铝合金挤压铸造若干技术问题的讨论
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一、缩尾在某些挤压制品的尾端,经低倍检查,在截面的中间部位有不合层形似喇叭状现象,称为缩尾。
时常可以见到一类缩尾或者二类缩尾两种情况。
一类缩尾位于制品的中心部位,呈皱褶状裂缝或者漏斗状孔洞。
二类缩尾位于制品半径 1/2 区域,呈环状或者月芽状裂缝。
有时在离制品表面层 0。
5-2mm 处浮现连续的或者不连续的不合层裂纹或者裂纹痕迹,有人把它称为第三类缩尾。
普通正向挤压制品的缩尾比反向挤压的长,软合金比硬合金的长。
正向挤压制品的缩尾多表现为环形不合层,反向挤压制品的缩尾多表现为中心漏斗状。
金属挤压到后端,堆积在挤压筒死角或者垫片上的铸锭表皮和外来夹杂物流入制品中形成二次缩尾;当残料留得过短,制品中心补缩不足时,则形成一类缩尾。
从尾端向前,缩尾逐渐变轻以至彻底消失。
1、残料留得过短或者制品切尾长度不符合规定;2、挤压垫不清洁,有油污;3、挤压后期,挤压速度过快或者蓦地增大;4、使用已变形的挤压垫(中间凸起的垫);5、挤压筒温度过高;6、挤压筒和挤压轴不对中;7、铸锭表面不清洁,有油污,未车去偏析瘤和折叠等缺陷;8、挤压筒内套不光洁或者变形,未及时用清理垫清理内衬。
1、按规定留残料和切尾;2、保持工模具清洁干净;3、提高铸锭的表面质量;4、合理控制挤压温度和速度,在平稳挤压;5、除特殊情况外,严禁在工、模具表面抹油;6、垫片适当冷却。
二、粗晶环有些铝合金的挤压制品在固溶处理后的低倍试片上,沿制品周边形成粗大再结晶晶粒组织区,称为粗晶环.由于制品外形和加工方式不同,可形成环状、弧状及其他形式的粗晶环。
粗晶环的深度同尾端向前端逐渐减小以至彻底消失。
期形成机理是由热挤压后在制品表层形成的亚晶粒区,加热固溶处理后形成粗大的再结晶晶粒区。
1、挤压变形不均匀‘2、热处理温度过高,保温时间过长,使晶粒长大;3、便金化学成份不合理;4、普通的可热处理强化合金经热处理后都有粗晶环产生,特别是 6A02,2A50 等合金的型、棒材最为严重,不能消除,只能控制在一定范围内 ;5、挤压变形小或者变形不充分,或者处于临界变形范围,易产生粗晶环。
压铸过程中常见的问题和解决方法一、压铸过程中金属液往外溅产生原因:1.动,定模间合模不严密,间隙较大2.锁模力不够3.压铸机动,定模安装板不平行4.支板跨度大,压射力致使套板变形,产生喷料。
调整方法1.重新安装模具2.加大锁模力3.调整压铸机,使动,定模安装板相互保持平行4.在动模上增加支板,增加套板的刚度。
二、影响压射头使用寿命的主要因素有:1.压射头本身的材料、质量;2.压射头与压射料筒之间的配合间隙;3.模具安装时与压射料筒的同心度;4.冷却问题;5.选用优质压射头润滑油等。
三、缺陷名:(一)产品表面起皱症状:产品表面形成的不规则褶皱,主要出现在壁较薄的前段部分。
原因:由于吸入了脱模剂和压缩空气,被封闭在前段的气压较高,把产品表面顶起而导致这一现象的发生解决方案:排气彻底,清除多余的脱模剂。
调整高速高压区的位置以防止溶液降温(二)缺陷名:起皱症状:镶件附近的圆柱状部分,表面的皮膜出现起皱现象起皱的表面部分,根据发生状态有差异。
在靠近镶件的拐角处,出现与镶件平行的褶皱。
在离拐角稍远处,表面皮膜起皱部分有细小的铝颗粒聚集,呈粉末状附着在表面起皱的断面可以观察到起皱导致的凹凸,细小的铝颗粒被压碎后嵌入褶皱里。
原因:在模具温度低时进行铸造容易发生此现象。
铝液在流道流淌时前锋冷却,形成氧化皮膜,在距离浇口较远的突起部分凝固,由于压力增大在表面形成褶皱。
解决方案:对模具进行预热,在设定的温度条件下进行生产是很重要的,将模具温度设定在适当的范围。
换导柱以及导套时一定要注意尺寸变化,尤其是长时间使用但是没有回火或者测量的模具,一定要检查模具的尺寸,包括模板平行度、孔直线度、孔内外径是否变化。
一般情况下基准尺寸会变化。
锌压铸件毛坯看不到麻点,电镀前抛光就出现麻点,这是怎么回事?这是锌压铸件最易出现的问题之一。
要注意:1.原材料的质量(纯净度);2.熔化时的精炼除气除渣;3.压铸时速度、压力的调整(特别是皮下气孔等缺陷);4.抛光时摩擦的压力和温度不要太高。
Production&Application生产与应用挤压铸造是一种新型的铸造方法,该方法可以减少铸件的变形和缺陷,提高铸件的综合性能。
挤压铸造的优点有:能够生产形状复杂的大型铸件;可以制造尺寸精度要求高的零件;可以生产复杂形状和特殊结构零件;可以获得高致密度零件。
挤压铸造在航空、航天、汽车、造船、建筑等工业领域应用广泛。
合金熔体的准备需要一个稳定的环境。
因此,应该选择一个具有良好通风条件和环境清洁的地方。
对于一些特殊材料,例如熔剂、陶瓷、陶瓷粉末等,可以选择真空冶金设备和真空泵等设备进行处理。
此外,在进行挤压铸造时,需要根据实际情况选择合适的挤压铸造模具和挤压设备。
如果模具尺寸不合适或模具质量不合格,则需要更换模具或重新选择压铸工艺[1]。
浇注系统的设计与铝合金材料和模具类型密切相关。
如果铸件材料和模具结构不合适,就会导致铸件内部缺陷,进而影响其使用寿命。
因此,浇注系统设计的主要目的是提高挤压铸件的质量。
浇注系统分为水平、垂直和倾斜三种。
水平浇注系统是指在同一平面上有多个浇口,使铸件均匀地充满整个圆面。
一般来说,倾斜浇注系统是为了方便打开浇口套,不利于排气,所以对于一些薄壁铝合金铸件来说,通常不采用这种方法。
另外,在挤压铸造过程中,如果发现铝液流动速度不均匀或出现喷溅现象,应该及时调整浇口套的位置或更换浇口套。
此外,在调整浇口套时,还应考虑到铸件的尺寸和壁厚。
当铸件的厚度小于6mm时,应该使用低内径、小外径的浇口套;当铸件的厚度大于6mm时,应该使用大内径、大外径的浇口套;当铸件的壁厚大于6mm时,应该使用高内径口套。
在铝合金挤压铸造中,模具的设计也非常重要。
在设计模具时,要考虑模具的结构、形状和材料等因素。
一般来说,模具尺寸越大,则工件越容易出现缺陷;而模具形状越复杂,则工件的表面粗糙度也越高。
因此,在设计挤压铸造模具时要注意这几点:(1)合理选择挤压铸造模具的型腔尺寸。
在设计挤压铸造模具时,可以先根据相关标准进行计算,然后再根据实际情况进行设计。
铝合金压铸是一种通过使用铝合金材料进行铸造加工而得到各种形状和尺寸的铝零件或铝合金零件的过程。
随着科技的不断进步和市场需求的不断变化,铝合金压铸工艺还将不断完善和发展。
那么我们在铝合金压铸过程中如果出现问题我们该怎么解决呢?流痕和花纹:铸件表面上有与金属液流动方向一致的条纹,产生原因是压铸模腔表面有裂纹或压铸模预热不均匀。
解决方法:调整浇道截面积或位置。
提高模温。
调整内浇道速度及压力。
冷隔:压铸件表面有明显的、不规则的下陷线性型纹路,有时交接边缘光滑,在外力作用下有断开的可能。
解决方法:适当提高浇注温度,控制在640°-680°C,适当提高模具温度。
提高压射比压,缩短填充时刻。
压铸机调试过程中适当提高冲头的速度,同时加大内浇口截面积。
改善排气填充条件。
检查壁厚是否太薄(设计或制造),较薄的区域应直接充填。
缩陷(凹痕):在压铸件厚大部分的表面上有平滑的凹痕。
可能是由于冷却系统设计不合理、开模过早或浇注温度过高。
解决方法:调整浇道截面积或位置。
提高模温。
调整内浇道速度及压力。
降低压射速度,适当增加压力。
改变模具设计,改善排气条件。
铝合金成分调整,增加稀土元素含量。
降低浇注温度,适当提高模具温度。
检查模具是否有裂纹或损伤,及时修复。
印痕:铸件表面与压铸模型腔表面接触所留下的痕迹或铸件表面上出现阶梯痕迹。
解决方法:模具温度适当提高。
模具表面要光滑,不能有损伤、裂纹等。
压铸时要控制好填充速度和压力,避免填充过快或过慢。
定期对模具进行维护和保养,保持其良好的工作状态。
适当调整压铸机的参数,如填充速度、压力等,以改善印痕的出现。
在模具设计时,考虑改善排气条件,以减少印痕的出现。
分层(夹皮及剥落):在铸件局部有金属的明显层次。
解决方法:调整浇道截面积或位置,避免金属液进入型腔时发生剧烈翻滚和冲击。
提高模具温度,以提高金属液的流动性。
调整内浇道速度及压力,控制金属液的填充速度和压力,避免金属液剧烈冲击型腔壁。
铝合金压铸件常见缺陷及改进方案铝合金压铸件作为一种高强度、高韧性的材料,被广泛应用于工业制造和家用电器等领域。
然而,由于不同生产厂家的生产工艺和技术水平不同,压铸件在生产中容易出现一些常见的缺陷。
本文将介绍铝合金压铸件常见的缺陷,并提出相应的改进方案。
一、铝合金压铸件常见缺陷1.气孔在铝合金压铸件的制造过程中,容易在铸件内部形成气孔,这是由于铸造中熔铸金属与模具表面接触时产生的气体无法完全排除而形成的。
气孔会降低铸件的强度和韧性,甚至会在使用过程中产生裂纹。
2.缩孔与气孔相似,缩孔是由于熔铸金属冷却收缩后引起的。
缩孔也会降低铸件的强度和韧性。
缩孔缺陷通常存在于压铸件的壁厚和角部。
3.毛刺毛刺是由于铸模不当或模具磨损所引起的,通常发生在铝合金压铸件的壁薄处或边缘。
毛刺会影响铸件的外观和功能,甚至会划伤使用者的手部。
4.裂纹裂纹是由于铝合金压铸件在制造和使用过程中所受到的应力超过了材料的耐受能力所引起的。
这种缺陷通常在压铸件的角部和连接处发生,会导致铸件失去强度和稳定性。
二、铝合金压铸件改进方案1.优化材料制备为了避免铸件在制造和使用过程中的开裂、气孔等缺陷,可以通过优化材料制备的过程来提高铸件的质量。
当前,用于铝合金压铸件制造的材料通常采用钙处理、收尾处理和特殊合金添加等改进技术,这些改进技术可以大幅减少气孔、缩孔和裂纹等缺陷的出现。
2.改进模具设计压铸模具的设计是影响压铸件质量的关键因素之一。
为了避免铸件的毛刺和纹路等缺陷,可以采用最新的3D打印技术设计模具,并优化模具的表面质量和耐磨性,从而确保铝合金压铸件的成形质量。
3.控制铸造过程铝合金压铸件的铸造工艺也是影响铸件质量的关键因素之一。
为了达到较好的铸造效果,可以优化铸造过程参数,例如控制铸造温度、在压铸件内部加压、运用真空铝合金熔铸等技术,以减少缺陷的出现。
4.采用热处理技术热处理可改变铝合金压铸件的微观组织和物理性能,从而使之具有更好的耐热性、耐蚀性和机械性能。
压铸日常缺陷及分析压铸件抛丸后产品表面变色, 主要是使用的抛丸有问题。
若是使用不锈钢丸,在里面加少量铝丸,抛后产品表面白亮。
压铸件表面经常有霉点,严重影响铸件的外观质量,主要是脱模剂造成。
目前,市面上大大小小生产脱模剂的厂家有一大批,其中不少厂质量存在各种问题,最主要的就是对压铸件会产生腐蚀作用。
一般压铸件厂不太注意,压铸件时间放得长一些,表面就会有白斑(霜状、去掉后呈黑色)出现,实际上已产生腐蚀。
主要是脱模剂中有会产生腐蚀作用的成分。
所以选择脱模剂一定不要只追求价格低,要讲性价比。
压铸件在抛丸后经常出现表面起皮现象,般由如下一些原因造成:1.模具或压射室(熔杯)未清理干净; 2.压射压力不够,(还需注意压射时动模有否退让现象); 3.浇注系统开设有点问题,合金液进入型腔有紊流现象; 4.模温问题等5.压射时金属液飞溅严重。
脱模剂一般不会渗透到压铸件里面。
但劣质脱模剂会对压铸件表面产生腐蚀作用,而且会向内部渗透;另外,脱模剂发气量大的话,会卷入压铸件里面形成气孔。
如果使用脱模膏之类的涂料不当时,会产生夹渣等缺陷。
用7005焊丝焊接7005压铸件,在焊接处出现油污和气泡,焊接方式为氩弧焊。
一般存在如下问题:1.焊丝与压铸件表面有油污,未清洗干净; 2.氩气不纯净,市售氩气有的里面杂质多,甚至含有水气,应选优质气。
合金压铸如果出模角度控制不好,经常出现粘模现角,如何来计算这个角度?压铸模出模斜度根据合金和铸件高度不同,有所不同。
一般铝合金压铸件拔模高度从3mm~250mm:内壁出模斜度按5º30´~0º30´,外壁出模斜度取其一半;圆型芯的出模斜度,按4º~0º30´。
文字符号的出模斜度按10º~15º具体如何细分挡次和各挡次斜度值的选取,请参阅模具设计手册或压铸件标准等资料。
压铸件一般不进行T6处理. 2.若进行T6处理,表面会变色(灰暗 3.变形与否,取决于压铸件本身的形状和在加热炉里放置是否得当.只要注意,一般不会变形. 4.把刚出模的压铸件放进水里,起不到T6的效果.锌合金电镀起泡。
铝型材挤压模具制模技术重难点详解关键词:金属材料铝型材挤压模具制备技术铝型材挤压是铝型材加工的重要工艺之一,而铝型材挤压工艺模具的制造直接关系铝挤型材的品质和使用寿命。
商品经理人指出,因为铝挤压工艺模具拥有一系列特点,所以铝型材模具制模技术需要满足一些特殊的要求:首先我们需要认识到,铝合金挤压工艺模具的工作条件十分恶劣,在挤压过程中需要经受高温、高压、高摩擦的作用,因此,模具的材料需要使用高强耐热的合金钢,而这些钢材的熔炼、铸造、锻造、热处理、电加工、机械加工和表面处理等工艺过程都比较复杂,这给模具制造加工增加了不少的困难。
其次,为了提高工模具的使用寿命和保证铝型材产品的表面品质,就必须要求模腔工作带的粗糙度达到0.8-0.4μm,而模子平面的粗糙度达到1.6μm以下,因此,在制模时需要采取特殊的抛光工艺和抛光类机械设备。
再则,目前客户对铝挤压产品的要求越来越高,逐渐向高、精、尖的趋势发展,有的型材和管材的壁厚要求降到0.5mm左右,其挤压制品公差要求达到±0.05mm,为了挤压这种超高精度的产品,要求模具的制造精度达到0.01mm,采崩传统的工艺足根本无法制造出来的,因此,要求更新工艺和采用新型专用设备。
第四,铝型材断面十分复杂,特别是超高精度的薄壁空心铝型材和多孔空心壁板铝型材,要求采用特殊的挤压模具结构,往往在一块模子上同时开设有多个异形孔腔,各截面的厚度变化急剧,相关尺寸复杂,圆弧拐角很多,这给模具的加工和热处理带来了很多麻烦。
第五,铝型材挤压产品的品种繁多,批量小,换模次数频繁,要求模具的适应性强,因此,要求提高制模的生产效率,尽量缩短制模周期,能很快变更制模程序,能准确无误地按图纸加工出合格的模了,把修模的工作量减少到最低程度。
第六,现如今铝合金挤压产品应用范围日趋广泛,规格范围十分宽广,因此,有轻至数千克的外形尺寸为100mm×25mm的小模子,也有重达2000kg以上的外形尺寸为1800mm×450mm的大模子。
铝合金压铸件常见缺陷及改进方案铝合金压铸件是制造工业中常见的一种零部件。
虽然铝合金压铸件具有轻量、强度高、导热性能好等优点,但是在生产过程中常会出现一些缺陷。
这些常见缺陷包括气孔、夹渣、缩松、热裂纹和尺寸不符等问题。
为了提高铝合金压铸件的质量,需要采取相应的改进方案。
首先是气孔问题。
由于铝合金熔融过程中的氧化反应,会产生气体,导致铸件中出现气孔缺陷。
改进的方法是提高熔炼铝合金的纯度,控制熔温和减小由废气带入的氧气含量。
此外,还可以采用真空压铸工艺,将熔融铝合金中的氧气抽出,避免气孔的生成。
其次是夹渣问题。
夹渣是指在压铸过程中,熔融铝合金流动过程中,夹带了一些熔渣。
这些夹渣会影响铝合金压铸件的密封性和强度。
改进的方法是通过优化铝合金的熔炼工艺和提高铸型的质量,减少熔渣的产生。
此外,可以采用滤网等装置来过滤熔融铝合金中的熔渣,提高铸件的质量。
第三是缩松问题。
缩松是铝合金压铸件中常见的缺陷,即铝合金在凝固过程中产生的收缩引起的空洞。
改进的方法是优化铝合金的成分配比和熔炼工艺,提高铝合金的流动性和凝固性能。
此外,适当增加压铸工艺中的压力和温度,也可以减少产生缩松的可能性。
第四是热裂纹问题。
热裂纹是指压铸过程中,由于温度变化引起的铝合金的裂纹。
改进的方法是优化压铸工艺,控制铸件的冷却速率和冷却温度梯度。
此外,可以采用提前预热模具的方法,使得铝合金在注入模具之前达到与模具相近的温度,减少热裂纹的产生。
最后是尺寸不符问题。
铝合金压铸件的尺寸不符可能是由于模具磨损、材料收缩等原因引起的。
改进的方法是定期检查和维护模具,修复磨损的部分。
此外,可以通过合理的设计和加工工艺,控制铝合金的收缩率,使得铝合金压铸件的尺寸更加符合要求。
综上所述,铝合金压铸件常见的缺陷包括气孔、夹渣、缩松、热裂纹和尺寸不符等问题。
通过优化铝合金的成分和熔炼工艺、改进压铸工艺、提高模具的质量和维护等方法,可以有效地解决这些问题,提高铝合金压铸件的质量。
压铸中常见问题小结压铸中常见的十个问题:1、【压铸机打料时,经常会消失打几十模,料就打不出的状况,常要等几分钟后方可打料】一般遇到这类状况,应当是射咀头或咀身堵住了。
这时,观看下料头顶端是否没有亮点,假如全是断面灰色,就说明堵咀了。
解决方案如下:1、将射咀温度适应调高;2、打离咀状况时间调低0.1到0.2秒;3、定模冷却水稍稍关小点。
2、【压铸薄壁件产品时易开裂】可以从以下几点去分析:1、材料可能有问题,压铸件材料的使用,尽量掌握废料的比例不要超过30%;2、模具开设不好,一是顶出力不平衡;二是冷却水的开设不合理导致模具温度不均衡,单是充填流淌不合理。
3、工艺参数选择不当,工艺参数问题主要在留魔时间和顶出延时时间上出错,留模时间不宜长,每mm壁厚3s左右;顶出延时不能长,一般0.5-2s。
3、【锤头卡死】要想避开锤头卡死,可以从两方面着手:1、在生产中,常测量温度,避开锤头、司筒温度过高造成锤头卡死;2、材料的使用,应选择优质的合金材料,避开杂质的渗入,在投放回料的时候,也要留意不要让杂质混入,这样才能避开杂质黏着在锤头上,造成锤头卡死。
4、【压铸模具粘料】压铸模具粘料了怎么办呢?首先检查模温是否正常,适降低合金液浇注温度和模具温度;2、检查脱模剂配比是否特别,尝试更换脱模剂,调试喷涂位置表面进行抛光,对已氮化过的模具,慎重抛光,防止破坏掉表面的氮化层,形成越抛越粘的状况;4、改进浇注系统设计结构,避开合金液持续冲刷型腔壁或型芯;5、修改模具冷却系统;6、调整压铸工艺参数,适当降低压射速度,缩短二速行程。
5、【ADC14材料压铸加工时反馈材料偏硬,易磨损刀具的状况】解决这个问题,可以从以下几点看入:1、最关键是才来哦的成分内不容许有杂质产生,也就是说硬质点,最好全部应新的原始材料配比,不能用再生材料,特殊是S1元素的品质要好;2、应当采纳特地为这些比较硬的合金而生产的宝石刀片,一般使用寿命有7天左右。
一、流痕和花纹外观检查:铸件表面上有与金属液流动方向一致的条纹,有明显可见的与金属基体颜色不一样的无方向性的纹路,无发展趋势。
1. 流痕产生的原因有如下几点:1)模温过低2)浇道设计不良,内浇口位置不良3)料温过低4)填充速度低,填充时间短5)浇注系统不合理6)排气不良7)喷雾不合理2. 花纹产生的原因是型腔内涂料喷涂过多或涂料质量较差,解决和防止的方法如下:1)调整内浇道截面积或位置2)提高模温3)调整内浇道速度及压力4)适当的选用涂料及调整用量二、网状毛翅(龟裂纹)外观检查:压铸件表面上有网状发丝一样凸起或凹陷的痕迹,随压铸次数增加而不断扩大和延伸。
产生原因如下:1)压铸模腔表面有裂纹2)压铸模预热不均匀解决和防止的方法为:1)压铸模要定期或压铸一定次数后,应作退火处理、消除型腔内应力2)如果型腔表面已出现龟裂纹,应打磨成型表面,去掉裂纹层3)模具预热要均匀三、冷隔外观检查:压铸件表面有明显的、不规则的、下陷线性型纹路(有穿透与不穿透两种)形状细小而狭长,有时交接边缘光滑,在外力作用下有断开的可能。
产生原因如下:1)两股金属流相互对接,但未完全熔合而又无夹杂存在其间,两股金属结合力又很薄弱2)浇注温度或压铸模温度偏低3)浇道位置不对或流路过长4)填充速度低解决和防止的方法为:1)适当提高浇注温度2)提高压射比压缩短填充时间,提高压射速度3)改善排气、填充条件四、缩陷(凹痕)外观检查:在压铸件厚大部分的表面上有平滑的凹痕(状如盘碟)。
产生原因如下:1)由收缩引起压铸件设计不当壁厚差太大浇道位置不当压射比压低,保压时间短压铸模局部温度过高2)冷却系统设计不合理3)开模过早4)浇注温度过高解决和防止的方法为:1)壁厚应均匀2)厚薄过渡要缓和3)正确选择合金液导入位置及增加内浇道截面积4)增加压射压力,延长保压时间5)适当降低浇注温度及压铸模温度6)对局部高温要局部冷却7)改善排溢条件五、印痕外观检查:铸件表面与压铸模型腔表面接触所留下的痕迹或铸件表面上出现阶梯痕迹。
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上 海 大 学 唐多光
昆山易通汽配厂 徐张翼 沈友良
摘 要 叙述了挤压铸造的基本特点,对液态挤压铸造机要求具备低流速大流量平稳充填铸型和瞬时增压的能力。
参考国内用油压机作挤压铸造机的设备和对由此所产牛的铸件缺陷作了具体分析,并对我国挤压铸造今后的发展提出了一些建议。
关键词:挤压铸造充型铝合金
在汽车工业高速发展影响下,压铸成为提供汽车铝合金零件的主要生产方式。
绝大多数压铸件由于内浇道比较薄(1.0~1.5 mrn),内浇道处液流速度高达20~60Ⅱl/s?1,合金液填充铸型成涡流状态 2,铸型型腔内气体不能有效排除,造成金属液与空气高密度混合,在极高压力下气泡被压缩到1~100 tan级尺寸,而且比较集中在局部热节处,小气孔常与疏松共生在一起,因此压铸件一般不能深度加工,也不能进行固溶热处理,对于生产高力学性能、高致密度的耐压零件,压铸显然不能胜任。
近1O年内由于挤压设备和理论研究高速发展,许多原来用压铸方法生产的零件改用挤压铸造法生产获得良好效果。
然而并不是所有零件一经挤压铸造成型都能获得满意的产品质量,有时由于零件结构、挤压工艺和挤压设备的限制,挤压铸造的产品甚至比压铸产品、金属型重力铸造的产品质量还要差,缺陷更多,生产率和成品率更低。
本文对几年来所经历挤压铸造失败的教训、产品缺陷以及成功经验作了简单分析和讨论,并对我国今后挤压铸造业发展提出一些建议。
1 挤压铸造基本特征
(1)挤压铸造设备必须具备低流速(0.05~1.50Ⅱl/s)大流量填充铸型的能力,以便使金属液体较平稳地填充铸型和将铸型内气体赶出铸型,而且要求在铸型被充满后挤压活塞能够急速增压(50~150 I ns内),使充满铸型的金属液在较高压力(>50 MP a)下结晶 。
(2)挤压铸造的内浇道一般开在铸件最厚部位,而且尺寸比较大,其目的是让挤压活塞所提供的压力有效传递到铸型各部位,造成在高压下结晶,也因此挤压铸件内浇道一般用机械加工方法去除,不能像压铸件那样轻易敲断去除。
(3)挤压铸造与压铸相比,它可以通过挤压活塞对铸件肥厚部分进行补缩,而压铸一般不能补缩。
因此挤压铸造可以生产1O~50 mrn的壁厚不均的铸件,而压铸件一般仅限于生产壁厚小于5 mrn的壁厚均匀的铸件。
(4)挤压铸造与压铸一样只用脱模剂,而不像金属型重力铸造和低压铸造采用绝热或保温涂料再加上压力下结晶,所以挤压铸造冷却速度与压铸一样可以达到金属型重力铸造冷却速度的3~5倍(300~400 oC/s)。
因此挤压铸件的力学性能,特别是伸长率高于其他铸造方法1~2倍。
(5)挤压铸造由于只用脱模剂,不用保温涂料,铸件冷却速度快,且在高比压下结晶,液态金属紧贴铸型,故铸件尺寸精度(CT3~4级)、表面粗糙度(小于R a3.2)等级都非常高,对于150 mrn以下尺寸的挤压铸件,在铸型上几乎可以不考虑收缩。
(6)挤压铸造铸件可以与金属型重力铸造铸件一样,进行固溶及时效热处理,以大幅度提高铝合金的力学性能。
2 中国挤压铸造现状
中国目前绝大多数工厂所用挤压设备是采用油压机改装而成,常采用YA.200,YA.315和YA.500等机
型。
其下顶缸挤压力分别为400 kN,630 kN,1 000 kN。
主缸锁模力分别为2 000 kN,3 150 kN,5 000 kN。
用油压机作液态挤压铸造机,主要存在3个问题。
(1)在间接挤压时经常用下面顶出缸作挤压缸用,此时必须在合型前将液体金属浇入料缸内,然后合模,而且要在锁模力达到预定最大锁模力后,下面的挤压缸才能开始动作,这一段时间最少也要5 s。
此刻液体金属在料缸内已有部分开始凝固,金属流动性大大下降,影响金属液平稳填充整个铸型,而且由此液体金属也需要一定过热度。
(2)用油压机作液态挤压铸造机,其下面的顶出缸上升速度较慢,而且不可调节。
因此在间接挤压中对不同零件不可能拥有最佳挤压速度和不同速度组合。
(3)油压机没有压铸机和挤压铸造机所拥有的N2气贮能器。
因此它不可能有在铸型充满后瞬时升压的特点,也不配备局部加压装置。
目前国内用油压机进行挤压铸造还有一部分是冲头式直接挤压铸造,也可以称为液态模锻。
这种冲头式直接挤压铸造只限于铸造形状简单、壁厚比较均匀的小尺寸零件。
3 用油压机挤压铸件常见缺陷
(1)缩孔和缩松挤压铸造中在铸型被充满后,冷却极快,铸件最外层立即凝固成一层金属,铸件中心未凝固,需要的补缩不可能通过冒口得到补缩。
唯一可能得到补缩的通道就是连通料缸的内浇道。
如果内浇道不是足够大,再加上油压机不能瞬时增压,铸件中最后凝固的地方必定留下缩孑L,其中缩松是普遍存在的。
所以有时候用这种方法挤压的铸件其致密度甚至还比不上金属型重力铸造铸件,因为后者可以有冒口补缩,而挤压铸件除内浇道补缩外,不可能再有冒口补缩。
国内普遍用油压机进行冲头式直接挤压铸造,铸件壁厚不可能完全相同,这种冲头式直接挤压时,由于铸件壁薄的地方比较早的凝固,冲头向下的作用力绝大部分消耗在较早凝固的薄壁部分,薄壁部分成为冲头向下的“支撑点”,阻碍冲头对厚大的尚未凝固的热节部分的进一步挤压,使最后凝固的厚壁部分常出现缩孔、缩松。
(2)气孔及热处理后起泡用油压机挤压,一般铸造节拍比较慢。
如果铸型设计不尽合理,铸型表面温度比较低(200 o C),在料缸尺寸比较大、内浇道尺寸较小、金属流动距离比较长的条件下(例如摩托车轮),金属流动速度必定比较大。
这种挤压状况就比较接近于压铸,金属在内浇道附近流速常常达10 m/s以上,一定会将铸型内气体卷人金属液,在压力下被压缩成1~100胂的小气孔。
这种小气孔在随后的固溶热处理中受热膨胀,造成铸件表面起泡,将泡挑开,就呈现一个孔洞。
此外,模具温度低,每模必喷的脱模剂水分未干,也是造成铸件热处理后表面起泡的原因之一。
(3)冷隔及裂纹油压机的下顶出缸速度较慢,再加上浇人金属后合模、锁模时间的耽误,被挤压的金属液在较小的压力下填充铸型,凝固时也不可能瞬时接受高压压力,所以用油压机间接挤压铸件时,经常出现冷隔和裂纹缺陷,即使是用流动性极好的ADC12合金,也常会出现这种缺陷。
4 对我国铝合金挤压铸造发展的建议
(1)目前我国大多数厂家的挤压铸造仍应用油压机,其产品尺寸和质量比较小,形状比较简单,产品质量欠稳定。
对于一些高强度、高气密性、结构比较复杂的大型零件,显然不能胜任,所以国内铸造设备研究单位和工厂应加速发展符合挤压铸造工艺要求的半热室或热室液态挤压机,特别是采用计算机和传感技术对模温、挤压速度、挤压比压进行严格监控,采用先进的电磁泵输送技术和恒定液面保温炉,以保证我国挤压铸造水平与世界先进国家同步。
(2)加强液态金属挤压填充过程理论的研究,尤其是对宽结晶区间流动性欠佳,具有糊状凝固特点的非铸造合金充型过程的研究,以便正确设计挤压筒形状和尺寸、内浇道位置及尺寸、排气通道、排气块和集渣包位置和尺寸,从而保证液态金属平稳填充铸件,防止活塞润滑剂、夹渣及已凝固金属挤人铸型。
(3)加强液态金属在挤压状态下凝固温度场的研究,以便正确设计挤压铸造模具。
一套好的模具是要在大规模生产中所有产品始终保证稳定的高品质。
因此在模具设计上需要有冷却和加热通道,模温始终保证在最佳
工艺条件下。
这样才能保证避免诸如缩孔、缩松、冷隔、裂纹等铸造缺陷,保证获得较高的成品率。
参考文献
1 芬努茨w 著.卢运模译.压力铸造浇道技术.北京:国防工业出版社,l 984
2 钱万选.压铸填充过程的理论探讨.特种铸造及有色合金,2001(压铸专刊):1~4
3 齐丕骧,齐霖.铝合金挤压铸件缺陷概论.特种铸造及有色合金,2001(压铸专刊):104~107
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