涡轮增压器压气机蜗壳铝铸件不允许肉眼可见的气孔、缩孔等缺陷。本文剖析气孔形成机理,并梳理影响气孔的主要因素。


纯铝中加入一些金属或非金属元素熔制的铝合金,比重小、强度高、综合性能良好,被广泛用于航空工业、汽车制造业、动力仪表、工具及民用器具制造等方面。
涡轮增压器自上世纪70年代应用于车用发动机以来,涡轮增压技术得到了突飞猛进的发展。为提升发动机动力性能、满足市场对产品质量的更高要求,企业制定了严格的内部质量控制标准:压气机蜗壳铝合金铸件表面不允许有肉眼可见的气孔、缩孔、缩松、裂纹、夹渣等缺陷。
铝合金具有严重的氧化和吸气倾向,熔炼过程中又直接与炉气或外界大气接触,因此熔炼过程控制稍有不当,铝合金就很容易吸收气体而形成气孔,最常见的是针孔。
铝合金在熔炼和浇注过程中能吸收大量氢气,冷却时则因溶解度下降而不断析出。氢在铝合金中的溶解度随合金液温度升高而增大、随温度下降而减小,由液态转变为固态时溶解度下降19倍。
因此冷却凝固过程中,当氢的含量超过溶解度,即以气泡形式析出;过饱和氢析出形成的氢气泡来不及上浮排出,就在凝固过程中形成细小、分散的气孔,即通常所说的针孔。
气孔对铝合金性能的影响,主要表现为使铸件组织致密度降低、力学性能下降。因此在生产实践中,加强气孔等级对力学性能影响的研究,通过控制针孔等级来保证铸件品质,非常重要。
实践证明,气孔是铝合金铸件中容易出现的、且对铸件品质造成一定影响的铸造缺陷。氢是造成气孔的主要原因,铝液中所溶解的气体中80%~90%是氢,而氢主要来源于水蒸气的分解。
因此,铝合金熔炼过程中造成水蒸气产生的原因,也就是直接影响气孔形成的主要因素。结合压气机蜗壳的生产实践经验分析,影响气孔形成的因素需围绕炉料、熔炼工具、工艺与环境等方面逐项排查,并在生产中持续控制。
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