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提高翻砂浇铸铝铸件质量的方法解析

2019-09-21 13:10:00

近年来,针对翻砂浇铸铝铸件内部存在的孔洞问题,发展了多种压铸新技术,如真空压铸技术、半固态压铸和挤压铸造,从而生产出具有高强度、可热处理、可焊接、高致密度等特点的高性能翻砂浇铸铝铸件。压铸中的高压射速度会导致充型过程中金属液卷入大量气体,从而形成气孔缺陷,难于进行热处理,制约了压铸合金的力学性能。压铸过程中,液态金属在高压高速条件下填充型腔,液态金属流体易出现紊流现象导致在压铸过程中铸件易产生由气体和氧化膜卷入形成的孔洞缺陷,而孔洞对翻砂浇铸铝铸件的力学性能尤其是疲劳性能有着很大的影响。对压铸孔洞与力学性能之间的关系进行了许多。虽然真空压铸、充氧压铸等压铸技术可以减少孔洞的形成,但由于生产成本等原因,距离广泛应用仍有较长的时间,翻砂浇铸铝铸件中孔洞缺陷问题还将长期在实际生产中存在,现今有相当的科研工作者致力于铸件孔洞的。微观孔洞是铝合金铸件的主要缺陷之一,其对铸件的力学性能,尤其是疲劳性能有着重要的影响。

翻砂浇铸铝铸件的疲劳性能主要与其孔洞缺陷及微观组织特征相关。对于含有相当数量孔洞的铸件,其疲劳性能的分散性主要受孔洞的数量和尺寸影响。而对于含有较少孔洞的铸件,其疲劳行为主要受其孔洞以外的微观组织特征决定,如氧化膜、二相粒子、枝晶间距、晶粒大小等。

提高翻砂浇铸铝铸件质量的方法解析:

1、液态金属冷却结晶过程中要产生体积收缩,锭子或精铸件表面总是先凝固,故不可避免地在锭子或精铸件内部要形成缩孔。

2、为了保障质量,人们设计出相应的冒口,使缩孔集中于其中。缩孔小,铝铸件收得率高。

3、缩孔部位在加工前需要切掉,如缩孔过大,除成材率低外,还可能产生残余缩孔的缺陷。

4、残余缩孔是由于热加工过程中切头不够遣成的。工艺波动,会使缩孔在铝铸件延伸很深,切头率不好掌握,容易产生这样缺陷。

5、这一缺陷的恃征是:在横向酸浸试片的轴心部,呈不规则的空洞或裂缝,空洞或裂缝中往往残留着外来夹杂。

6、残余缩孔严重时,空洞较大,廼缑很深,甚歪能穿透横向试样。在缩孔方面,好的铝铸件组织要求不出现二次缩孔。

7、由子锭型设计或浇注工艺不当,钢锭上部已凝固而锭心未凝固,则当锭心钢液凝固时便会在钢锭部位也产生缩孔即二次缩孔。

8、显然,这对提高成材率是不利的当铸造电渣重熔或真空电弧重熔用自耗电时,对缩孔也需要很好控制,如缩管过深,会给重熔操作及重熔锭质量带来不利影响。

铸件中靠近表面的孔洞可以直接充当疲劳裂纹萌生的缺口,并且减少了疲劳裂纹的扩展时间。一般来说,铸件中的孔洞尺寸越大越靠近表面,应力集中就越强烈,疲劳裂纹容易萌生于这些部位。影响翻砂浇铸铝铸件疲劳性能主要的因素是孔洞缺陷(尺寸大小、形状和位置分布等),疲劳断裂试样90%以上都是在孔洞处萌生裂纹。通过对疲劳断口的sEM观察判定疲劳裂纹的萌生区域,再利用图像分析软件对疲劳源处的缺陷特征做定量处理,说明了临近表面处孔洞尺寸的增加会缩短疲劳寿命。翻砂浇铸铝铸件由于存在孔洞等铸造缺陷,不仅加速了疲劳裂纹的萌生,还减少了疲劳裂纹扩展的时间,导致翻砂浇铸铝铸件的疲劳寿命较短。有指出,疲劳性能和缺陷的尺寸大小直接相关。铸件的疲劳性能与缺陷的分布位置有关,取自板状铸件近表面且远离浇道口处的试样疲劳性能较好,相反板状铸件部位靠近浇道口处的试样疲劳性能较差,但翻砂浇铸铝铸件的疲劳性能和壁厚关系仍有待进一步。