了解铝合金压铸件达到气密性要求和汽压测试

了解铝合金压铸件达到气密性要求和汽压测试

这是一个非常专业且实际的问题。铝合金压铸件要达到气密性要求（即通过汽压测试），需要从材料、模具设计、压铸工艺、后处理和质量控制五个方面进行系统性的管控。

汽压测试（也称为气密性测试）失败的根本原因是压铸件内部存在贯穿性的缺陷，导致气体在压力下泄漏。这些缺陷主要包括：缩孔、缩松、气孔、冷隔、裂纹等。

以下是确保铝合金压铸件通过汽压测试的详细措施：

一、前期设计与材料选择

1. 产品结构设计：

· 壁厚均匀：避免出现巨大的厚度差异，防止因冷却速度不均而产生缩孔缩松。

· 平滑过渡：在壁厚变化处采用圆角平滑过渡，减少应力集中和流动阻力。

· 加强筋设计：合理使用加强筋而非单纯增加壁厚来提升强度，有助于减少热节。

2. 模具设计：

· 流道与浇排系统：这是最关键的部分。设计原则是“充填平稳、顺序凝固”。

· 内浇口：位置和数量要保证金属液能够平稳、顺序地填充型腔，避免卷气。

· 溢流槽和排气槽：必须设置足够大小和数量的溢流槽（用于容纳冷料和前沿含氧化皮的金属液）和排气槽（用于排出型腔内的气体）。排气槽通常设置在模具最后填充的区域。

· 冷却系统：设计合理的冷却水路，实现对模具温度的有效控制，引导铸件实现“顺序凝固”，将缩孔缩松赶到最后的凝固区域（如溢流槽或压铸件的非关键部位）。

3. 材料选择：

· 选择流动性好、收缩率小的压铸铝合金，如ADC12（A383）、A380等是常见选择。

· 对于要求高气密性或高强度的部件，可考虑使用真空压铸专用合金或高纯度铝合金。

二、压铸生产过程控制

1. 工艺参数优化：

· 慢压射速度：第一阶段慢压射要保证金属液平稳地推过浇口，避免卷气。

· 快压射速度与压力：高速高压切换点要精准，确保在金属液到达内浇口前切换。高速填充能保证轮廓清晰，但过高会导致卷气严重。需要找到最佳平衡点。

· 增压压力：这是克服收缩、保证组织致密的最重要参数。必须提供足够高且及时的增压压力，在金属液凝固前将压力传递到缩孔区域，补偿收缩。

· 模具温度：保持模具温度稳定（通常在180-280°C之间）。温度过低会导致冷隔、填充不足；温度过高会导致粘模、缩孔严重。使用模温机进行精确控制。

2. 真空压铸：

· 这是生产高气密性压铸件的最有效工艺。在压射前，通过真空设备将型腔内的空气抽出，极大减少了卷气现象，从而从根本上减少了气孔缺陷。虽然设备成本增加，但对于要求100%通过汽压测试的零件（如发动机缸体、电池包壳体等）几乎是标配。

3. 普通压铸的工艺控制：

· 涂料喷涂：使用量要少而均匀。过多的涂料会挥发大量气体，导致气孔。喷涂后必须吹干。

· 合金液处理：熔炼时要进行精炼除气，减少铝液中的含氢量。

· 慢压射行程：调整慢压射行程，确保冲头在启动时不会将空气卷入压室。

三、后处理与二次加工

1. 浸渗处理：

· 对于已经存在微小孔洞（微缩松、微气孔）的铸件，浸渗是一种经济有效的补救方法。

· 过程：将铸件放入密封罐中抽真空，然后注入浸渗剂（通常为硅酸盐或树脂），利用压力将浸渗剂压入微小缺陷中，最后通过固化反应将其密封。

· 注意：浸渗只能处理微米级的缺陷，对于大的缩孔或贯通缺陷无效。

2. 热处理：

· 常规压铸件一般不进行固溶热处理（T6处理），因为内部气孔在高温下会膨胀导致表面起泡。

· 真空压铸件由于气孔极少，可以进行T6热处理，能同时提高力学性能和尺寸稳定性，但对气密性本身改善不大。

3. 机加工控制：

· 后续的钻孔、攻牙等机加工操作，绝对不能打破压铸件表面的致密层而深入到内部的缺陷区，否则会导致泄漏。这就需要工艺设计时明确加工余量和密封面的位置。

四、质量检测与反馈控制

1. 过程监控：

· 使用P-Q²图等科学方法监控和优化压铸机参数，确保每一模的工艺稳定性。

· 对每模的主要参数（快压射速度、增压压力、模具温度等）进行实时监控并记录，实现可追溯性。

2. 无损检测：

· X光探伤：定期抽检或对关键件全检，通过X光影像检查内部是否存在缩孔、气孔等缺陷。

· 超声波检测：对于厚大件，可用超声波检测内部质量。

3. 100%汽压测试：

· 最终极的检验。将工件密封后充入一定压力的气体（空气或氮气），将其浸入水中或在连接器上喷涂检漏液，观察是否有气泡产生。

· 更先进的方法是使用差压式检漏仪，精度高，效率快，适合自动化在线检测。

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