壓鑄件孔洞起泡的原因及分析

鋅合金壓鑄件的缺陷是表面起泡、結構松散，從而導致強度降低、電導率下降，不能達到質量標準，致使產品不良率高，嚴重影響產品的正常生產。嚴重的是，某些缺陷在壓鑄件半成品中難以檢查出來，而在其后的加工工藝中顯露出來，如電鍍中才會顯露出來，這無疑給生產造成了嚴重的損失。造成上述缺陷的原因是多方面的，有合金本身的材料性能是否符合標準的問題，也有壓鑄機、模具設計是否正確合理及對加工工藝過程控制是否得當等一系列問題。為了解決這些問題，有些單位針對自己特定的產品質量問題進行了研究，也了一些成果，但總的說來，對鋅合金壓鑄中出現這些問題的機理和生產工藝條件及其參數控制的影響尚缺乏系統深入的研究。

目前孔洞類型的起泡缺陷是鋅合金壓鑄件公認的常見缺陷，特別易出現在微型超薄鋅合金壓鑄件中，起泡缺陷主要來自于鋅合金凝固過程的收縮和存在的氣體，其中縮孔和疏松主要來源于熱節。起泡缺陷還來源于如下三大部分：

(l)鋅合金原材料雜質引起。鋅合金中雜質鉛、福、錫會聚集在晶粒交界處導致晶間腐蝕，金屬基體因晶間腐蝕而破碎，而電鍍液加速了這一過程，受晶間腐蝕的部位會膨脹而將鍍層頂起，造成壓鑄件表面起泡。

(2)壓鑄過程中卷氣。金屬液紊亂流動而卷入的氣體是形成孔洞的主要原因，主要影響因素有模具材料、壓鑄模具澆道系統、壓鑄過程中金屬液的填充、壓鑄件的后期熱處理。

(3)壓鑄件表面電鍍處理產生。壓鑄件電鍍引起缺陷也是一個重要因素，主要由電鍍工藝引起，特別是電鍍前置處理對起泡缺陷有重要影響。

在壓鑄生產過程中，液態金屬在高速高壓下充型，并在高壓下凝固，容易產生流痕、欠鑄、氣孔等缺陷。在金屬液充填過程中卷入的氣體很難排出，這會直接影響產品品質。由于壓射過程無法直接觀察，很多參數只能依據經驗取得。隨著計算機的高速發展，用計算機技術改造傳統的鑄造產業己成為一種趨勢，鑄造數據模擬技術在鑄造行業的應用優化了產品結構，提高了產品質量，縮短了產品周期，從而推動鑄造行業進入了一個新的發展時期。

卷氣缺陷是壓鑄工藝中一種的孔洞缺陷，壓鑄充型過程中金屬液與型腔中空氣之間的相互作用是形成卷氣缺陷的主要原因。采用計算機數值模擬技術研究卷氣缺陷，分別采用優化后的液一氣兩相流模型和卷入氣體演變及輸運模型對實際壓鑄件的充型過程進行數值模擬，并將充型完畢后卷氣缺陷分布的計算結果與壓鑄件的掃描電子顯微鏡sEM(scanning Electron Microscope)檢測結果、關鍵位置的實際截面照片進行對比，能為壓鑄工藝方案的設計和改進提供的參考。但壓鑄過程溫度與壓鑄件缺陷是有關系的，分析了壓鑄過程的復雜邊界換熱現象并提出了各種處理方法，了壓鑄生產過程溫度場數值模擬的有限差分程序，采用流場禍合溫度場模擬計算的初始溫度場作為凝固模擬的初始條件，可以更地計算壓鑄件的凝固時間，從而提高凝固模擬的計算精度。后來許小忠等針對溫度場與壓鑄件產品精度及效率的關系，然后了壓鑄過程中鑄件溫度和應力的變化規律。突然受熱膨脹時的變化規律，并分析了型芯膨脹對鑄件應力變化的影響，分析了在不同澆口尺寸條件下，壓力變化對鑄件應力的影響。

與此同時，針對目前的錐形流道，應用流體力學原理，通過逐步減少從壓鑄機的噴嘴到澆注系統的內澆口的面積，控制金屬液的流速，降低澆注系統中流道各處的壓力損失，然后獲得較高的速度，縮短了充型時間，地避免模腔內的空氣混入澆注系統，從而降低鑄件氣孔缺陷的產生。同傳統的厚壁件的模具澆注系統設計。對比，倒錐形澆道看起來比較輕巧，且節省金屬原材料，事實證前倒錐形澆道設計的模具在試模階段確實不需頻繁修改模具，更加有助于提高壓鑄件的品質。