近年來，隨著對汽車輕量化和燃油經濟性要求的不斷提升，汽車鋁合金壓鑄零件應用數量快速增長，對鋁合金壓鑄件性能的要求也不斷提高。致密性是其中之一，對零件的泄露以及力學性能有明顯的影響。在早期的標準中，進對加工后可見的氣孔數量、大小和位置規定了簡單的要求；目前的一些企業標準中，則進一步對零件整體的致密性提出了要求。下面我將結合大連測試項目和大家交流一下VW 50097-PV 6097鋁合金孔隙率測量方法。我今天分享的內容分兩部分： 第一部分：VW 50097 Porosity of Metal Castings Requirements(金屬鑄件的孔隙率要求)； 第二部分PV 6097 Porosity Determination According to VW 50097（氣孔率的測定按照VW 50097的規定）。 在測試之前先和大家一起了解一下孔隙的成因。一般認為，影響零件致密性的內部孔隙，來源于四個方面： 其一：是鋁合金中含有大量的氫，在凝固過程中析出； 其二：是鋁合金凝固收縮產生的縮孔，特點是孔洞表面不光滑，有時可以觀察到枝晶； 其三：是型腔內的氣體未能排出，留在零件內形成氣孔，一般為較大的氣孔； 其四：是壓室內的氣體，右合金帶入零件內，由于內澆口的霧化作用，一般為彌散的小氣孔。 VW 50097 Porosity of Metal Castings,金屬鑄件的孔隙率要求。此標準是大眾汽車公司的企業標準。 范圍：此標準定義了金屬鑄件的孔隙率的要求，該要求與采用何種鑄造工藝無關。 2 標識 2.1標識及說明 孔隙率的標識由以下參數組成： 1）分類 -S類，指零件主要承受靜應力 -D類，指零件主要承受動應力 -F類，指對零件功能表面具有特殊要求 -G類，指對零件沒有進一步的規定要求 2）孔隙率 -對于S、D、G類，用百分比表示最大允許的孔隙率； -對于F類，表示出每個參考面特定的氣孔的數量。 3）直徑 單個孔的最大允許直徑4）附加說明（附加說明中1-N項均為可選項，而對于F類氣孔的規格則必須給出Pn值） -An :是兩相鄰孔之間最小邊緣距離 最小邊緣距離是兩相鄰空中的較小直徑乘以系數n，用mm表示（A=距離） -M:零件壁中心（只和直徑參數相關） 氣孔只允許在零件壁的中心 -C:材料堆積（只和直徑參數相關） 孔隙位置只允許在材料堆積和結合區域 -R：零件壁的中心區域（只允許對孔級D10到D30） 只用于零件壁的中心區域（相對壁厚的內部三分之一）。在外部的三分之二，應滿足孔隙率等級D4 -Pn：孔尺寸（只和直徑參數相關） 最大允許的孔尺寸（由直徑參數相關） 只用于零件壁中心區域（相對應零件壁厚的內部三分之一）。在外部的三分之二，則單個孔隙的最大允許孔徑（P）限制在n mm的直徑范圍內。對于F類孔隙，則規定了孔徑的上限范圍。 5)表示方法：(孔隙類別)（孔隙率）【直徑】/[補充說明1]/ [。。。]/[補充說明n] 注：括號內的參數需全部給出才能充分描述允許的孔隙率。方括號內的參數是可選的，當指明為F類時，必須給出參數P。對于用X射線檢測孔隙率要求情況說明是，應注意評估孔尺寸的全自動系統通常只使用相同的直徑。然而，對于人工進行X射線測試，則始終使用相對直徑來確定孔的直徑，因此圖紙中必須明確涉及到等效直徑的規格的內容。 鑄件最大允許孔隙率的標識的實例： 一般鑄件：VW 50097-D5 密封表面：VW50097-F4/2/A3/P0.5 2.2、圖紙中孔隙率的分級 D類 分D1、D2、D3、D4,從D5以后分別為D10、D15、D20以此類推，不存在D0. S類 從S5以后分別為S10、S15、S20以此類推，不存在低于S5的級別. F類 分FO、F1、F2、F3以此類推，對于必要的補充說明Pn，n的遞增單位為0.1mm,n從0.2mm開始起評。 G類 分GO、G1、G2、G3以此類推,孔隙率為G0意味著XS射線系統能分辨的范圍內不允許存在孔隙。 孔徑 參數“孔徑”的地增量為0.5mm，孔徑從0.5mm開始起評。 3 定義 定義按照大眾公司標準《VW 5099》。 4要求 不同鑄件孔隙率的的要求 -《VW 50097-D1》適用于鋼鐵鑄造材料制成的鑄件 -《VW 50097-D10》適用于鋅基合金制成的鑄件 -《VW 50097-D5》適用于除鋼鐵及鋅基合金制成的鑄件 5 孔隙率的測試 按《PV 6097》的要求測試鑄件的孔隙率。 6 參考標準 PV 6097 Porosity Determination According to VW 50097(按大眾公司標準《VW 50097》) VW50099 Foundry and Casting Technology; Definitions(《鑄造工藝》-定義) VDG Specification P2O1 Volume Deficits of Non-Ferrous Metal Casting《有色金屬鑄造品體積缺陷》 1 范圍 本標準適用于圖紙或同時有效的標準中含有VW 50097規定的氣孔率要求的金屬鑄件。以前的VDG(德國鑄造專家協會)P201規定的氣孔率要求，應參照VW 50097中相應規定執行。 3 目的 制定本標準的目的就是測定鑄件現有圖紙上要求的氣孔率（參照VW 50097）。 4 定義和術語 比較直徑 包圍氣孔的園的直徑。 當量直徑 與比較氣孔面積相同的圓的直徑。 5測試程序 試驗方法應按照圖紙上的要求確定，不受鑄件載荷類型的影響。 -S級 在一個表面光潔度Rz≤25的默片上進行試驗； -D級 在金相拋光磨片上進行試驗； -F級 在一個按照圖紙加工的功能面上進行試驗； -G級 使用X射線進行X射線檢測。 圖紙上附加的要求和數據也同樣具有約束力。 5.1切割面（斷面）或者投影面的選擇---取樣部位 只要當前有效的圖紙和其他同時有效的標準沒有其他不同規定，選擇的相應平面應在極限負荷的范圍內。（受力最大位置）。 如執行檢測的檢測人員在范圍方面有疑問，則應與最終驗收放協商。 5.2有關參考面（評定視場）的規定 5.2.1允許的參考面的幾何形狀 在選擇相應的參考面的時候，只允許有下面三種幾何形狀： -矩形 -圓形 -三角形 這些幾何形狀是一般表面幾何形狀的特殊形式。 5.2.2參考面（評定視場）的選擇及其尺寸原則 5.2.2.1參考面（評定視場）的選擇 總則：所有氣孔級別中的數據都是以一個所謂的參考面為基準的。該面的測定原則在所有級別中都是一樣的。 根據下列原則選擇參考面：保證參考面與構件的局部幾何形狀相似，并借助其位置和尺寸能局部的覆蓋一個最大且幾何形狀相似的面。 小的參考面與大的參考面或其他幾何形狀的參考面重疊時，重疊部分不允許大于較小的參考面的50%。 在選擇參考面時，應保證根據評定能獲得一個最大的氣孔率值。 5.2.2.2參考面（評定視場）的尺寸 評定級別為G級時，最大參考面為5cm2。 評定級別為D級時，在VW 50097-D4和更小的氣孔率要求時，每次評定的參考面（評定視場）尺寸大于（3*4）mm2的矩形尺寸時，這些參考面內任一（3*4）mm2區域內氣孔率不能超過4%。 5.3待評定參考面的質量要求—待測試樣質量要求 5.3.1 評定氣孔級別S的試樣 評定氣孔率要求級別S的試樣應在表面粗糙度Rz=25或更好的表面上進行。待測試樣應平整、沒有影響試驗結果的污點或損傷。評定時使用與肉眼的正常視力相匹配的分辨率進行（1:1） 5.3.2評定氣孔級別F的試樣 待測試樣的質量應符合圖紙上規定的局部加工要求，待測面沒有影響試驗結果的污點或損傷。 注：根據圖紙加工的面也顯示是氣孔級別為S和D的切割面，如果在級別F的局部氣孔率要求旁邊還有普通級別S和D的氣孔率要求，則待測面應同時滿足上述兩個要求。 5.3.3評定氣孔級別F的試樣 X射線的知識有一定局限性，專業性的不予解釋。 應在X射線設備的光程中調整鑄件，使氣孔率在評定范圍內的投影中最大，各參考面的評定應在繪圖比例為1:1的條件下進行。 注：如果評定參考面時使用與規程的繪圖比例不同的繪圖比例進行，各個5cm2參考面的最大允許尺寸應與實際繪圖比例相匹配。 5.3.4評定氣孔級別D的試樣 評定氣孔率要求為界別D的區域應在金相（拋光）磨片上進行。 金相磨片應滿足下列要求： ——有鏡面光澤的表面 在顯微鏡下使用100:1的放大倍率不允許看到先前制備階段產生的加工痕跡（無劃痕和凹陷） ——磨片表面的平面度 磨片不允許有邊緣倒圓或凸起。 ——沒有塑性組織變性 磨片不允許有由先前制備加工一起的殘余變性 評定時在反射光顯微鏡下使用20:1--25:1的放大倍數進行。不允許使用體視顯微鏡。 評定時，特別是拍照時，應注意適度照明，以免影響測量結果。 注：賣方可以根據自己的判斷使用大于25:1的放大倍數評定參考面，對于驗收方也可以根據自己的判斷使用小于20:1的放大倍率。 5.4氣孔率的評定結果 除了氣孔級別F，評定結果以百分比表示氣孔損失面的總和。適合的方法有：平面測量法和線狀切割法，如使用其他方法應取得客戶同意。 只要當前有效的圖紙和其他標準沒有其他不同規定，評定單個氣孔的尺寸時應總是以相應的比較直徑為基準。 5.5氣孔率的結果 氣孔率試驗的結果應進行修約，修約規則如下： VW 50097-D4和更小的氣孔率:氣孔率測量的各個結果應1%的步進給出。如果氣孔率要求大于VW 50097-D5，測量結果應按5%的步進進行修約。不存在D0類結果。 氣孔率要求級別S結果修約規則，此處在該級別結果小于5%時，結果修約為VW 50097-S5,不存在S0類結果，如果氣孔率要求大于VW 50097-D5，測量結果應按5%的步進進行修約。 氣孔率要求級別G結果修約規則: 結果應1%的步進表示，該氣孔級別中，結果允許VW 50097-G0，這表明，在所有設備分辨率的條件下沒有探測到氣孔。 對測得的單個缺陷的尺寸進行分級的過程中，尺寸也應進行修約，在測定單個氣孔的最大尺寸時，以0.5mm的步進進行分級，評定功能面（F類）而沒有其他要求時，氣孔結果按0.1mm的步進進行修約。 5.6氣孔率試驗實例 在一個構件中，所有區域適用氣孔率要求VW50097-D5/1.鑄件具有兩個強度極限區域和一個對過程波動反應異常強烈的區域。這三個區域應分別制作金相磨片（參考面位于金相磨中，具體情況視可能的參考數量而定），它們的評定結果得出一個氣孔率最大值和一個單個氣孔尺寸的最大值。綜合起來講，四個參考面得出下列結果： -面1：氣孔損失面3.4%，單個氣孔尺寸的最大值2.1mm 局部結果：VW50097-D5/2.5 -面2：氣孔損失面8.6%，單個氣孔尺寸的最大值0.8mm 局部結果：VW50097-D10/1 -面1：氣孔損失面0.4%，單個氣孔尺寸的最大值0.1mm 局部結果：VW50097-D5/0.5 -面1：氣孔損失面4.4%，單個氣孔尺寸的最大值0.6mm 局部結果：VW50097-D5/1 構件的實際氣孔率為VW50097-D10/2.5，該構件的表面氣孔率和單個氣孔尺寸的允許最大值方面不符合要求。 6 同時有效的文件 PV 6097 Porosity Determination According to VW 50097(按大眾公司標準《VW 50097》) VW50099 Foundry and Casting Technology; Definitions(《鑄造工藝》-定義) VDG Specification P2O1 Volume Deficits of Non-Ferrous Metal Casting《有色金屬鑄造品體積缺陷》

 AndyRuan（阮洋）

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