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例析鋁合金壓鑄件氣密性的改善(圖)
[ 發布者:管理員  來源:本站原創  發布日期:2013/5/23  閱讀:2508 ]

  摘要:主要針對鋁合金壓鑄件氣密性不良的缺陷進行深入分析,查找可能產生缺陷的原因,結合生產實踐中的幾個案例,制定相應措施,最終找到了解決的方案。

  鑄件氣密性不良是指在向壓鑄件內部施加一定壓力時,從鑄件的內部或外部發生泄漏,造成壓力下降,這樣的鑄件如果投入使用,則可能表現為漏油、漏氣、漏水等。氣密性不良是壓鑄件缺陷中較難解決的問題之一,產生原因較多,理論上說任何壓鑄件缺陷都有可能導致鑄件漏氣,多數情況是幾種缺陷復合而產生的。

  一、壓鑄件漏氣的產生原因分析

  1.原材料中的氣體

  我們常用的壓鑄材料為鋁合金(本文僅以鋁合金壓鑄為例加以說明),在壓鑄件的生產中,由于鋁液中所含氣體的主要成分是氫,鋁合金液中氫含量的高低與鑄件中產生的氣孔多少有直接的關系。鑄件中氣孔不僅降低了合金的力學性能、耐蝕性,更降低了氣密性。目前,去除鋁液中氣體的主要方法是在鋁合金中通入氮氣等惰性氣體或加入固體除氣劑等,使鋁液中溶解的氫能夠向氣泡內擴散,當氣泡上浮到鋁液表面時,氣泡爆裂,氫氣逸入大氣中,從而實現去除氫氣的目的。

  2.模具澆排系統的影響

  澆注系統決定了一副壓鑄模具的設計質量,更是決定了后期生產中壓鑄件質量的主要因素。其作為一個系統,有諸多要素構成,其目的就是使合金液以合適的流態進入型腔填充的

  同時能最大限度地排出系統內的氣體。因此,壓鑄模具應具有良好的澆注系統、排溢系統。

  圖1所示的箱體,由于澆道開在密集一側方向,使鋁液到最后的左上側端死角后再返回產生渦流及卷起現象發生,導致鑄件左側質量明顯下降,降低了氣密性。

  圖2所示的澆道設計使各道鋁液基本達到同時填充及彌補局部澆不足現象,使鑄件的整體質量得到均衡提高。因此,在模具制作中,澆道的設計應盡量使用多股澆道方式,鋁液流與鑄件方向保持一致,盡量避免碰撞,使產生渦流及因填充混亂造成卷氣的發生幾率降低;同時,使多股澆道填充型腔應盡量做到同時填充,不能讓一股或多股鋁液先到最后端死角后再返回產生渦流。另外,壓鑄模上的集渣包和排氣道也要分布合理。合適的流態,就是不產生液流的相撞、卷氣、速度平穩的保障,否則,排溢系統再優良,氣還是排不掉。

  由上述分析可知,不良的澆排系統所造成鑄件內部的各種缺陷,是鑄件氣密性不良的直接誘因。

  3.設備性能

  壓鑄件內部氣孔、縮孔、冷隔也是壓鑄件漏氣的一個主要原因,而設備性能在鑄件生產中起著至關重要的作用。對于氣密性要求嚴格的產品,必須選擇合適的壓鑄機型。

  目前,壓鑄機在鋁合金壓鑄生產中基本都采用三級壓射,在第一級壓射時,壓射沖頭以較慢的速度推進,這有利于將壓室中的氣體擠出;而第二級壓射時內澆道速度極快,鋁液將型腔基本充滿。同時,二級壓射速度位置來得過早,則鑄件易產生氣孔等缺陷。二級壓射速度開始位置來得過晚,則鑄件易產生冷隔等缺陷。一般選擇二級壓射速度開始位置在料杯內的金屬液剛達到內澆道入口處較理想。因此,這一級是氣孔產生的關鍵,所以速度越高,越易產生渦流而形成氣孔。

  例如,引起摩托車發動機上的CG125右曲軸箱體壓鑄件漏氣的缺陷種類很多,理論上說任何壓鑄件缺陷都有可能導致鑄件漏氣。實際生產中氣密性不良最常出現的位置在圖3所示的A、B、C三處。此類問題的成因很多,應抓住主因進行調整,才能使漏氣得到明顯改善。通過調整壓鑄工藝曲線是一種有效的方法。

  為了減少鑄件內部的縮孔,填補漏氣通道,首先應盡可能多地排除壓室內的氣體。在這一過程中,控制壓鑄件氣孔的主要思路是通過控制一二級壓射速度和一二級切換點來實現。在滿足鑄件成形或表面質量要求的前提下,一級壓射速度應盡量低一些,待鋁合金到達內澆道時再啟動高速。通過以上工藝的改進,大幅提高了箱體的氣密性。

  4.操作方法

  壓鑄過程中,由于某些涂料具有揮發點高、發氣量大的性質,對鑄件產生氣孔有直接影響,而脫模劑主要是靠人工噴涂,用量主要是靠經驗把握,若噴涂量過多,噴涂時間過長,則容易造成氣體揮發量大,加之模具溫度較低,以及揮發不及時等因素,導致氣孔率較大。因此,在生產過程中應選擇揮發點低、產生氣體量小的涂料。同時,吹氣時間可適當延長一些,確保動定模吹干。對于殼體類復雜結構的模具要務必使壓射室和沖頭的配合面、模具的型腔表面、抽芯處和澆道內的多余脫模水或油得到吹干。

  5.機加工余量的控制

  壓鑄件形成過程中是以最快的速度充填型腔,使鋁液在模具內快速凝固形成產品,所以鑄件內部不可避免地會有因鋁液卷氣而產生的氣孔,或因固態和液態之間密度不同而產生收縮(見圖4)。但鑄件表層也會因快速凝固而形成細晶粒的致密層,這些細晶粒層的力學性能相對較高。生產工藝的變化,對于不同的鑄件,其組織致密層的厚度會有所不同。為保證鑄件的氣密性,在后期的機加工過程中,應盡量采用小的加工余量。

  6.合理加入回爐料

  針孔度反映針孔的空間分布密度,是影響鑄件氣密性的重要因素。由于回爐料中的微小氣孔和氧化夾雜物等因素的綜合影響,導致鑄件針孔較多。生產中個別鑄件的廢品率較高,又出于節能降耗的緣故,使實際生產中廢品件進行回爐利用,以及大幅度增加澆道的回用量,也會導致鑄件的氣密性變差。

  因此,生產有氣密性要求的鑄件時應嚴格對回爐料的分類、處理、使用進行控制,使回爐料與新料的配比在滿足質量要求的情況下嚴格按比例使用。否則,回爐料使用過多,會使后續生產中鑄件的針孔度升高,達不到氣密性的要求,不利于鑄件質量的保證。

  7.選擇合理的壓室充滿度

  當選定了沖頭直徑和壓鑄機后,壓室內容納的金屬液的重量也為一定值,但不同鑄件每次澆注的金屬液的重量要求是不同的。如果澆注到壓室內的金屬液體積不足時(即壓室充滿度較低時),壓射時壓室中的氣體無法盡快排除,在壓射活塞的高速推動下,而形成紊流狀態的無序流動,從而很容易卷入氣體,導致氣孔、澆不足等缺陷。同時,由于壓室中過多的氧化皮存在,在鑄件內部易形成隔皮,導致鑄件局部強度降低,在較大的試漏壓力作用下極易發生泄漏。因而選取合理的壓室充滿度能有效地減少鑄件中的氣孔缺陷,從而降低鑄件的漏氣率。

  二、提高鑄件氣密性的實例

  CLQ81基座氣密性的改善實例分析如下。汽車用CLQ81基座(見圖5)的氣密性要求相

  當嚴格,必須做到100%的檢漏,否則在使用中會造成漏油,影響車輛的正常使用,在生產過程中保障氣密性是質量檢驗的重點。

  在早期的模具設計時,由于沒有將氣密性作為一個主要問題去考慮,CLQ81基座鑄件生產時漏氣率極高,特別是生產一段時間后,模具表面會出現嚴重的龜裂,局部拉傷也非常嚴重,更加重了鑄件的漏氣率。產品件的氣密性不良成了制約生產的主要瓶頸(雖然通過后期的浸滲可以加以彌補,但是生產成本大大提高),為解決這個問題,我們對鑄件的漏氣原因進行了分析。

  由于生產中對廢品件及澆道料進行回爐的用量較多,使后期生產的鑄件雜質含量升高,對鑄件質量的保證極為不利。同時,在機加工過程中,由于加工余量較大,使鑄件內部的氣孔、砂眼暴露較多,加劇了鑄件的漏氣。針對上述分析,我們采取了如下措施。

  (1)嚴格對回爐料的使用進行控制,對鋁液吹入氮氣,同時添加粉狀精煉劑,使熔爐中的鋁液充分與氣體和精煉劑接觸,盡可能地去除鋁液中的氣體和雜質。

  (2)為保證鋁合金壓鑄件在機加工后的氣密性,我們在后期的機加工過程中,改進機加工的夾具設計,提高加工的定位精度,在保證圖樣要求尺寸的前提下,盡量把加工余量減小。

  (3)為減輕模具使用后期的龜裂、拉傷等表面缺陷,對模具相應部位進行強化處理,以及在制作新的抽芯芯子時進行表面鍍鈦處理。以上措施通過一段時間的實施后,該鑄件的漏氣率大幅下降,基本上不再需要進行浸滲處理。

  三、結語

  通過上述實例分析可以看出,解決鑄件氣密性檢測不良的問題在壓鑄生產中難度較高,產生原因可能是由各種鑄造缺陷共同作用而產生的。因此,在應對氣密性不良的現象時,應盡量對合金的性質、工藝、模具等進行逐步排查,找出其主要原因并有針對性地采取措施,才能有效提升鋁合金壓鑄件的氣密性。

    資訊來自:鋁合金壓鑄15年廠家,祥宇壓鑄廠,網址:www.97539238.com

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