文：张 明
德州恒力电机有限责任公司
摘 要：气孔是压铸铸铝转子常见的质量问题，它直接影响电机的效率、功率因数、温升、起动和运行等性能。文章介绍了如何预防和解决这种缺陷的一些经验。
关键词：压铸 铸铝转子 气孔
铸铝转子是电机的重要部件之一，其质量的好坏将直接影响电机的效率、功率因数、温升、起动和运行等性能。气孔是指直径大于1～3 mm的孔，分布于导体内部、表面或接近于表面处，形状有圆的、椭圆的及不规则的，分布不均是气孔的特点，孔内表面一般比较光滑。
目前，在我国电机制造行业中，采用压铸工艺生产铸铝转子时，气孔是比较常见的问题，并且是难以根除的。其原因是多方面的，它与压铸机的工作状态，压铸工艺参数的选定，压铸模的结构，转子铁心的叠压，铝和铝合金的熔炼工艺以及压铸过程的操作等各种因素都有关系。
1 产生原因
气孔的主要成因是压室充满度不够，导致气体在压室中占有一定的空间，在压射时气体和铝液同时进入压铸模型腔造成的。采取的工艺措施如下：
1．1转子片间存油
转子片问存油是铸铝转子产生气孔的一个主要成因。由于转子压铸是在高温、高压和瞬间形成的一个过程，在铝液刚刚充满转子型腔，高温铝还是液态而与转子片问的油类发生反应时，生成气体，这种气体有些被逸出，有些被铝液包围。然而铝液迅速固化，被包围的气体跑不出去，因此这些气体以气泡的形式残留在转子的笼条和端环中，呈不规则分布状态。
因而铸铝前的转子铁心应进行脱油处理，具体做法为：转子铁心用工业清洗剂冷态脱油，自来水冲洗，电炉烘干。烘干温度以不破坏冲片表面保护膜为准，烘干时间以目测干透为准。
曾做过100个转子脱油的实验，用同型号转子和实验品转子各l0台，装入同型号定子各10台，由实验室做负载对比检查，结果装有实验品转子的电机比同型号未做脱油实验电机的转速平均提高2．5％以上。
1．2 铝液的清化
铝液清化也是铸铝转子产生气孔的一个主要问题。铝锭及回炉铝在加热熔解过程中，与空气中的水蒸气接触时(尤其是多雨季节)，一方面生成氧化铝沉于铝液底部，另一方面分解出氢气，同时氢气也渗入铝水中。含有气体的铝水压铸出来的转子质量很差，因为铝水在压铸成型的瞬间，铝水迅速固化，一部分气体还未来得及逸出而被固化的铝包围，从而留在铸件内造成气孔。另外，就是铝液表面上的浮渣、铝液底部的沉渣以及留在铝液中问的其它杂物对转子的质量来说也是一个很大的隐患，一旦这些渣滓和杂物被压入转子内部，它们会使转子造成夹渣、形成冷隔(电阻系数增加)、热裂和冷裂的现象，热裂和冷裂严重时，造成转子笼条断路。
为了解决上述问题，加入清化剂(氯化物：一般为NaC1和ZnCl)可以较好的解决这一问题。将氯化物烘干，利用钟罩将其沉于铝液底部搅动，通过置换反应，生成氯化铝。氯化铝的沸点是183℃，在铝水中以升华的形式逸出，同时伴随气泡发生。由于气泡的作用，铝水中的氢会自动扩散到氯化铝中去，并随着气泡的上升而逸出液面，从而达到除气的作用。另一方面氯盐与氧化铝发生作用生成氯化铝，氯化铝的升华使这些氧化物得以借翻腾的气泡而浮于液面，从而易于除渣。
目前，车问铸铝的操作员工在加入清化剂时应该怎么加、何时加、加多少，这是一个技术性问题，掌握不好达不到除气的效果。操作过程为：熔新铝锭一加入部分余料至熔化约700多度一加入半包精炼剂(约0．5 kg)一 清化、除渣 一 保温待铸 一 压铸 一 投入余料 一压铸 一 投入余料 一 压铸 一 (反复循环)。
在投入余料 一 压铸这个过程中，会不断产生气泡。从以上过程可以看出，压铸前一次性清化并不能使铝液永保纯洁，投入余料过程中产生的气体实质上是最大隐患。随着余料的不断投入，铝液中的气体越积越多，铝液的质量就越来越差，如果将这些含有气体的铝液压入到转子中去，转子的质量当然无法保证。因此如果每班在压铸前一次性加入清化剂的话，则该过程中的回炉料不允许加入；如果该过程中间非得要加入回炉料的话，也应分批投入并及时加入清化剂。清化剂的加入量严格按照规定的参数执行。#p#分页标题#e#
1．3 压铸温度
铝液温度不够，使铝液的流动性下降，加上铝液在压铸机注入口停留一段时间，又会降低一些液温。铝液在压入型腔时，由于浇道口的尺寸太小，致使铝液的流动性变差，铝液虽被压入型腔，但过低的铝温使之固化速度加怏，可是浇道口尺寸太小，本身就限制了铝液的流动。另外，浇道口的铝液也会迅速固化从而堵塞后续添加的料饼，致使型腔和端环部位得不到铝液的补充，从而形成气孔。为解决这一问题，必须提高铝液的压铸温度，使铝液温度控制在720℃±5℃范围内，确保铸铝质量。
1．4铝液的保护
铝液很容易氧化，在铝液表面上生成一层氧化铝薄膜，它具有良好的保护作用，能够防止氧化的继续进行，也能防止气体进入铝液中。但操作工用勺取铝液时一定要注意用勺底轻轻将该层氧化膜拨开，不可将该层薄膜打碎 因为氧化铝很容易集结成块混入铝水中去，氧化铝的密度约为3．95～4．10 g／mm2 ，大于纯铝的2．7 g／mm2 的密度，熔点很高，约2 050℃，它们一旦混入铝液中就不再浮出来，也不溶于铝水，而是成颗粒状存在于铝水中。如果用这样的铝液压铸转子，不仅降低了铝液的流动性，而且增大了铝的电阻率，影响转子性能。
因此，在铝水保温时，不要随便破坏铝液表面的氧化层；在压铸取铝水时，注意不要把氧化膜打碎渗入到铝水中去。
1．5 脱模剂
脱模剂中的水分不宜过多，更不能喷洒在型腔中，只能在模具的分型面上均匀的喷上薄薄的一层，否则在压铸时，铝液很容易与水发生反应产生气体，使转子中的气孔增加。
1．6 压铸后的保压时间
较大和较长的一些转子，经过压射以后的铝液，正处于半熔和补缩的阶段，铝液还来不及固化时，浇口部位的铝液还在补充型腔，如果保压时间过短，正处于固化和收缩阶段的铝液就得不到充分的补缩，容易导致浇口部位产生气孔、冷缩和缩裂，甚至还会连同“铝肉”随浇口余料被拉去一部分，减少了转子端环截面积。保压时间不好定性，要靠操作工人和实践经验和来确保转子压铸质量。
1．7 注射系统
合理的注射系统很重要，它是铝液压射入型腔保证质量的关键，包括压射室、储料室、浇道、浇口、排气系统以及合适的压射速度和比压力等。一般来说，压射室、储料室和浇道基本上都能满足目前压铸转子的性能要求，但浇口尺寸的大小、排气面的合理没计、压射速度的快慢和比压力的大小等都是不可忽视的。
排气面的设计及分布决定了在压铸瞬间模腔里的气体是否能及时排出，设计合理的排气面应能使气体及时排出而保证铝水不致由排气面喷出。排气面分布的位置应是气体最后排出的地方，不能使型腔内部存在余气的“死角”，否则转子端环将会产生气孔。
压射速度的快慢同样对压铸转子的质量起到关键作用，压力铸造时，铝水压射到转子铁心槽和型腔中的速度很高，其填充速度可达10～25 m／s，整个压铸过程是在瞬间完成的。如果铝水充型速度很快，充型速度大于空气排出速度，堵塞排气系统，并形成旋涡及喷雾，型腔内的空气难于排尽，会使气体滞留在型腔内部，产生气孔。如果铝水充型速度过低，铝水固化快，型腔内部可能填充不满，造成转子笼条组织疏松及欠铸现象。
铝水的比压力(铸件型腔内单位面积上所受的静压力)为：（......）
