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壓鑄件 鑄鋁件

鋁壓鑄件缺陷氧化夾渣的因素

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鋁合金壓鑄缺陷-氧化夾渣的預防措施:

嚴格控制鋁合金鑄件熔煉工藝,快速熔煉,減少氧化,除渣徹底。Al-Mg合金必須在覆蓋劑下熔煉。 熔爐、工具要清潔,不得有氧化物,并應預熱,涂料涂后應烘干使用。 設計的澆注系統必須有穩流、緩沖、撇渣能力。 采用傾斜澆注系統,液流穩定,不產生二次氧化。 選用的涂料粘附力要強,澆注過程中不產生剝落而進入鋁合金鑄件中形成夾渣。 
 
鋁合金壓鑄件一般用ADC11或者ADC12,ADC11的化學成分如下:

ADC11的化學成分
夾渣形態及形成機理
通過對鋁合金壓鑄的報廢件分析,澆口夾渣主要有3種形態:縮孔類、油污類和冷硬層。其中以油污類的夾渣數量居多,占夾渣總數的60%以上;冷硬層占夾渣總數的35%左右;而縮孔類占夾渣總數的5%。

鋁合金壓鑄缺陷-氧化夾渣原因:

  1. 爐料不清潔,回爐料使用量過多
  2. 澆注系統設計不良
  3. 合金液中的熔渣未清除干凈
  4. 澆注操作不當,帶入夾渣
  5. 精煉變質處理后靜置時間不夠
通過對鋁合金壓鑄的報廢件分析,澆口夾渣主要有3種形態:縮孔類油污類冷硬層。其中以油污類的夾渣數量居多,占夾渣總數的60%以上;冷硬層占夾渣總數的35%左右;而縮孔類占夾渣總數的5%。

1、類似縮孔缺陷

壓鑄件類似縮孔的澆口夾渣

當敲掉鋁合金壓鑄件澆道料餅后,澆口處出現呈不規則形狀、內部比較干凈、表面粗糙的類似縮孔狀的孔洞。縮孔類夾渣的鋁合金壓鑄件澆口表面凹陷,打磨涂裝后外觀仍不光潔。產生原因是內澆口溫度比較高(實測最高模溫為380℃),是最后凝固的部位,造成該處Al液來不及補縮,產生縮孔缺陷。

2、油污類缺陷

 

每一鑄造循環需向沖頭加注潤滑油,沖頭油在Al液澆注后沒有完全燃燒,被包裹在Al液中形成雜質一起填充到型腔。由于包裹有沖頭油的Al液溫度較低,會較早凝固,流動速度慢,因而在填充末了時停留在產品末端。加之內澆口截面積小,流動阻力大,這部分包裹有沖頭油且提前凝固了的Al液雜質更不容易通過,停滯于內澆口附近。敲掉料餅后,在內澆口處呈現黑色孔洞,其內壁粗糙,表面有明顯油污。檢查澆口和料餅夾渣情況,同樣發現此類雜質。當敲掉鋁合金壓鑄件澆道料餅后,澆口處出現呈不規則形狀、內部比較干凈、表面粗糙的類似縮孔狀的孔洞。縮孔類夾渣的鋁合金壓鑄件澆口表面凹陷,打磨涂裝后外觀仍不光潔。產生原因是內澆口溫度比較高(實測最高模溫為380℃),是最后凝固的部位,造成該處Al液來不及補縮,產生縮孔缺陷。

3、冷硬層缺陷

冷硬層形成位置示意圖
冷硬層夾渣

冷硬層是指被注入到料筒內的Al液與料筒低溫表面接觸急速冷凝所形成的殼體(光譜儀檢查冷硬層化學成分未發現異常,均在標準允許范圍內),在高速填充時隨Al液一起被填充到型腔。固態的冷硬層密度(2.7g/cm²)比液態(2.45g/cm²)的Al液大,在沖頭低速運行階段,冷硬層慢慢聚集在Al液的末端。沖頭高速運行時,部分冷硬層將被卷入型腔,形成缺陷。最終殘留在內澆口的冷硬層形態。冷硬層多為薄片狀,表面有光澤且較硬,與周圍母材多存在間隙,不僅影響外觀,也降低鋁合金壓鑄件的強度。

總結現有生產條件的不足及與夾渣的關聯性,從而制定相應的改善措施,保證合適的模具溫度,糾正錯誤的沖頭潤滑油供給方式,實現鋁合金熔煉的標準化,并驗證效果,使夾渣問題得到有效控制。

 

氧化夾渣的防止方法:

 
1.從冒口補澆金屬液,改進冒口設計
2.爐料應清潔無腐蝕
3.鑄件縮松處設置冒口,安放冷鐵或冷鐵與冒口聯用
4.控制型砂水分,和砂芯干燥
5.采取細化品粒的措施
6.改進鑄件在鑄型中的位置降低澆注溫度和澆注速度
 

氧化夾渣的消除夾渣的措施:

1、縮孔類夾渣的解決措施
縮孔類缺陷主要是壓鑄模具溫度過高造成的,因此首先要確定壓鑄模具實際溫度;其次,檢查發現澆口附件的點式冷卻水流量較小甚至堵塞,是銅管在使用過程中結垢 后截面減小所致。部分冷卻水管長度比設計的短很多,這是因為壓鑄模具的冷卻水銅管和冷卻水孔都沒有編號,在拆裝壓鑄模具時會把長的銅管剪掉一部分后裝到短 的水孔里,這樣導致一些冷卻水銅管較短,達不到冷卻效果。
可采取兩個措施:
  • .在《模具保全檢查項目表》中加入冷卻水檢查項目,規定冷卻水流量檢測方法及頻率;
  • .按照圖紙要求檢查冷卻水銅管長度,不符合要求的予以更換,并對模具冷卻水孔和冷卻水銅管進行編號,一一對應。整改后,實測到的模具溫度大幅度降低,幾乎不再出現縮孔類夾渣。 

2油污類夾渣的解決措施

壓鑄潤滑油采用花野275沖頭潤滑油,呈黑色粘稠狀。脫模劑噴涂后,沖頭退回進行料筒清掃,然后滴注沖頭潤滑油。現有的滴注位置為沖頭前方的料筒底部,一般壓鑄潤滑油用量為5mL/模。

3、氧化夾渣的3種解決措施:

  1. 調整沖頭潤滑油用量沖頭潤滑油由5mL減少為4mL并無斷料餅發生,當減少到3.5mL時偶爾會發生斷料餅。分析發現沖頭冷卻水銅管大部分比設計值短,冷卻效果不良。因此,恢復沖頭冷卻水管長度(距沖頭內壁15mm),并納入日常點檢項目,再把潤滑油用量降到3.5mL。
  2. 調整潤滑油的加注位置及供給方式將原來的料筒底部加注潤滑油改為沖頭頂部加注。潤滑油借助慣性順流至整個沖頭表面,潤滑面積加大,便于燃燒。改善后的滴注位置見。
  3. 調整沖頭潤滑油供給方式雖然沖頭頂部滴注潤滑方式有較好的效果,但擴散不好,潤滑面積不夠,燃燒不完全。采用噴射可以在沖頭表面形成霧化的油膜,擴散面積大,更利于燃燒,具有更好的潤滑效果。經改善后,澆口斷面比原來干凈了很多,夾渣下降了將近90%,也沒有出現斷料餅現象。

4、硬層夾渣的解決措施:

調整壓射延時

Al液注入到料筒后會在其接觸面形成冷硬層,接觸時間越長,產生的冷硬層就越多。因此,縮短壓射延時,即縮短Al液與低溫料筒接觸時間是減少冷硬層的一個行之有效的方法。具體操作是將壓射延時由原來的2.5s調整為0.5s。
調整湯勺退回待機時間
現場調查發現,由于操作者熟練程度參差不齊,導致鑄造CT存在差異。若采用完全統一的工藝參數就會導致細節失誤。如湯勺退回待機時間都設定為20s,對于不熟練工人來說,由于動作較慢,合模完畢時湯勺已經舀湯完成后在料筒上方等待了6s以上。根據操作者的熟練程度,靈活調整湯勺退回時間,湯勺在料筒上方等待時間控制在1s以內。并且,把湯勺退回待機時間納入領工日常巡視項目,確保現場執行力。

過濾湯勺的應用

傳統的湯勺在舀湯時不可避免的會舀入一些氧化層。采用過濾湯勺式樣在舀Al液時可以有效避免氧化物被舀入,Al液的純凈度大大提高了。

現有潤滑油供給方式存在3個問題:

  • .潤滑油滴注在料筒底部很容易被澆注的Al液包裹而形成渣滓;
  • .潤滑油聚集在一塊,短時間內無法完全燃燒,易被Al液包裹;
  • .沖頭頂部潤滑效果不好,易導致不均勻磨損。此外,沖頭油的用量也存在偏多的現象

規范Al液除渣除氣作業要求
新舊爐料、除渣劑、除氣劑和熔煉工具必須烘干;熔煉溫度控制在750℃以下,避免Al液溶解過多的氫氣;Al液轉運之前應在轉運包中進行旋轉脫氣和二次除渣處理,然后靜置2h以上再對Al液應進行二次除氣處理。這樣提高Al液純凈度,減少Al液冷硬層。

氧化夾渣的防范措施:

 
1.爐料應經過吹砂,回爐料的使用量適當降低;
2.改進澆注系統設計,提高其擋渣能力。
3.采用適當的熔劑去渣。
4.澆注時應當平穩并應注意擋渣。
5.精煉后澆注前合金液應靜置時間。
6.控制回爐比例。
7.對合金液精煉除渣、除氣。
8.清理模具型腔,降低保溫溫度和減少保溫時間。
9.熔爐要定期全面清理,清除底部沉積的“淤泥”,也就是比重較重的氧化物雜質
10.還有料溫的控制,熔煉及澆注料溫太低,容易析出初晶硅,形成硬質點
11.采取傾斜澆注系統,使液流平穩,不產生二次氧化
12.設計的澆注系統必須有穩流、緩沖、撇渣能力。
 

在熔煉的過程中,有效的控制有色合金液“一次氧化夾渣”的形成,在鑄件工藝設計時,通過優化鑄件澆注系統,在合金液澆注到鑄型型腔中,防止“二次氧化夾渣”的形成。



 

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