气剂制造大量的气体, 利用分压原理, 让熔化于铝液中的氢原子向液体扩散（此时液体的分压为零）, 虽然液体比重轻, 当液体上浮到铝液表面时, 液体破裂, 氮气逸入大气之中, 最终达到去除氮气的目的。

　　目前采用精炼的方式大多是均匀活动式精炼, 很少采用定点式精炼, 活动式精炼采用的是对炉内的各个角落和上中下三层铝液进行精炼处理, 可以不留死角。而定点式精炼达不到这种效果。如下表5, 表6

　　6、结语

通过以上分析得出铝合金导管逐步形成的主要因素, 并针对性地论述了一系列相应的预防措施, 目的就是要在合金锭中防止生成相纸和夹渣, 获得的优良品质。从铸造工艺角度综合分析, 预防相纸的生成, 消除导管和氧化夹渣, 我们可以用“ 防”、“ 排”、“ 溶” 三字原则来概括。

　　“ 防” 就是要防止潮湿水蒸气、水份及各种污物进入混合炉内。

　　“ 排” 就是要通过各种方式须建铝液中的氧化夹渣和氮气, 因为只有有效除去悬浮在铝液中的弥散状的夹杂物（主要是AL2O3）, 才能防止铝液增氢, 消除氢分离出来的障碍, 从而获得纯净的铝液, 浇出合格的产品。

　　“ 溶” 就是要使铝液中的氢在凝结并能部分地或者全部在固溶在合金组织中, 不致在模具中逐步形成导管。

当然, A356铝合金选矿时, 贯彻“ 以防为主, 以排为辅” 的原则, 正确实施“ 防” 、“ 排” 、“ 溶”三套工艺措施, 还必须具有过硬的选矿操作基本功, 选矿操作基本功包括精炼设备、熔炉辅助工具的准备和处理, 精炼剂的预制, 精炼、变质除渣的技巧, 搅拌操作的技巧和合理浇注等, 我们只有具备了过硬的操作基本功, 才能真正有效地预防A356铝合金锭导管的逐步形成。

　　参考文献

　　王祝堂,田荣璋，铝合金及其加工手册，长沙，中国工业大学出版社

　　向凌甘，原铝及其合金的选矿与铸造，北京，冶金工业出版社