[一]、鑄件氣孔檢查
隨著汽車工業的發展和汽車輕量化的要求,鋁、鎂等合金壓鑄零件明顯增加,為壓鑄業進一步發展提供了廣闊前景。由于零件的輕量化需求,對合金材料性能、產品結構和過程設計和控制的要求加嚴格。
各汽車廠對壓鑄件的要求越來越嚴格,對壓鑄件孔隙率的要求,一般為5%~10%,對某些零件的要求甚至到了3%。針對壓鑄件缺陷的檢測方法和檢測位置,可以在壓鑄機選擇、模具設計和過程設計時,借助計算機模擬分析,進行試驗研究,采用軟件等進行優化。
壓鑄件氣孔、縮孔和渣孔缺陷發生在鑄件內部,產生缺陷的原因不盡相同。為了缺陷,識別缺陷種類并分析其原因尤為關鍵,而檢查零件的工具和方法將影響然后的判斷。以下,筆者只討論如何解決鋁、鎂合金壓鑄氣孔問題。
對于壓鋁鑄件氣孔檢查,須著重考慮幾個位置:①有限元分析較大應力位置;②零件模擬分析卷氣位置;③零件工作關鍵部位(如密封面等)。
一般壓鑄件可采用X光檢查;發現缺陷后,切開零件進一步檢查。在過程控制時,按ASTME505等級2控制,關鍵部位應按ASTME505等級1控制。
氣孔一般表面比較光滑,呈圓形或橢圓形,有時孤立存在,有時簇集在一起。圖1為壓鑄件氣孔表面。而縮孔和縮松形狀不規則,表面色暗而不光滑,在顯微鏡和電鏡下,可以發現缺陷位置存在枝晶結構。
有時氣孔和縮孔同時存在于同一個缺陷位置,要仔細觀察。壓鑄件的零件設計是壓鑄生產技術中的重要部分,設計時考慮以下問題:模具分型面的選擇、澆口的開設、頂桿位置的選擇、鑄件的收縮、鑄件的尺寸精度、鑄件內部缺陷的防范、鑄孔的有關要求、收縮變形的有關要求以及加工余量的大小等方面;
二、壓鑄件的設計原則是:1、正確選擇壓鑄件的材料,2、合理確定壓鑄件的尺寸精度;3、盡量使壁厚分布均勻;4、各轉角處增加工藝園角,避免尖角。
三、壓鑄件按使用要求可分為兩大類,一類承受較大載荷的零件或有較高相對運動速度的零件,檢查的項目有尺寸、表面質量、化學成分、力學性能(抗拉強度、伸長率、硬度);另一類為其它零件,檢查的項目有尺寸、表面質量及化學成分。
在設計壓鑄件時,還應該注意零件應滿足壓鑄的工藝要求。壓鑄的工藝性從分型面的位置、頂面推桿的位置、鑄孔的有關要求、收縮變形的有關要求以及加工余量的大小等方面考慮。合理確定壓鑄面的分型面,不但能簡化壓鑄型的結構,還能鑄件的質量。
[二]、鑄件殼型鑄造法
考慮到殼型鑄造法所生產的鋁鑄件有較高的尺寸精度、表面光潔,以及用作高壓鑄造的型芯時,在80MPa的壓力之下其變形量和收縮量較小,在鑄鋁的生產過程中,殼型(芯)的使用較為普遍但在對所有用于鑄鋁件生產的砂型、型芯作潰散性評價時,殼型覆膜砂的潰散性僅優于水玻璃砂,因而人們在改變其潰散性方面作了大量的研究工作。
和使用潰散性優良的鑄鋁件生產酚醛樹脂在殼型法中廣泛使用的酚醛樹脂由于其自身具有耐熱性好的特點,在其基礎上添加潰散劑是改變其潰散性的主要方法。雖然已有較多的實驗結果表明:添加金屬鹵化物、磷酸醋化物、熱塑性樹脂、碳酸鹽氫氧化物、過氧化物糖類、硫酸醋等潰散劑可以降低樹脂的熱分解溫度,添加金屬(如銅合金)粉末或金屬氧化物(如三氧化二鋁淞末在高溫下自身不會發生熱分解,卻能提高砂芯的熱傳導率,從而酚醛樹脂的熱分解,但現在已具有商業價值的潰散劑主要有3類:金屬鹵化椒碳酸鹽或酸鹽磷酸醋或磷酸鹽這些潰散劑也可用于改變水套芯等實心型芯的潰散性現在的工作仍然是降低采用潰散性的覆膜砂生產成本,以進一步推廣應用。國內某廠也試用在水溶性覆膜砂中添加食鹽以解決鋁制葉輪鑄造生產中既要求足夠的強度,又要求有良好的潰散性的問題,取得了令人滿意的結果。在工業生產鑄造件時,出現進行二次加工的情況不多。但是,為何要避免機械加工?原因是:壓鑄件達到外觀和尺寸的標準質量,設計時,可以給出寬松和表面質量的值,其實這是一個誤差,這是從成本上看。壓鑄件的表面致密無孔,機械性能較好,機械加工可能降低性能。機械加工后表面氣孔與空氣接觸,影響鑄造件的應用。
如果擔心要機械加工,那么可以提前把壓鑄件設計成便于加工和加工面積少,從而降低成本。還有選擇的加工步驟,盡量不要繁瑣,好一步到位。加工量多,對于壓鑄件的外面層是致密,但內部剛好相反,這樣做,也是減少破壞致密層的機率。
壓鑄件加工中的要求
一、壓鑄件的形狀結構要求:a、內部側凹;b、避免或減少抽芯部位;c、避免型芯交叉;合理的壓鑄件結構不僅能簡化壓鑄型的結構,降低制造成本,同時也改變鑄件質量,
二、壓鑄件設計的壁厚要求:壓鑄件壁厚度(通常稱壁厚)是壓鑄工藝中一個具有意義的因素,壁厚與整個工藝規范有著密切關系,如填充時間的計算、內澆口速度的選擇、凝固時間的計算、模具溫度梯度的分析、壓力(較終比壓)的作用、留模時間的長短、鑄件頂出溫度的高低及操作效率。