壓鑄缺陷系列 - 氣孔率
2025-09-17
氣孔是壓鑄件中常見的內部缺陷，是由內部氣體滯留形成的規則形狀的光滑小孔。氣孔，也稱為針孔，是目前壓鑄件中最嚴重的缺陷之一。在需要密封的區域，控制氣孔尤其重要。
缺陷特徵描述：
壓鑄件中的氣孔是由合金液態金屬釋放的氣體、合金液壓注射填充過程中吸入的氣體以及滲入合金液態金屬的脫模劑和沖壓油分解產生的氣體形成的。氣孔的內表面 壓鑄件 表面相對光滑圓潤，形狀相對飽滿。
由於孔隙的成因和位置各不相同，它們的大小、分佈的集中程度和分散程度也各不相同。鑄件內部的孔隙形狀通常有圓形、圓潤形、不規則圓形、梨形和針形等。此外，有時大量氣體、縮孔和氧化物夾雜物會同時存在，形成不規則的孔隙。
可能的原因：
（1）不合理的產品或模具結構設計
①流道形狀設計不良，合金液體在流道內流動不均勻，導致湍流和空氣吸入。
② 從內澆口注入模腔的合金液體的方向不合理，噴射物劇烈飛濺。
③ 設計的澆口橫截面積太小，導致金屬液體填充速度過高，噴射嚴重，液體流動中夾帶過多的氣體。
④. 熔融金屬通過澆口後，直接衝擊模壁形成渦流，夾帶空氣。
⑤.噴射的液體流過早地堵塞了排氣槽，導致排氣不良或形成深腔，從而產生氣孔。
⑥.壓力室太小，無法充滿，而且所需的低速很高，這將導致氣體被捲入。
⑦.模腔太深，深腔、死角或腔體中間無法排氣或排氣不良。
⑧.排氣槽位置不正確，橫截面積不夠大，導致排氣能力差，腔體內背壓大。
（2）不合理的鑄造設計
① 鑄件的某些部位難以排氣；
② 鑄件壁厚過厚；
（3）合金熔煉：
氣體 鋁合金溶液 鋁的主要成分是氫，佔總氣體的95%以上。在鋁合金熔化過程中，氫極易溶解於液態鋁和鋁合金中。溫度越高，氫的溶解度越大。尤其是在熔點溫度由固態變成液態時，氫的溶解度急遽增加。在鋁的熔點溫度下，氫在液態鋁中的溶解度幾乎是固態鋁的15到30倍。溫度越高，液態鋁吸收的氫就越多；液態鋁在高溫下維持的時間越長，吸收的氫量也越大。
① 由於熔融金屬中含有雜質或熔點較高，熔融金屬吸附的氣體含量增加，凝固時析出並殘留在鑄件中。通常情況下，這些是小於0.5mm的小孔，它們與鑄件中心的縮孔匯合，形成較大的孔洞。
② 爐料不潔淨，脫氣精煉效果差。如果加工表面存在大量細小針孔，通常與合金熔化因素關係較大。
（4）噴灑脫模劑及沖壓油
噴灑過量的脫模劑和沖壓油，脫模劑產生大量氣體，且在澆注前未完全燃燒，導致脫模劑產生的氣體被吸入鑄件表面。此氣孔內表面大多呈現深灰色。
（5） 壓鑄工藝
①壓鑄製程不合理，例如比壓低、速度過快。
② 高速注射開始得太早，導致流道和型腔內合金液體中含有較多氣體。
③. 慢速噴射速度過快，快速噴射過早，增壓壓力過晚或未建立，蓄壓器缺氮氣等。
④. 這 熱室壓鑄 機器的沖頭返回過早，尚未凝固的合金液體被拉回形成氣孔，這些氣孔很可能在鑄件的澆口處形成氣孔和縮孔。
⑤ 內澆口斷裂處有氣孔。內表面明亮的氣孔是由於低速注塑時速度過快所造成的。內表面發黑的氣孔是由於沖頭漏水或脫模劑噴入註塑腔造成的。內表面發黑或發黃的氣孔是由於沖頭內油量過多造成的。
應對措施和建議：
氣孔的形成通常是多種因素共同作用的結果。建議從以下幾個方面進行分析和解決：
（1）合金冶煉
① 熔煉鋁合金時，應力求快速熔化縮短高溫保溫時間。熔化溫度不宜過高，應≤760℃。長期保溫溫度應為620~640℃。
② 冶煉過程必須嚴格遵守。合金液必須充分徹底地脫氣除渣，精煉過程必須在足夠的溫度和時間下進行。
③ 使用乾燥清潔的爐料，並嚴格遵守冶煉流程操作。嚴禁在爐內添加含有灰塵、油污、油漆或水分的爐料。回料和鋁錠在裝入爐內前應進行乾燥處理。
④ 禁止使用未乾燥的爐子、坩堝、工具、精煉劑、除渣劑、氯化物等。禁止直接使用未乾燥的氦氣、氯氣等氣體進行精煉。精煉和除渣過程中禁止劇烈攪拌合金液。
⑤ 冶煉鋁合金時必須嚴格控制鈣含量。
（2） 壓鑄模具設計
① 合金液的填充應有利於排氣。選擇有利於型腔內氣體排出的澆口位置、導引形狀和方向，引導金屬液順暢流動並有序填充型腔，從而有利於氣體排出。使合金液先進入型腔的中間、深而高的部分或底部較寬的部分，並將型腔內的空氣向外推入排氣槽，以防止金屬液先堵塞分型面上的溢流系統。
②. 在牙腔的最後填充部分，務必開立橫斷面尺寸足夠的排氣槽。
③ 優化溢流槽和排氣槽的位置和尺寸，避免溢流槽和排氣槽的位置先被熔融金屬堵塞。改變分型面的位置，以便於安裝用於排氣的溢流槽和排氣槽。
④.腔體內的氣體無法排出，排氣不良。可以在排氣孔處設置溢流槽和推桿，並在小孔處設置芯模鑄造底孔。
⑤ 注意不要將溢流口做得太薄，否則容易過早堵塞，鑄件溢流槽周圍會出現氣孔。及時清理排氣槽中的油污和廢料。
⑥ 為了解決深腔和熱點區域排氣困難的問題，在深腔中開排氣塞，利用馬賽克塊結構的匹配間隙將模具表面設計成曲折的分型面，並增加排氣推桿和活動型芯進行排氣。
⑦. 如果在填充結束時表面出現孔隙、冷閉、油漆堆積和鬆散壓實，最有效的辦法是增加一個內澆口，直接填充有缺陷的部分。
⑧. 高速填充時，合金液體會夾帶氣體，導致壓鑄件內部出現大量細小氣孔。
⑨. 選擇較小的加工餘裕，同時滿足精加工的要求，並在鑄件的盲孔和容易產生氣孔的地方設置型芯或推桿排氣口，以減少精加工過程中出現的氣孔。
（3） 壓鑄工藝 參數
① 如果注射和填充速度過高，金屬流動中會夾帶更多氣體。調整快速注射速度，降低或延長填充速度和時間，可以改變氣泡尺寸。延長注射時間、降低第一階段注射速度、延遲高速注射的啟動切換點，可減少夾帶氣體。提高注射壓力和增壓壓力，確保料餅厚度，可以減少孔隙尺寸。
② 控制模具溫度、降低澆注溫度、提高比壓均有利於消除氣孔缺陷。
③. 檢查沖頭與壓力腔之間的間隙是否為 0.03~0.15mm，以防止沖頭卡住。
④. 澆口氣孔：過高或過低的速度、沖頭油過多、沖頭洩漏、脫模劑水噴入註射室等因素都會影響澆口氣孔。
⑤. 使用具有可調開關的模具冷卻水來控制模具溫度，使其保持在較高溫度：僅在註塑填充開始到模具打開期間用水冷卻模具，其他時間關閉冷卻水。
（4）脫模劑噴塗
① 如果脫模劑產生過多氣體或用量過大，可能無法在澆注前完全燃燒，導致揮發性氣體滯留在鑄件表面。因此，應盡量減少脫模劑的用量。噴塗時，應檢查噴塗物是否為白色。合模前，檢查型腔內是否有殘留氣體蒸發。噴塗脫模劑後，以壓縮空氣吹乾型腔內殘留的水分。或者，更換塗層或提高塗層與水的比例。因此，脫模劑的選擇至關重要。
② 噴塗脫模劑後，確保氣管不漏氣，壓縮空氣中沒有冷凝水噴出，沖頭和澆口套筒不漏氣。
許多人可能還會遇到難以區分氣孔和收縮腔的問題，因為兩者往往同時出現。稍後我也會詳細分析收縮腔。基於上述原因和糾正措施，解決氣孔問題的關鍵在於處理所有相關的環節以及可能涉及氣體的因素。