王德峰 崔岩峰
中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 黑龙江省 哈尔滨市 150066
摘要：总的来说，航空镁合金铸件生产工艺和传统铝合金铸件生产工艺之间存在很大区别，实际铸件废品类型以及形成原因也存在很大不同，人们可以根据航空镁合金铸造理论，以及生产事件，对铸造过程中容易出现缺陷的地方进行研究。本文以某型航空机匣壳体铸件为研究对象，对其缺陷产生机理以及克服方式进行总结，希望能够对相关工作起到一定帮助作用。
关键词：航空；镁合金铸件；铸造缺陷
本文所研究的铸件是国内浇铸重量较大的镁合金铸件，在浇铸过程中，准备了很多模具和数套测具，这其中还包括冷铁。更为重要的是，该铸件从制芯到浇铸的整个周期为几天，但由于准备周期很长，砂芯吸湿严重，为后续浇铸操作带来了极大难度，熔化量也能达到几吨。在该铸件铸造过程中，常见缺陷基本上均能体现出来，代表性极强，如氧化夹杂、缩孔以及憋气等等。
1.缩孔的克服
1.1缩孔产生机理
当合金液浇入铸型之后，会吸收很多热量，此时，合金液温度大幅下降，进而出现液态收缩问题。一般来说，液态收缩以及凝固收缩产生的体积缩减，与外壳尺寸缩小所造成的体积缩减相近，便不会出现缩孔问题。如果合金液态收缩以及凝固收缩全部超过硬壳固态收缩，会出现缩孔问题，具体产生的条件是铸件凝固，该种凝固顺序是由表及里，缩孔出现地点为最终凝固位置。
1.2产生部位和克服手段
具体铸件示意图为图1所示，缩孔产生部位主要集中在1号和2号位置，具体克服手段如下：第一，在有缩孔缺陷的部位，工作人员可以选择在2号部位增加暗冒口。第二，在组芯合箱时，应保证铸件内部存在一定温度，最佳温度范围为40到50℃。第三，增加冷铁，主要设计在1号位置处。通过上述措施的应用，除了暗冒口补缩效果较差外，其他方面均满足要求。为了将暗冒口作用全面展示出来，除了增加暗冒口之外，还要使得该冒口向保温冒口转变。总的来说，加大暗冒口显得十分困难，所以，工作人员可以使用保温棉沿着冒口内壁，使其充分贴合，强化其保温特性，而且这种保温冒口完全能够将缩孔问题克服[1]。
图 1 机匣壳体
2.气孔的克服
2.1气体来源
首先，在熔炼过程中，合金液将会直接和炉气产生接触，这也是金属吸气过程的本质途径。其次，如果存在炉料锈蚀问题，或者是油污现象，容易导致炉气中的水蒸气以及氢气等气体含量提升，强化合金液的吸气能力。再次，当合金液和铸型同时作用时，合金吸气将会成为另一个途径，再加上铸型中的水分和有机物燃烧均能产生大量气体，影响极大。最后。站在铸型角度来说，透气性不足，排气措施以及浇铸速度控制也存在很大难度，最终导致合金液在浇铸型腔时，容易产生喷溅和喷射等问题，导致合金液中的气体大量提升。
2.2克服手段
为了更好的克服该类缺陷，工作人员可以选择将冒口取消，改用气芯骨，以排为单位，一般来说，芯骨直径为60mm，材质为钢管，周身存在很多孔洞，直径大约为10mm。该芯子具备良好的排气效果，除了能够降低芯子发气外，还能强化芯子排气效果。除此之外，当冒口被取消之后，也能节省一部分合金液，这是铸件成本降低的根本所在。其次，工作人员也可以适当增加型芯排气功能，进而将型芯内腔掏空，转而用焦炭填充，此时，砂芯重量大幅降低，同时还能对后续排气效果进行优化。如果能够在型芯非工作表面设置足够的通气孔，可以保证浇注和烘烤时气体充分排除。再次，降低辅助材料发气量，通过对保温棉以及焦炭等，实现全面的加温烘烤操作。最后，降低铸型发气量。
当型芯组合工作结束后，第二天组芯还要对其开展补充烘烤，这也是充分去除气体的过程。浇铸之前，工作人员应对浇口杯执行补充烘烤操作，使其温度集中在50℃左右，确保烧口杯始终处于良好的保温效果之下[2]。
3.氧化夹杂的防止
3.1产生机理
在浇铸工作执行前，往往会存在氧化夹杂情况。相比之下，镁合金更容易被氧化，当熔化之后，氧化物极容易被卷入到合金液内部。当整个精炼操作全部完成后，合金液表面不能加入RJ-2溶剂，只能借助于硼酸以及硫磺降低氧化速度，稍有不慎，同样也有可能被氧化。同样的，浇铸过程中也可能会形成氧化夹杂物，该过程所形成的氧化夹杂物被称之为二次氧化夹杂物。例如，当液体金属处于充填铸型状态时，合金液会与大气形成直接接触，此时，合金液表层镁先被氧化，但所形成的氧化镁并不十分稳定，还容易被进一步氧化。由于氧化夹杂物的存在，充型操作时，合金液容易处于涡流或者是断流状态，最终将氧化膜卷入到合金液内部，导致更多氧化夹杂出现。
3.2氧化夹杂的防止措施
首先，对坩埚进行充分改良，将挡板依次向上提升100mm，从而能为后续挡渣操作的执行建立充分条件。另外，应用该种坩埚，铸件内部氧化夹杂缺陷也会大幅降低。其次，铸型内部保护气不充分，导致合金液被二次氧化。铸件浇铸工作开始前，工作人员会在铸型内放入少量防燃剂，让铸型内部合金液得到全面保护，这也是对二次氧化出现的一种控制手段[3]。
4.溶剂夹杂的预防
4.1溶剂夹杂的出现原因
实际镁合金精炼一级表面防护工作的开展，均需要应用到溶剂，倘若溶剂本身性能有限，或者是出现操作问题，均会导致镁液进入到铸型之中，产生溶剂夹杂问题。该现象不仅能够影响合金机械性能，同时还会导致镁合金逐渐出现腐蚀问题。再加上溶剂之中存在氯化镁，该物质本身具备较强的吸潮性，如果溶剂夹杂处于外侧，容易吸收空气中的水分，进而引发化学反应，弱化铸件的抗腐蚀性能。
4.2克服方式
想要避免上述问题，人们需要对溶剂自身提出更多要求。首先，确定合理的熔化温度。一般来说，溶剂的熔化温度应低于相关金属熔点，只有这样，溶剂在熔炼过程中，才能始终保持液态状态，精炼时也能更好的吸附夹杂物质，即使其中发现合金液，也能在短时间内分离出来。其次，确定比重。溶剂和金属液之间的比重差应保持在较大状态，当溶剂混入到合金液之中，也极容易排出，从而不会出现溶剂夹杂问题。最后是粘度，相比之下，溶剂粘度应处于较低状态，当溶剂覆盖在表层时，也能通过熔炼操作被推开，避免金属被大面积氧化。反观整个浇铸过程，对溶剂黏度需要较高，当溶剂被推开后，需要缓慢闭合。因此，在具体溶剂黏度确定上，相关工作人员需要进行充分考虑，以适中黏度溶剂应用为主[4]。
5.裂纹防止
自硬砂强度极高，不具备良好的退让性，在冷却状态下，收缩明显受阻，进而出现裂纹问题。在经过有效的回温操作之后，铸型退让性明显提升，此时，铸件裂纹出现几率也会明显下降。另外，某些裂纹的出现，主要是由于芯子在组合时出现披缝现象，进而产生裂纹源。为此，在生产时，人们可以将披缝直接增大到4mm，将加强筋的作用发挥出来，保证裂纹不在出现。
6.结论
综上所述，通过一系列工艺控制措施的实施，铸镁机匣壳体缺陷可以得到有效克服，产品质量提升幅度也较高。相关工作人员在执行任务时，需要强化对操作注意事项的重视程度，避免部分装置出现明显震动，尽可能保证平稳有序。
参考文献
[1]令狐喜欢.ZM5镁合金砂型低压铸造浇注系统工艺研究[J].机电信息,2020(29):106-108.
[2]姜蕊,吴晓鸣.铸造镁合金表面处理现状及发展趋势[J].铸造,2020,69(10):1044-1047.
[3]张亚林.铸造含稀土镁合金夹杂物缺陷的超声检测[J].河南化工,2020,37(08):44-46.
[4]李明,杨文龙,张玉,李元东.AZ91D镁合金自孕育流变压铸组织及性能[J].材料热处理学报,2020,41(07):41-48.