壓鑄零件精密成型過(guò)程中缺陷及對(duì)策研究.doc

壓鑄零件精密成型過(guò)程中缺陷及對(duì)策研究壓鑄零件在精密成型的生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)尺寸精度低，填充不足，氣孔，夾雜，冷隔，流痕及裂紋等等缺陷，嚴(yán)重影響零件的精形化，造成用戶的不滿，因此我們?cè)诰艹尚瓦^(guò)程中，分析掌握和控制缺陷產(chǎn)生的原因和對(duì)策，將對(duì)獲得精密壓鑄件是非常重要的。在壓鑄生產(chǎn)中，壓鑄件缺陷的產(chǎn)生，原因是各種各樣的，如壓鑄件性能的穩(wěn)定性，模具結(jié)構(gòu)的合理性，壓鑄工藝參數(shù)的選用，合金熔煉工藝，鑄料的選用，操作和生管理等等有關(guān)。因此在生產(chǎn)過(guò)程中，必須對(duì)鑄件缺陷作出正確的判斷，分析產(chǎn)生原因，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，才能保證鑄件質(zhì)量的優(yōu)越性?，F(xiàn)將常見(jiàn)的壓鑄件缺陷的特征、主要產(chǎn)生原因以及采用的措施分解：1. 流痕也叫條紋在壓鑄表面上用手感覺(jué)得出局部下陷的光滑紋路，其流向和金屬流的方向一致。其產(chǎn)生的主要原因是兩股金屬流充滿型腔時(shí)不同步而留下的痕跡，模具溫度偏低如鋁合金模溫低于180C，也會(huì)產(chǎn)生這類(lèi)缺陷；也可能是因填充速度太快，涂料用量過(guò)多等等。排除這類(lèi)缺陷的措施是調(diào)整內(nèi)澆口截面積或位置，提高模溫，增大溢流槽，適當(dāng)降低填充速度，改變金屬液填充型腔的流態(tài)，使用涂料進(jìn)應(yīng)噴涂均勻一些，薄一些。2. 冷隔也叫冷接溫度較低的金屬流互相對(duì)接而未能溶合，因此出現(xiàn)縫隙，呈不規(guī)則的縫形，有穿透的和不穿透的兩種，在外力作用下，有發(fā)展趨勢(shì)。其中的主要原因是由于澆注溫度和模具溫度及比壓，填充速度偏低，合金成份不符合標(biāo)準(zhǔn)，流動(dòng)性差，澆口不合理，流程太長(zhǎng)，排氣不良等。避免方法可適當(dāng)提高澆注溫度和模具溫度及比壓，填充速度，調(diào)整合金成分，提高其流動(dòng)性，改進(jìn)澆注系統(tǒng)，提高壓射速度，改善排氣條件。3. 擦傷也叫拉傷、拉痕、粘模傷痕鑄件表面有拉傷痕跡，嚴(yán)重時(shí)成為拉傷面，其主要原因是由于模具斜度小，金屬粘附，或型芯，型壁有壓傷痕，鑄件頂出時(shí)偏斜，或型芯軸線偏斜，型腔粗糙，涂料沒(méi)有噴涂到，鋁合金中含鐵量偏低。措施是修正模具，保證制造斜度，打光壓痕，合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，適當(dāng)降低填充速度，防止漏噴涂料，將合金中含鐵量提高到0.60.8%4. 凹陷也叫凹縮，縮陷，憋氣，塌邊鑄件平滑表面上出現(xiàn)呈自然冷卻狀態(tài)的凹癟部分，其產(chǎn)生的主要原因是由于鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，在薄厚突變部分，產(chǎn)生熱節(jié)，內(nèi)澆口截面積太小，比壓低，模溫高。因此建議客戶改善鑄件結(jié)構(gòu)，使厚薄連接處緩和地過(guò)渡，以消除熱節(jié)，適當(dāng)加大內(nèi)澆口截面積，增大壓射力，調(diào)整模具熱平衡。5. 氣泡又叫鼓泡鑄件表皮下面被聚集的氣體鼓脹起來(lái)所形成的泡。形成的主要原因是由于填充速度太快，金屬液卷入的氣體過(guò)多，涂料用量過(guò)多，發(fā)氣量大，澆注前又未燃盡，排氣又不暢，使揮發(fā)的氣體包在里面，合金溫度和模溫過(guò)高及開(kāi)模過(guò)早，也會(huì)形成氣泡。排除的主要原因方法是降低壓射速度，避免產(chǎn)生渦流包氣，使用發(fā)氣量小些的涂料，且要均勻噴涂，待燃盡后再合模，清理和增設(shè)溢槽，使氣體通暢，調(diào)整模溫和合金溫度，適當(dāng)增加留模時(shí)間。6. 氣孔又叫氣眼氣體卷入壓鑄件內(nèi)部形成的形狀較為規(guī)則，表面較為光滑的孔洞，形成的主要原因是包卷氣體所形成。澆口位置選擇和導(dǎo)流形狀不當(dāng)，使金屬液進(jìn)入型腔時(shí)產(chǎn)生正面撞擊和產(chǎn)生渦流，同時(shí)澆道形狀設(shè)計(jì)也不好，內(nèi)澆口速度又太快，產(chǎn)生渦流，排氣不暢，型腔太深，涂料過(guò)多等。排除方法：選擇在利于型腔內(nèi)氣體排除的澆口位置和導(dǎo)流形狀，不使金屬液先封閉分型面上的排溢系統(tǒng)選用直澆道噴嘴截面積應(yīng)比內(nèi)澆口面積大一些；增大內(nèi)澆口厚度，降低填充速度型腔最后填充部位處開(kāi)溢流槽和排氣道，避免氣體被金屬流封住，以便排氣通暢；模具開(kāi)腔太深時(shí)應(yīng)開(kāi)設(shè)排氣塞或采用鑲拼形狀，以增加排氣。7. 縮孔又叫縮眼或縮空壓鑄件在冷凝過(guò)程中，由于內(nèi)部補(bǔ)償不足所造成的形狀不規(guī)則，表面較粗糙的孔洞。其產(chǎn)生原因及解決方法：1,溢流槽容量不夠，溢流口在薄，應(yīng)加大溢流槽容量和增厚溢流口；2,適當(dāng)降低合金澆鑄溫度和提高比壓；3,壓室充滿度太小，最終補(bǔ)償起不到作用，所以要提高壓室充滿度，采用定量澆注，適當(dāng)改善澆注系統(tǒng)。8. 花紋鑄件表面呈現(xiàn)的光滑條紋，肉眼可見(jiàn)，但用手感覺(jué)不出，其顏色不同于金屬條紋，可用0砂布稍擦一下即可去除。其產(chǎn)生的主要原因是填充速度太快，涂料用量太多，模溫偏低，排除時(shí)只要將模溫提高一些，涂料要用得均勻些，不要太厚，同時(shí)降低壓射速度。9. 裂紋包括裂紋萌生處金屬被氧化的熱裂紋和未被氧化的冷卻裂紋兩種，其特征是鑄件基本上開(kāi)裂或斷開(kāi)形成細(xì)紋的縫隙，可分穿透和未穿透兩種。這種裂紋有發(fā)展趨勢(shì)，形成裂紋的主要原因是鑄件結(jié)構(gòu)不合理，收縮受到阻礙，鑄件圓角太小，抽芯及頂出裝置在工作時(shí)發(fā)生偏斜，受力不均，模具溫度低，開(kāi)模及抽芯時(shí)間太遲。改正的方法是建議鑄件減少壁厚度，減少應(yīng)力集中，提高模溫及修正模具結(jié)構(gòu)，縮短開(kāi)模及抽芯時(shí)間，如果再不行，就考慮更換合金牌號(hào)，控制有害雜質(zhì)。10. 欠鑄又叫鑄不足，輪廓不清，邊角殘缺主要是金屬液未充滿型腔。其原因：1.合金流動(dòng)不良。金屬液含氣量高，氧化嚴(yán)重，影響流動(dòng)性下降；合金澆注溫度及模溫過(guò)低，內(nèi)澆口速度過(guò)低，壓室充滿太小，鑄件壁太薄或厚薄不均；氮?dú)鈮毫Σ蛔愕取Ｒ黾恿鲃?dòng)性應(yīng)采用正確的熔煉工藝，排除氣體及非金屬夾雜物。適當(dāng)提高澆注溫度和模溫及壓射速度。補(bǔ)充蓄壓器的氮?dú)猓黾佑行毫?。改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)，厚薄均勻。2.澆注系統(tǒng)不良。澆口位置，導(dǎo)流方式，內(nèi)澆口股數(shù)選擇不當(dāng)，截面積太小。要正確選擇澆口位置和導(dǎo)流方式，對(duì)形狀復(fù)雜的鑄件及大型鑄件應(yīng)采用多股澆口為利。同時(shí)要增加內(nèi)澆口的截面積和提高壓射速度。3.排氣條件不良，涂料過(guò)多，未被烘干燃盡，模溫過(guò)高，型腔內(nèi)氣體壓力較高，造成氣體不易排出?？梢栽鲈O(shè)溢流槽和排氣道，深凹型腔處，可以設(shè)通氣塞。涂料盡量用得均勻些，薄些，吹干燃盡后再合模，將模具溫度降低做到工作溫度。11. 引痕又叫推桿印痕，鑲塊或活動(dòng)塊并接印痕主要是由于模具型腔磕碰及推桿，鑲塊，活動(dòng)塊等零件所留的凸或凹的痕跡。其原因是由于推桿調(diào)整不齊或端部磨損，推桿面積太小，模具型腔，滑拼接部分和其活動(dòng)部分配合不好。排除辦法是將推桿調(diào)整到正確位置，加大推桿面積或增加個(gè)數(shù)，堅(jiān)固鑲塊或其它活動(dòng)部分，消除不應(yīng)有的凹凸部分。12. 網(wǎng)狀毛刺又叫網(wǎng)狀痕跡，龜裂毛刺這是由于模具型腔表面產(chǎn)生熱疲勞而形成的鑲休表面上的網(wǎng)狀凸起痕跡和金屬刺。模具預(yù)熱不夠，合金澆注溫度過(guò)高，造成模具冷熱溫差太大，模具型腔表面太粗糙金屬流速過(guò)高且正面沖刷型壁。在壓鑄前，模具必須預(yù)熱到工作溫度范圍，降低合金澆注溫度，鑲塊定期退火，消除應(yīng)力，降低模具型腔表面粗糙度，正確設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在滿足成型良好的條件，盡可能采用較小的壓射速度。13. 有色斑點(diǎn)也叫油斑，黑色斑點(diǎn)鑄件表面上呈現(xiàn)的不同于基體金屬的斑點(diǎn)，一般由涂料碳化物形成，其主要原因是由于涂料中含石墨過(guò)多，或涂料不純或用量過(guò)多。排除辦法是減少涂料中的石墨含量或選用無(wú)石墨水基涂料，噴涂時(shí)應(yīng)均勻些，薄些，不能堆積在一起，要用壓縮空氣吹散。14. 麻面鑄件在充型過(guò)程中由于模溫或金屬液溫度太低，在近似于欠壓條件下鑄件表面區(qū)域形成細(xì)小麻點(diǎn)。主要是在填充時(shí)，金屬分散成密封液滴，高速撞擊型壁，內(nèi)澆口厚度太小，這種狀況時(shí)，應(yīng)正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，避免金屬液體產(chǎn)生噴濺，改善排氣條件，避免液流卷入過(guò)多氣體，降低內(nèi)澆口進(jìn)度并提高模溫，還可能適當(dāng)調(diào)整內(nèi)澆口厚度15. 飛邊也叫披鋒鑄件邊緣上出現(xiàn)的金屬薄片。其主要原因及改進(jìn)措施如下：1. 壓射前壓鑄機(jī)的合型力調(diào)整不佳，應(yīng)檢查合型力和增壓情況，調(diào)查壓射增壓機(jī)構(gòu)，使壓射增壓峰值降低；2. 模具鑲塊及滑塊損壞，閉鎖組件失效，應(yīng)檢查其損壞程度并調(diào)整之，確保閉鎖組件起到作用；3. 模具鑲塊及滑塊磨損是，應(yīng)檢查磨損情況并修復(fù)；4. 模具強(qiáng)度不夠，造成變形，應(yīng)正確計(jì)算模具強(qiáng)度；5. 分型面上雜物未清理干凈，在合型前一定要清理干凈；6. 鑄件投影面積計(jì)算不正確，超過(guò)了合型力，應(yīng)正確計(jì)算調(diào)整合型力；7. 壓射速度過(guò)高，形成壓力沖擊峰過(guò)高，所以要適當(dāng)調(diào)整壓射速度。16. 分層也叫隔皮在鑄件局部位置上呈有明顯的金屬層次。這是由于模具風(fēng)度不夠，在金屬液填充過(guò)程中模板產(chǎn)生抖動(dòng)；壓室沖頭與壓室配合不好，在壓鑄過(guò)程中前進(jìn)速度不平衡；澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)。應(yīng)堅(jiān)固模具部件，加強(qiáng)模具剛性，保證壓射沖頭和壓射室配合良好，合理設(shè)計(jì)內(nèi)澆口。17. 疏松鑄件表面上呈松散不緊實(shí)的宏組織。形成的主要原因是模溫和澆注溫度及比壓低，涂料過(guò)多。可以適當(dāng)提高模溫，澆注溫度及比壓。應(yīng)用涂料時(shí)應(yīng)薄而均勻。18. 錯(cuò)邊也叫錯(cuò)縫，對(duì)螺紋叫錯(cuò)扣。鑄件的一部分與另一部分在分型面上錯(cuò)開(kāi)，發(fā)生相對(duì)位移。這是因模具鑲塊位移，導(dǎo)向件磨損。應(yīng)加以堅(jiān)固，更換導(dǎo)柱導(dǎo)套，修正鑲塊，消除誤差。19. 變形也叫扭曲、翅曲。鑄件幾何形狀與設(shè)計(jì)要求不符的整體變形。其產(chǎn)生是由于鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不良，引起不均勻的收縮，開(kāi)模較早，鑄件剛性不足，鑄件斜度太小，推桿位置布置不當(dāng)，或取鑄件時(shí)操作不當(dāng)，堆放不合理或去除澆口方法不當(dāng)?shù)鹊?，排除的方法是改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)，使壁厚均勻，調(diào)整開(kāi)模時(shí)間放大斜度，取鑄件時(shí)應(yīng)小心輕取輕放，堆放在專(zhuān)用的箱子里，應(yīng)改善去除澆口的方法，以不至影響變形。20. 碰傷這是因鑄件表面碰擊造成的傷痕。產(chǎn)生原因主要是人為所致，如澆口，清理，校正和搬遷過(guò)程中小心碰傷的，加以注意或采用專(zhuān)用存放輸送箱即可。21. 硬質(zhì)點(diǎn)也叫氧化夾雜、夾渣。硬質(zhì)點(diǎn)的特征是鑄件基體內(nèi)存在有硬度高于金屬基體的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)或塊狀物，使加工困難，刀具磨損嚴(yán)重，即使加工后，鑄件上也顯示出不同亮度的硬質(zhì)點(diǎn)。造成硬質(zhì)點(diǎn)的主要原因是：1. 合金中混入或析出比基體金屬硬的金屬或非金屬物質(zhì)。臺(tái)ALO3及游離硅等。ALO3的形成是鋁合金末精練好，或在澆注時(shí)混入了氧化物，因此在合金熔煉時(shí)，要減少不必要的攪動(dòng)和過(guò)熱，保持合金熔液的清潔，如鋁合金較長(zhǎng)時(shí)間在爐內(nèi)保溫時(shí)，應(yīng)精煉去氣。2. 由鋁、鐵、錳、硅組成的復(fù)雜化合物，主要是MnAL3，在熔煉溫度較低處形成，然后以MnAL3為核心，使Fe析出，又有硅等參加反應(yīng)，形成復(fù)雜化合物，因此在熔煉時(shí)不使其偏析產(chǎn)生，用干燥的精煉劑精煉。3. 游離硅是因硅鋁合金含量較高，在半液態(tài)澆注時(shí)，出現(xiàn)了游離硅，因此在鋁合金中，如含銅、鐵量多時(shí)，硅含量應(yīng)降低到10.5%以下，適當(dāng)提高澆注溫度，避免游離析出。22. 脆性鑄件基體金屬晶粒過(guò)于粗大或過(guò)細(xì)，使鑄件易斷裂或碰碎。產(chǎn)生原因是含金溶液過(guò)熱或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，激烈的過(guò)冷，結(jié)晶過(guò)細(xì)，鋁合金中雜質(zhì)鋅鐵含量太多，含銅量超出規(guī)定范圍。其排除措施，可不讓其合金過(guò)熱，避免長(zhǎng)時(shí)間保溫，提高模具溫度，降低澆注溫度，控制合金化學(xué)成分，保持熔爐涂料層完整良好。23. 滲漏壓鑄件經(jīng)試壓，產(chǎn)生漏水，漏氣或滲水。其產(chǎn)生原因及采用措施如下：1壓力不足，調(diào)整比壓；2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或鑄件結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)改正澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)；3 合金選擇不當(dāng)，改進(jìn)好一些的合金；4采用浸漬處理。24鑄件機(jī)械性能不合格壓鑄件最后機(jī)械性能不合格，如果排除了工藝因素或操作之誤，則只好建議客戶重新選用適當(dāng)?shù)暮辖鹋铺?hào)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們掌握和了解到鑄件缺陷產(chǎn)生的因素，可以分成兩大類(lèi)。即一類(lèi)在生產(chǎn)過(guò)程中是難以修正的，如模具澆口設(shè)計(jì)不正確，排氣不好，表面處理不好，斜度不夠，強(qiáng)度不夠等。至于在生產(chǎn)過(guò)程中難以排除的因素，在生產(chǎn)之前，就應(yīng)正確地分析判斷出來(lái)，事先就設(shè)法排除這些隱患。但是由于模具設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)面有限，不可能考慮得十全十美，經(jīng)試模以后，才會(huì)暴露那些考慮得不合適，因此要反復(fù)修模調(diào)整，才能獲得合格的鑄件。如果實(shí)在修不過(guò)來(lái)，甚至試模時(shí)還會(huì)產(chǎn)生這樣的那樣的問(wèn)題，因此在生產(chǎn)過(guò)程中，各種因素是一個(gè)綜合的過(guò)程，因此這些在生產(chǎn)過(guò)程中，是一個(gè)比較難的問(wèn)題。本課題為了針對(duì)目前存在的難題，采用計(jì)算器輔助工程分析軟件，如壓鑄模輔助流動(dòng)分析方法和模具熱平衡溫度分析方法，在計(jì)算器屏幕上，輸入我們預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，模擬仿真各種條件下的壓鑄件質(zhì)量，如果出現(xiàn)缺陷，再重新輸入不同參數(shù)，優(yōu)化模具CAD，就會(huì)獲得滿意的結(jié)果，因此不會(huì)像過(guò)去生產(chǎn)那樣，必須等試模后才知道，這樣的生產(chǎn)過(guò)程，將缺陷隱患予以事先除掉，使試模一次成功，獲得客戶滿意的質(zhì)量要求。應(yīng)用Castflow流道分析軟件，可以在計(jì)算器上進(jìn)行多種方法的比較和優(yōu)選，給設(shè)計(jì)者提供模具結(jié)構(gòu)及壓鑄工藝的詳細(xì)數(shù)據(jù)，獲得最佳的工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)出最合理的模具，可以有多種型式的澆口澆道，而不同的澆口澆道，金屬液的流向是不同的，進(jìn)入型腔的位置和流向也是不同的，對(duì)鑄件的質(zhì)量也是不同的。因此從Castflow分析軟件可以事先告訴我們，金屬液從澆道流入型