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1、压铸工艺及产品缺陷分析 主要内容1 孔洞类缺陷2 表面缺陷3 过热点4 飞边5 压铸模具与产品缺陷的影响6 实例分析 合金液中气体的来源 1 来自空气中的水蒸气2 来自熔化时炉气的吸气3 来自汕脂 涂料的吸气4 来自吸附有水汽的炉料 熔化浇注工具 炉体 坩锅的吸气5 来自有水份的熔剂 变质剂的吸气 影响合金吸气的因素 1 合金液温度与氢的或水汽的分压的影响2 合金蒸气压的影响3 氧化膜的影响4 Al2O3等杂物的影响5 合金元素的影响6 熔化时间的影响7 季节和地区的影响 什么是气泡 1 起泡是于气体膨胀或腐蚀性物质渗入接近铸件内层面引起的2 小的气泡现象就象一点水泡出现在铸件表面 大的气泡现
2、象则可能因为较大压力而导致破裂 3 起泡现象 能归究分类为几种压铸或表面加工的缺陷4 在某一温度下 铸件内部气孔内的气体可能膨胀 当铸件内部的气体压力超过金属的强度时 就发展成为起泡现象 5 气孔可以有不同大小 但它们总是呈圆球形或椭圆形的 6 孔中的气体绝大多数是来自空气中的氮气 但也可能来自模具的脱模剂中的碳氢化合物分解出来的气体 7 这些气体或气腔或是接近铸件表面 即使较低的温度下就可能使气泡发大起来 什么是气泡 控制气泡的方法 1 控制由于气孔面引发的气泡现象最好的方法是减少混入铸件内的气体量 2 充填系统必须形成一条顺滑及方向一致的金属流 经过浇道流入型腔的摸拟压铸过程的研究 明显看
3、出浇道设计中尖锐的转角位和递增的断面积将使金属流出现湍流 3 在充填系统里混入的气体就是由于湍流与金属相混合形成气孔的 反之 平稳的金属流有助于气体从浇道和型腔进入溢流池和排气道 排出模外 4 理想的状态是金属流不断加速地由射咀经过分流锥和浇道入浇口 5 对于形状复杂的铸件 当金属流同一方向地流经型腔是不可能的时候 就要采取其它方法处理了 6 在此情况下 有必要将气体压入非临界区域或使用更高的浇口速度将气体打散 7 低的模温常倾向于使气孔在铸件断面中心部位生成8 由混入的气体而产生的所有气孔都会造成起泡的后果 控制气泡的方法 气泡的产生时机 1 压铸出来就发现2 热抛光或加工后显露出来3 喷汕
4、或电镀后出现的4 放置一段时间后发现的 气泡产生的原因 1 孔洞引起的 主要是孔和收缩孔 气孔往往是圆形的而收缩孔多数是不规则形状2 裂纹引起的水纹冷隔纹热裂纹3 晶间腐蚀引起的合金成分有害杂质的存在 并聚集在晶粒交界处 导致晶间腐蚀 电镀会加速这一祸害 晶间腐蚀部位会膨胀而将镀层顶起 造成表面起泡 锌合金电镀层出现起泡的其它原因分析 1 锌合金件在电镀前处理时 不要采用强碱和强酸除油和浸蚀 因为压铸锌匐金主要成份为锌和铝 压铸时的偏析现象 会使表面某些部位产生富锌相 强碱使铝 强酸使锌优先溶解 在表面上形成针孔 并在其中残存溶液 当电镀后即容易产生气泡 甚至脱皮 2 铸件抛光时要防止将工件表
5、而层下部致蜜层破坏掉 锌合金压铸表层致蜜 而表面层下部则疏松多孔 若将表面致蜜层抛掉 露出下面疏松层 就会影响镀层的结合力3 搞好预镀铜操作 可采用分散能力和覆盖能力较好的氰化镀铜预镀 应带电入槽 开始时给予电流以止因置换作用而造成镀后结合力不良现象的产生 锌合金电镀层出现起泡的其它原因分析 4 预镀铜不好或在空气停留的时间过长也会影响镍层与铜膜的结合力 出现起泡 锌合金电镀层出现起泡的其它原因分析 气孔产生的原因 1 合金液在充型 凝固过程中 由于气体侵入导致铸件表面或内部产生孔洞 2 模具排气能力差流入型腔合金流受气垫反压而吸入气体或产生涡流进入气体 模具温度高 冷却系统设计不合理 3 涂
6、料涂得太厚等 4 合金液含气量过高 凝固时析出 如何控制气孔 1 使用经过吹沙 表面无锈疤腐蚀并烘干的合金料 2 严格按熔炼工艺规程熔炼合金 防止过热和超过熔炼时间 3 要严格控制钙的含量4 加入氟盐等固体熔剂时 应避免搅拌 5 熔炼用坩埚 熔炉 浇包 工具 用前要烘干并喷 刷 涂料 然后再烘干才能使用 6 喷 刷 涂料的次料应 厚度 尽量少 缩孔产生的原因 1 铸件在凝固过程因体积收缩得不到补缩 2 浇注温度过高 模温分布不合理 浇注速度太快 3 压射比压低 4 内浇口较小 过早凝固 不利于压力传递和金属液补缩 5 铸件结构上有热节部位 过热点 或截面变化剧烈 晶间腐蚀引起 锌合金成份中有害
7、杂质 铅 镉 锡会聚集在晶粒交界处 导致晶间腐蚀金属基体因晶间腐蚀而破碎 而电镀液加速这一祸害 受晶间腐蚀的部位 会膨胀而将镀层顶起 造成铸件产生表面起泡 特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形开裂 甚至破碎 缩孔产生的原因 如何控制缩孔 1 改进铸件结构 应尽量避免有厚大的转接部位和凸耳 凸台等结构 2 在保证铸件不产生冷隔 欠铸的前提下 可适当降低合金液的浇注温度 3 适当提高压射比压 4 在合金中添加0 15 0 2 炉料重量的 金属钛等晶粒细化剂 5 改用体收缩 线收缩率小的合金品种 或对合金进行变质处理 渣孔产生的原因 1 炉料不干净 本身已经氧化或粘附有杂物 2 合金液没有精炼 含
8、气化夹杂物太多 3 取料浇注时带有熔渣或气化物 4 坩埚或涂料中含有脱落物混入合金液中 5 熔剂成分不纯 6 涂料喷涂太厚7 合金液浇注温度过低 流动性差 成为夹渣 8 溢流槽过小溢流不够 9 铝硅明合金中硅量过多 且铜 铁量也庆太高 10 舀取合金液时 把浮渣一起舀进去了 如何防止缩孔产生 一 1 严禁使用已经氧化未经吹砂的和带有油或水的炉料 2 按熔剂的配制工艺和要求配制和烘干熔剂 3 要根据有利顺序凝固或同时凝固的需求喷 刷 涂不同层次的涂料 4 选用效果好的精炼剂充分精炼合金 5 适当提高合金液的浇注温度 防止硅以游离态存在 如何防止缩孔的产生 二 6 对高镁铝合金 可加入0 01 的
9、铍以减少气化或选用镁含量低的合金 以免产生大量的渣滓7 当铝硅明合金中铜 铁含量较多时 应把硅量降低到10 5 以下 并适当提高其浇注温度 8 合金液长期在坩埚中停留时 应周期性地对其进行精 在舀取合金液时 应尽量避免破坏表面的氧化膜和舀入气化物及熔渣 9 注意防止损坏石墨坩埚边或在边上加装铁环 防止碎块掉入合金液 10 使用涂料前 应将涂料充分搅拌均匀 使石墨成悬浮状态不结坨 什么是水纹 冷隔纹 合金液在充型过程中 先进入的金属液接触型壁过早凝固 后进入的金属液不能和已凝固的金属层熔合为一体 在铸件表面对接形成叠纹 出现条状缺陷 水纹一般是在铸件表面浅层而冷隔纹可能渗入到铸件内部 1 合金淮
10、浇注温度过低 2 模具的工作温度太低 使合金液冷却太快 3 内浇口截面过大 充填速度偏小 4 压射比压或压射速度太小 5 合金成分不当 流动性差 6 浇注位置不当或流路太长 7 溢流位置不合理或溢流不充分 水纹 冷隔纹 产生的原因 怎样防止冷隔纹产生一 1 适当提高浇注温度 增加流动性 2 严格控制配料 称料 及熔炼工艺 防止成分出现偏差 3 适当提高压射速度和比压 使合金液快速熔合 4 适当增大内浇口的截面积和减少内浇口的数量 使合金液很快充满型腔 5 合理安排和开设排气槽位置和数量 提高模具的排气能力 降低型腔内气垫的反压力 6 选用精炼效果好的精炼剂 并充分精炼合金液 减少合金液的气化程
11、度并提高流动性 7 防止合金液过烧 注意在熔化浇注中应尽量少搅拌 8 换用流动性好的合金品种 怎样防止冷隔纹产生二 与过高模温相关的缺陷 过热点 1 目前 一些压铸工作者用较高的模温进行操作 试图达到改善铸件表面质量的目的 例如 生产电镀的铸件 2MM 模温在200 C以上 每升高模温10度的效果就具有填充时间为0 02秒基础上再增加0 002秒所产生的效果时间 2 这些高模部署的情况下如果控制不好 会不可避免地增加了过热点缺陷的出现 这些缺陷包括了表面凹陷或收缩 色斑或波纹 枝晶间的凝固裂纹和热裂 表面收缩 铸件表面下陷通常是与模具的过热点同时出现的 在接近热点区域的金属凝固被推迟 但是周围
12、位置和下面区域凝固则还在进行着 当在最后凝固阶段时 与过热点相接近的合金就出现表面下陷的现象 色斑各波纹 1 是一种特殊类型的表面收缩缺陷 这类缺陷一般是较大面积地 不规则地补缀在压铸件表面 这些区域可以是凹下的或凸起的 大多数发生在铸件平坦的表面上 其形状及大小是变化不定的 但对一般铸件来讲 它们一般来说是出现在相同的位置上 2 凹下的区域可能低于周围区域多出0 025MM 权威性的研究也不能确定色斑附近区域较周围区域下陷是升高金属学的检验确定色斑的形成由于不规则的凝固过程引起的 防治措施 过热的模温和秒适当的充填条件常常与色斑缺陷伴随出现 这一缺陷可以通过修正模温和改进模具的充填效率 及使
13、用更短的充填时间去限制这一缺陷的出现 裂纹产生原因 1 合金本身收缩性大 强度和韧性差 2 合金的化学成分出现偏差 i 铝镁合金中镁含量过多ii 铝硅和铝铜合金中铁锌或铜含量过多iii 合金中铁钠的含量过多Iv 铝铜 铝镁合金中硅含量过低V 合金中其它有害杂质元素含水量量过多 使合金塑性降低 3 模具特别是型芯温度太低 4 铸件壁厚有剧烈变化之处 收缩受阻 5 留模时间过长 应力大 6 顶出时受力不均匀7 过早顶出 8 过高模温使晶粒粗大9 混入了低熔点合金 裂纹产生原因 应对措施 1 选用或改用收缩性小的 准固相温度范围窄或结晶时形成共晶体量鑫 或高温强度高的合金 2 调整合金成分 使其达到
14、规定的范围内 i 降低铝硅 铝铜合金中锌或铜的含量 ii 添加铝锭 冲淡 降低 合金中镁的含量iii 往合金中添加铝硅中间合金 以提高硅含量 IV 严格控制钠含量 适当降低铁含量到不粘模为止 V 严格控制合金中有害杂质含量在技术标准规定的范围内 应对措施 3 改进铸件设计 尽量避免出现厚薄截面4 改进模具设计结构 正确地设计内浇口的位置和方向 避免冲刷型壁和型芯 产生局部过热或阻碍铸件的收缩而产生裂纹和变形 5 严格控制低熔点合金的含量 6 注意在合适的时间内开型 7 适当提同模具和型芯的工作温度 减漫合金液的冷却速度 内浇口设计 设计内浇口时 最重要的是确定内浇口的位置和方向 预计金属流充填
15、时的流态与充填速度 分析充填过程中有可能出现的死角区和裹气部位 以便布置适当的溢流和排气系统 1 金属流入型腔后不易立即封闭分型面 造成排气不良2 从内浇口导入的金属液首先充填深腔处难以排气的部位 再流向分型面 以达到较好的排气效果 3 除特大型铸件箱体及框架类铸件和结构较特殊的铸件外 内浇口数量以单道为主 防止进入型腔后的金属液从几路汇合 相互冲击 产生涡流 裹气和氧化夹渣等缺陷 内浇口设计 内浇口设计 4 从内浇口进入型腔金属流不宜正面冲击型芯 应减少动能损耗 以防止被冲击部位因受侵蚀而产生粘模现象 5 内浇口位置应选择充填型腔各部分时 具有最短流程 防止金属液在充填过程中热量损失过多 造
16、成铸件花纹冷隔或其它缺陷 6 对于薄壁复杂铸件 宜采用较薄的内浇口 以俣持必要的充填速度 一般结构的铸件以取较厚的内浇口为好 使静压力有效地传递 充填平稳 有利于改善排气条件 7 内浇口的位置部位 有时布置在热节处 在较厚的内浇口配合下 提高补缩效果 对于分散的热节 通过大容量溢流槽来转移缩孔部位 8 内浇口热量较集中 温度较高 凡在型腔中带有螺纹的部位不宜直接布置内浇口 防止冲蚀 内浇口的设计 内浇口的设计 9 根据铸件的技术要求 凡精度光洁度要求较高且不再加工的部位 不宜布置内浇口 防止去除浇口时造成影响 10 布置内浇口时应考虑铸件切边或采用其它清理方法的可行性 11 内浇口的经验尺寸 内浇口长度一般为2 3 宽度 方形板件方框件为边长的0 6 0 8倍 圆形板件为外径的0 4 0 6倍 圆环筒件为外径和内径的0 25 0 3倍 溢流槽的作用 作用 排杂物 气体 平衡温度 改善流动方向 引流 作顶出平台 接纳第一分冷的金属液 开设位置 金属液最后流到的位置 突出型芯的背面 多股液流汇合处 由于铸件形状而出现涡流的部位 大平面上容易产生收缩的区域 一般铸件低温度区域 料位厚容易产生
