壓鑄工藝及產(chǎn)品缺陷分析

1、壓鑄工藝及產(chǎn)品缺陷分析合金液中氣體的來源 1，來自空氣中的水蒸氣 2，來自熔化時爐氣的吸氣 3，來自汕脂，涂料的吸氣 4，來自吸附有水汽的爐料，熔化澆注工具，爐體，坩鍋的吸氣 5，來自有水份的熔劑，變質(zhì)劑的吸氣。影響合金吸氣的因素 1，合金液溫度與氫的或水汽的分壓的影響 2，合金蒸氣壓的影響 3，氧化膜的影響 4，Al2O3等雜物的影響 5，合金元素的影響 6，熔化時間的影響 7，季節(jié)和地區(qū)的影響什么是氣泡 1，起泡是于氣體膨脹或腐蝕性物質(zhì)滲入接近鑄件內(nèi)層面引起的 2，小的氣泡現(xiàn)象就象一點水泡出現(xiàn)在鑄件表面，大的氣泡現(xiàn)象則可能因為較大壓力而導(dǎo)致破裂； 3，起泡現(xiàn)象，能歸究分類為幾種壓鑄或表面加

2、工的缺陷 4，在某一溫度下，鑄件內(nèi)部氣孔內(nèi)的氣體可能膨脹，當(dāng)鑄件內(nèi)部的氣體壓力超過金屬的強(qiáng)度時，就發(fā)展成為起泡現(xiàn)象 5，氣孔可以有不同大小，但它們總是呈圓球形或橢圓形的； 6，孔中的氣體絕大多數(shù)是來自空氣中的氮氣，但也可能來自模具的脫模劑中的碳?xì)浠衔锓纸獬鰜淼臍怏w； 7，這些氣體或氣腔或是接近鑄件表面，即使較低的溫度下就可能使氣泡發(fā)大起來什么是氣泡控制氣泡的方法 1，控制由于氣孔面引發(fā)的氣泡現(xiàn)象最好的方法是減少混入鑄件內(nèi)的氣體量； 2，充填系統(tǒng)必須形成一條順滑及方向一致的金屬流，經(jīng)過澆道流入型腔的摸擬壓鑄過程的研究，明顯看出澆道設(shè)計中尖銳的轉(zhuǎn)角位和遞增的斷面積將使金屬流出現(xiàn)湍流； 3，在充填

3、系統(tǒng)里混入的氣體就是由于湍流與金屬相混合形成氣孔的，反之，平穩(wěn)的金屬流有助于氣體從澆道和型腔進(jìn)入溢流池和排氣道，排出模外； 4，理想的狀態(tài)是金屬流不斷加速地由射咀經(jīng)過分流錐和澆道入澆口 5，對于形狀復(fù)雜的鑄件，當(dāng)金屬流同一方向地流經(jīng)型腔是不可能的時候，就要采取其它方法處理了； 6，在此情況下，有必要將氣體壓入非臨界區(qū)域或使用更高的澆口速度將氣體打散； 7，低的模溫常傾向于使氣孔在鑄件斷面中心部位生成 8，由混入的氣體而產(chǎn)生的所有氣孔都會造成起泡的后果?？刂茪馀莸姆椒馀莸漠a(chǎn)生時機(jī) 1）壓鑄出來就發(fā)現(xiàn) 2）熱拋光或加工后顯露出來 3）噴汕或電鍍后出現(xiàn)的 4）放置一段時間后發(fā)現(xiàn)的氣泡產(chǎn)生的原因 1

4、）孔洞引起的： 主要是孔和收縮孔，氣孔往往是圓形的而收縮孔多數(shù)是不規(guī)則形狀 2）裂紋引起的 水紋 冷隔紋 熱裂紋 3）晶間腐蝕引起的 合金成分有害雜質(zhì)的存在，并聚集在晶粒交界處，導(dǎo)致晶間腐蝕，電鍍會加速這一禍害，晶間腐蝕部位會膨脹而將鍍層頂起，造成表面起泡。鋅合金電鍍層出現(xiàn)起泡的其它原因分析 1）鋅合金件在電鍍前處理時，不要采用強(qiáng)堿和強(qiáng)酸除油和浸蝕，因為壓鑄鋅匐金主要成份為鋅和鋁，壓鑄時的偏析現(xiàn)象，會使表面某些部位產(chǎn)生富鋅相，強(qiáng)堿使鋁/強(qiáng)酸使鋅優(yōu)先溶解，在表面上形成針孔，并在其中殘存溶液，當(dāng)電鍍后即容易產(chǎn)生氣泡，甚至脫皮 2）鑄件拋光時要防止將工件表而層下部致蜜層破壞掉，鋅合金壓鑄表層致蜜，而

5、表面層下部則疏松多孔，若將表面致蜜層拋掉，露出下面疏松層，就會影響鍍層的結(jié)合力 3）搞好預(yù)鍍銅操作，可采用分散能力和覆蓋能力較好的氰化鍍銅預(yù)鍍，應(yīng)帶電入槽，開始時給予電流以止因置換作用而造成鍍后結(jié)合力不良現(xiàn)象的產(chǎn)生。鋅合金電鍍層出現(xiàn)起泡的其它原因分析 4）預(yù)鍍銅不好或在空氣停留的時間過長也會影響鎳層與銅膜的結(jié)合力，出現(xiàn)起泡。鋅合金電鍍層出現(xiàn)起泡的其它原因分析氣孔產(chǎn)生的原因 1）合金液在充型/凝固過程中，由于氣體侵入導(dǎo)致鑄件表面或內(nèi)部產(chǎn)生孔洞； 2）模具排氣能力差流入型腔合金流受氣墊反壓而吸入氣體或產(chǎn)生渦流進(jìn)入氣體；模具溫度高；冷卻系統(tǒng)設(shè)計不合理； 3）涂料涂得太厚等； 4）合金液含氣量過高，凝

6、固時析出如何控制氣孔 1,使用經(jīng)過吹沙/表面無銹疤腐蝕并烘干的合金料； 2，嚴(yán)格按熔煉工藝規(guī)程熔煉合金，防止過熱和超過熔煉時間； 3，要嚴(yán)格控制鈣的含量 4，加入氟鹽等固體熔劑時，應(yīng)避免攪拌； 5，熔煉用坩堝/熔爐/澆包/工具，用前要烘干并噴（刷）涂料，然后再烘干才能使用； 6，噴（刷）涂料的次料應(yīng)（厚度）盡量少?？s孔產(chǎn)生的原因 1）鑄件在凝固過程因體積收縮得不到補(bǔ)縮； 2）澆注溫度過高，模溫分布不合理，澆注速度太快； 3）壓射比壓低； 4）內(nèi)澆口較小，過早凝固，不利于壓力傳遞和金屬液補(bǔ)縮； 5）鑄件結(jié)構(gòu)上有熱節(jié)部位（過熱點）或截面變化劇烈。 晶間腐蝕引起：鋅合金成份中有害雜質(zhì)/鉛/鎘/錫會聚

7、集在晶粒交界處，導(dǎo)致晶間腐蝕金屬基體因晶間腐蝕而破碎，而電鍍液加速這一禍害，受晶間腐蝕的部位，會膨脹而將鍍層頂起，造成鑄件產(chǎn)生表面起泡。特別是在潮濕環(huán)境下晶間腐蝕會使鑄件變形開裂，甚至破碎?？s孔產(chǎn)生的原因如何控制縮孔 1）改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量避免有厚大的轉(zhuǎn)接部位和凸耳/凸臺等結(jié)構(gòu)； 2）在保證鑄件不產(chǎn)生冷隔/欠鑄的前提下，可適當(dāng)降低合金液的澆注溫度； 3）適當(dāng)提高壓射比壓； 4）在合金中添加0.15-0.2%(爐料重量的)金屬鈦等晶粒細(xì)化劑； 5）改用體收縮/線收縮率小的合金品種，或?qū)辖疬M(jìn)行變質(zhì)處理。渣孔產(chǎn)生的原因1）爐料不干凈，本身已經(jīng)氧化或粘附有雜物；2）合金液沒有精煉，含氣化夾雜物太多

8、；3）取料澆注時帶有熔渣或氣化物； 4）坩堝或涂料中含有脫落物混入合金液中；5）熔劑成分不純；6）涂料噴涂太厚 7）合金液澆注溫度過低，流動性差，成為夾渣； 8）溢流槽過小溢流不夠；9）鋁硅明合金中硅量過多，且銅/鐵量也慶太高；10）舀取合金液時，把浮渣一起舀進(jìn)去了如何防止縮孔產(chǎn)生（一） 1）嚴(yán)禁使用已經(jīng)氧化未經(jīng)吹砂的和帶有油或水的爐料； 2）按熔劑的配制工藝和要求配制和烘干熔劑； 3）要根據(jù)有利順序凝固或同時凝固的需求噴（刷）涂不同層次的涂料； 4）選用效果好的精煉劑充分精煉合金； 5）適當(dāng)提高合金液的澆注溫度，防止硅以游離態(tài)存在。如何防止縮孔的產(chǎn)生（二） 6）對高鎂鋁合金，可加入0.01%

9、的鈹以減少氣化或選用鎂含量低的合金,以免產(chǎn)生大量的渣滓 7）當(dāng)鋁硅明合金中銅/鐵含量較多時,應(yīng)把硅量降低到10.5%以下，并適當(dāng)提高其澆注溫度； 8）合金液長期在坩堝中停留時，應(yīng)周期性地對其進(jìn)行精，在舀取合金液時，應(yīng)盡量避免破壞表面的氧化膜和舀入氣化物及熔渣； 9）注意防止損壞石墨坩堝邊或在邊上加裝鐵環(huán)，防止碎塊掉入合金液； 10）使用涂料前，應(yīng)將涂料充分?jǐn)嚢杈鶆?，使石墨成懸浮狀態(tài)不結(jié)坨。什么是水紋（冷隔紋） 合金液在充型過程中，先進(jìn)入的金屬液接觸型壁過早凝固，后進(jìn)入的金屬液不能和已凝固的金屬層熔合為一體，在鑄件表面對接形成疊紋，出現(xiàn)條狀缺陷，水紋一般是在鑄件表面淺層而冷隔紋可能滲入到鑄件內(nèi)部

10、。 1）合金淮澆注溫度過低； 2）模具的工作溫度太低，使合金液冷卻太快； 3）內(nèi)澆口截面過大，充填速度偏小； 4）壓射比壓或壓射速度太??； 5）合金成分不當(dāng)，流動性差； 6）澆注位置不當(dāng)或流路太長； 7）溢流位置不合理或溢流不充分。水紋（冷隔紋）產(chǎn)生的原因怎樣防止冷隔紋產(chǎn)生一 1）適當(dāng)提高澆注溫度，增加流動性； 2）嚴(yán)格控制配料/稱料/及熔煉工藝，防止成分出現(xiàn)偏差； 3）適當(dāng)提高壓射速度和比壓，使合金液快速熔合； 4）適當(dāng)增大內(nèi)澆口的截面積和減少內(nèi)澆口的數(shù)量，使合金液很快充滿型腔； 5）合理安排和開設(shè)排氣槽位置和數(shù)量，提高模具的排氣能力，降低型腔內(nèi)氣墊的反壓力； 6）選用精煉效果好的精煉劑，并

11、充分精煉合金液，減少合金液的氣化程度并提高流動性； 7）防止合金液過燒，注意在熔化澆注中應(yīng)盡量少攪拌； 8）換用流動性好的合金品種。怎樣防止冷隔紋產(chǎn)生二與過高模溫相關(guān)的缺陷-過熱點 1）目前，一些壓鑄工作者用較高的模溫進(jìn)行操作，試圖達(dá)到改善鑄件表面質(zhì)量的目的，例如，生產(chǎn)電鍍的鑄件（2MM），模溫在200C以上,每升高模溫10度的效果就具有填充時間為0.02秒基礎(chǔ)上再增加0.002秒所產(chǎn)生的效果時間; 2）這些高模部署的情況下如果控制不好，會不可避免地增加了過熱點缺陷的出現(xiàn)，這些缺陷包括了表面凹陷或收縮，色斑或波紋，枝晶間的凝固裂紋和熱裂。表面收縮 鑄件表面下陷通常是與模具的過熱點同時出現(xiàn)的，在

12、接近熱點區(qū)域的金屬凝固被推遲，但是周圍位置和下面區(qū)域凝固則還在進(jìn)行著，當(dāng)在最后凝固階段時，與過熱點相接近的合金就出現(xiàn)表面下陷的現(xiàn)象。色斑各波紋 1）是一種特殊類型的表面收縮缺陷。這類缺陷一般是較大面積地，不規(guī)則地補(bǔ)綴在壓鑄件表面，這些區(qū)域可以是凹下的或凸起的，大多數(shù)發(fā)生在鑄件平坦的表面上，其形狀及大小是變化不定的。但對一般鑄件來講，它們一般來說是出現(xiàn)在相同的位置上。 2）凹下的區(qū)域可能低于周圍區(qū)域多出0.025MM,權(quán)威性的研究也不能確定色斑附近區(qū)域較周圍區(qū)域下陷是升高金屬學(xué)的檢驗確定色斑的形成由于不規(guī)則的凝固過程引起的.防治措施 過熱的模溫和秒適當(dāng)?shù)某涮顥l件常常與色斑缺陷伴隨出現(xiàn),這一缺陷可

13、以通過修正模溫和改進(jìn)模具的充填效率,及使用更短的充填時間去限制這一缺陷的出現(xiàn).裂紋產(chǎn)生原因 1）合金本身收縮性大，強(qiáng)度和韌性差； 2）合金的化學(xué)成分出現(xiàn)偏差： i，鋁鎂合金中鎂含量過多 ii,鋁硅和鋁銅合金中鐵鋅或銅含量過多 iii,合金中鐵鈉的含量過多 Iv,鋁銅/鋁鎂合金中硅含量過低 V,合金中其它有害雜質(zhì)元素含水量量過多,使合金塑性降低; 3）模具特別是型芯溫度太低； 4）鑄件壁厚有劇烈變化之處，收縮受阻； 5）留模時間過長，應(yīng)力大； 6）頂出時受力不均勻 7）過早頂出； 8）過高模溫使晶粒粗大 9）混入了低熔點合金裂紋產(chǎn)生原因應(yīng)對措施 1）選用或改用收縮性小的，準(zhǔn)固相溫度范圍窄或結(jié)晶時

14、形成共晶體量鑫，或高溫強(qiáng)度高的合金； 2）調(diào)整合金成分，使其達(dá)到規(guī)定的范圍內(nèi)；i，降低鋁硅/鋁銅合金中鋅或銅的含量；ii，添加鋁錠，沖淡（降低）合金中鎂的含量 iii，往合金中添加鋁硅中間合金，以提高硅含量；IV，嚴(yán)格控制鈉含量，適當(dāng)降低鐵含量到不粘模為止；V，嚴(yán)格控制合金中有害雜質(zhì)含量在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。應(yīng)對措施 3）改進(jìn)鑄件設(shè)計，盡量避免出現(xiàn)厚薄截面 4）改進(jìn)模具設(shè)計結(jié)構(gòu)，正確地設(shè)計內(nèi)澆口的位置和方向，避免沖刷型壁和型芯，產(chǎn)生局部過熱或阻礙鑄件的收縮而產(chǎn)生裂紋和變形； 5）嚴(yán)格控制低熔點合金的含量； 6）注意在合適的時間內(nèi)開型； 7）適當(dāng)提同模具和型芯的工作溫度，減漫合金液的冷卻速度。

15、內(nèi)澆口設(shè)計 設(shè)計內(nèi)澆口時，最重要的是確定內(nèi)澆口的位置和方向，預(yù)計金屬流充填時的流態(tài)與充填速度，分析充填過程中有可能出現(xiàn)的死角區(qū)和裹氣部位，以便布置適當(dāng)?shù)囊缌骱团艢庀到y(tǒng) 1，金屬流入型腔后不易立即封閉分型面，造成排氣不良 2，從內(nèi)澆口導(dǎo)入的金屬液首先充填深腔處難以排氣的部位，再流向分型面，以達(dá)到較好的排氣效果； 3，除特大型鑄件箱體及框架類鑄件和結(jié)構(gòu)較特殊的鑄件外，內(nèi)澆口數(shù)量以單道為主，防止進(jìn)入型腔后的金屬液從幾路匯合，相互沖擊，產(chǎn)生渦流，裹氣和氧化夾渣等缺陷內(nèi)澆口設(shè)計內(nèi)澆口設(shè)計 4，從內(nèi)澆口進(jìn)入型腔金屬流不宜正面沖擊型芯，應(yīng)減少動能損耗，以防止被沖擊部位因受侵蝕而產(chǎn)生粘?，F(xiàn)象； 5，內(nèi)澆口位置

16、應(yīng)選擇充填型腔各部分時，具有最短流程，防止金屬液在充填過程中熱量損失過多，造成鑄件花紋冷隔或其它缺陷。 6）對于薄壁復(fù)雜鑄件，宜采用較薄的內(nèi)澆口，以俁持必要的充填速度，一般結(jié)構(gòu)的鑄件以取較厚的內(nèi)澆口為好，使靜壓力有效地傳遞，充填平穩(wěn)，有利于改善排氣條件； 7）內(nèi)澆口的位置部位，有時布置在熱節(jié)處，在較厚的內(nèi)澆口配合下，提高補(bǔ)縮效果，對于分散的熱節(jié)，通過大容量溢流槽來轉(zhuǎn)移縮孔部位； 8）內(nèi)澆口熱量較集中，溫度較高，凡在型腔中帶有螺紋的部位不宜直接布置內(nèi)澆口，防止沖蝕。內(nèi)澆口的設(shè)計內(nèi)澆口的設(shè)計 9）根據(jù)鑄件的技術(shù)要求，凡精度光潔度要求較高且不再加工的部位，不宜布置內(nèi)澆口，防止去除澆口時造成影響； 1

17、0）布置內(nèi)澆口時應(yīng)考慮鑄件切邊或采用其它清理方法的可行性； 11）內(nèi)澆口的經(jīng)驗尺寸：內(nèi)澆口長度一般為23，寬度：方形板件方框件為邊長的0.60.8倍,圓形板件為外徑的0.40.6倍,圓環(huán)筒件為外徑和內(nèi)徑的0.250.3倍.溢流槽的作用 作用：排雜物，氣體；平衡溫度；改善流動方向（引流）；作頂出平臺；接納第一分冷的金屬液； 開設(shè)位置：金屬液最后流到的位置；突出型芯的背面；多股液流匯合處；由于鑄件形狀而出現(xiàn)渦流的部位；大平面上容易產(chǎn)生收縮的區(qū)域；一般鑄件低溫度區(qū)域；料位厚容易產(chǎn)生收縮區(qū)域；難于排氣的部位；作為頂出平臺；需引流而不使分型面過早封閉的部位。溢流槽的容積溢流槽總?cè)莘e一般不小于鑄件體積的2

18、0%，小型鑄件比值更大截面積：為內(nèi)澆口截面積6075%，如與型腔同時充滿，不能充分發(fā)揮溢流排氣的作用，故溢流口厚度和截面積應(yīng)小于內(nèi)澆口厚度和截面積。 溢流口尺寸不同合金溢 流口 Pb Sn Zn 合金 Al Mg 合 金Cu 合金及黑色金屬 寬度 612 812 812 長度 23 23 23 厚度 0.40.50.50.8 0.61.2排氣槽的設(shè)計 在金屬液最后填充部位,一定要設(shè)置排氣槽,可降低最終填充部位氣壓,利于充填及避免氣孔的產(chǎn)生,擾氣槽一般與溢流槽配合,布置在溢流槽后端以加強(qiáng)溢流和排氣效果.在有些情況下,也可在型腔的必要部位單獨布置排氣槽.型芯間隙組裝零件配合間隙都有排氣功能,所以對于深腔部位,可設(shè)置推桿,利用推桿間隙排氣. 1）排氣槽離開型腔2030距離后，可加深至0.30.4，以提高排氣效果； 2）排氣槽總面積一般不小于內(nèi)澆口截面積50%，但不得超過內(nèi)澆口面積； 3）在需要增大排氣槽截面積時，以增大排氣槽寬度和條數(shù)為宜，不宜過分增加其厚度，以防止金屬液濺出（飛料）排氣槽的設(shè)計飛邊的原因分析 1）產(chǎn)生在整個模具分型面上的飛邊，這是模具分型面不夠平整，使模具的分型面沒能完全閉合；壓鑄