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鑄造鋁合金缺陷及分析

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缺陷特征:氧化夾渣多分布在鑄件的上表面,在鑄型不通氣的轉(zhuǎn)角部位。

一、 氧化夾渣

缺陷特征:氧化夾渣多分布在鑄件的上表面,在鑄型不通氣的轉(zhuǎn)角部位。斷口多呈灰白色或黃色,經(jīng)x光透視或在機械加工時發(fā)現(xiàn),也可在堿洗、酸洗或陽極化時發(fā)現(xiàn)

產(chǎn)生原因:

1.爐料不清潔,回爐料使用量過多

2.澆注系統(tǒng)設(shè)計不良

3.合金液中的熔渣未清除干凈

4.澆注操作不當(dāng),帶入夾渣

5.精煉變質(zhì)處理后靜置時間不夠

防止方法:

1.爐料應(yīng)經(jīng)過吹砂,回爐料的使用量適當(dāng)降低

2.改進澆注系統(tǒng)設(shè)計,提高其擋渣能力

3.采用適當(dāng)?shù)娜蹌┤ピ?/p>

4.澆注時應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)并應(yīng)注意擋渣

5.精煉后澆注前合金液應(yīng)靜置一定時間

二、 氣孔 、氣泡

缺陷特征:三鑄件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形,具有光滑的表面,一般是發(fā)亮的氧化皮,有時呈油黃色。表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn),內(nèi)部氣孔 氣泡可通過X光透視或機械加工發(fā)現(xiàn)氣孔 氣泡在X光底片上呈黑色

產(chǎn)生原因:

1.澆注合金不平穩(wěn),卷入氣體

2.型(芯)砂中混入有機雜質(zhì)(如煤屑、草根 馬糞等)

3.鑄型和砂芯通氣不良

4.冷鐵表面有縮孔

5.澆注系統(tǒng)設(shè)計不良

防止方法 :

1.正確掌握澆注速度,避免卷入氣體。

2.型(芯)砂中不得混入有機雜質(zhì)以減少造型材料的發(fā)氣量

3.改善(芯)砂的排氣能力

4.正確選用及處理冷鐵

5.改進澆注系統(tǒng)設(shè)計

三、 縮松

缺陷特征:鋁鑄件縮松一般產(chǎn)生在內(nèi)澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉(zhuǎn)接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態(tài)時斷口為灰色,淺黃色經(jīng)熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴(yán)重的呈絲狀縮松可通過X光、熒光低倍 斷口等檢查方法發(fā)現(xiàn)

產(chǎn)生原因:

1.冒口補縮作用差

2.爐料含氣量太多

3.內(nèi)澆道附近過熱

4.砂型水分過多,砂芯未烘干

5.合金晶粒粗大

6.鑄件在鑄型中的位置不當(dāng)

7.注溫度過高,澆注速度太快

防止方法:

1.從冒口補澆金屬液,改進冒口設(shè)計

2.爐料應(yīng)清潔無腐蝕

3.鑄件縮松處設(shè)置冒口,安放冷鐵或冷鐵與冒口聯(lián)用

4.控制型砂水分,和砂芯干燥

5.采取細(xì)化品粒的措施

6.改進鑄件在鑄型中的位置降低澆注溫度和澆注速度

四 、裂紋

缺陷特征 :

1.鑄造裂紋。沿晶界發(fā)展,常伴有偏析,是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較大的合金和形狀較復(fù)雜的鑄件容易出現(xiàn)

2.熱處理裂紋:由于熱處理過燒或過熱引起,常呈穿晶裂紋。常在產(chǎn)生應(yīng)力和熱膨張系數(shù)較大的合金冷卻過劇?;虼嬖谄渌苯鹑毕輹r產(chǎn)生

產(chǎn)生原因:

1.鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,有尖角,壁的厚薄變化過于懸殊

2.砂型(芯)退讓性不良

3.鑄型局部過熱

4.澆注溫度過高

5.自鑄型中取出鑄件過早

6.熱處理過熱或過燒,冷卻速度過激

防止方法:

1.改進鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計,避免尖角,壁厚力求均勻,圓滑過渡

2.采取增大砂型(芯)退讓性的措施

3.保證鑄件各部分同時凝固或順序凝固,改進澆注系統(tǒng)設(shè)計

4.適當(dāng)降低澆注溫度

5.控制鑄型冷卻出型時間

6.鑄件變形時采用熱校正法

7.正確控制熱處理溫度,降低淬火冷卻速度

五、氣孔分析

壓鑄件缺陷中,出現(xiàn)最多的是氣孔。

氣孔特征。有光滑的表面,形狀是圓形或橢圓形。表現(xiàn)形式可以在鑄件表面、或皮下針孔、也可能在鑄件內(nèi)部。

(1)氣體來源

1) 合金液析出氣體—a與原材料有關(guān) b與熔煉工藝有關(guān)

2) 壓鑄過程中卷入氣體?—a與壓鑄工藝參數(shù)有關(guān) b與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)

3) 脫模劑分解產(chǎn)生氣體?—a與涂料本身特性有關(guān) b與噴涂工藝有關(guān)

(2)原材料及熔煉過程產(chǎn)生氣體分析

鋁液中的氣體主要是氫,約占了氣體總量的85%。

熔煉溫度越高,氫在鋁液中溶解度越高,但在固態(tài)鋁中溶解度非常低,因此在凝固過程中,氫析出形成氣孔。

氫的來源:

1) 大氣中水蒸氣,金屬液從潮濕空氣中吸氫。

2) 原材料本身含氫量,合金錠表面潮濕,回爐料臟,油污。

3) 工具、熔劑潮濕。

(3)壓鑄過程產(chǎn)生氣體分析

由于壓室、澆注系統(tǒng)、型腔均與大氣相通,而金屬液是以高壓、高速充填,如果不能實現(xiàn)有序、平穩(wěn)的流動狀態(tài),金屬液產(chǎn)生渦流,會把氣體卷進去。

壓鑄工藝制定需考慮以下問題:

1) 金屬液在澆注系統(tǒng)內(nèi)能否干凈、平穩(wěn)地流動,不會產(chǎn)生分離和渦流。

2) 有沒有尖角區(qū)或死亡區(qū)存在?

3) 澆注系統(tǒng)是否有截面積的變化?

4) 排氣槽、溢流槽位置是否正確?是否夠大?是否會被堵住?氣體能否有效、順暢排出?

應(yīng)用計算機模擬充填過程,就是為了分析以上現(xiàn)象,以作判斷來選擇合理的工藝參數(shù)。

(4)涂料產(chǎn)生氣體分析

涂料性能:如發(fā)氣量大對鑄件氣孔率有直接影響。

噴涂工藝:使用量過多,造成氣體揮發(fā)量大,沖頭潤滑劑太多,或被燒焦,都是氣體的來源。

(5)解決壓鑄件氣孔的辦法

先分析出是什么原因?qū)е碌臍饪?,再來取相?yīng)的措施。

1) 干燥、干凈的合金料。

2) 控制熔煉溫度,避免過熱,進行除氣處理。

3) 合理選擇壓鑄工藝參數(shù),特別是壓射速度。調(diào)整高速切換起點。

4) 順序填充有利于型腔氣體排出,直澆道和橫澆道有足夠的長度(>50mm),以利于合金液平穩(wěn)流動和氣體有機會排出??筛淖儩部诤穸?、澆口方向、在形成氣孔的位置設(shè)置溢流槽、排氣槽。溢流品截面積總和不能小于內(nèi)澆口截面積總和的60%,否則排渣效果差。

5) 選擇性能好的涂料及控制噴涂量。

六、解決缺陷的思路

由于每一種缺陷的產(chǎn)生原因來自多個不同的影響因素,因此在實際生產(chǎn)中要解決問題,面對眾多原因到底是非功過先調(diào)機?還是先換料?或先修改模具?建議按難易程度,先簡后復(fù)雜去處理,其次序:

1) 清理分型面,清理型腔,清理頂桿;改善涂料、改善噴涂工藝;增大鎖模力,增加澆注金屬量。這些靠簡單操作即可實施的措施。

2) 調(diào)整工藝參數(shù)、壓射力、壓射速度、充型時間、開模時間,澆注溫度、模具溫度等。

3) 換料,選擇質(zhì)優(yōu)的鋁合金錠,改變新料與回爐料的比例,改進熔煉工藝。

4) 修改模具,修改澆注系統(tǒng),增加內(nèi)澆口,增設(shè)溢流槽、排氣槽等。

例如壓鑄件產(chǎn)生飛邊的原因有:

1) 壓鑄機問題:鎖模力調(diào)整不對。

2) 工藝問題:壓射速度過高,形成壓力沖擊峰過高。

3) 模具問題:變形,分型面上雜物,鑲塊、滑塊有磨損不平齊,模板強度不夠。解決飛邊的措施順序:清理分型面→提高鎖模力→調(diào)整工藝參數(shù)→修復(fù)模具磨損部位→提高模具剛度。從易到難,每做一步改進,先檢驗其效果,不行再進行第二步。

鋁合金

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