液态模锻件缺陷的特点、成因及对策-九游会登录

2024-03-05 08:48:07

1、模腔填充不满

制件棱角处未充满,甚至不成形,头呈光滑圆弧状。产生的原因有:

1)模温和浇注温度低,挤压力不足或加压太迟,液态金属加压前已凝固成厚壳,随后加压无法使其变形,以填充棱角处; 

2) 涂料涂敷不均匀,或棱角处涂料积聚太多,阻碍了金属的充填: 

3)模膛边角尺寸不合理,不易填充。 

防止对策:

1)适当提高模具预热温度和挤压力; 

2) 尽快施压: 

3)改进模膛设计,便于金属流动: 

4) 涂料采用喷涂,切忌堆积。 

2高向尺寸偏差

产生原因是,定量浇注不准确,浇注的液态金属过量或量不足,产生高向尺寸超差或不足缺陷。所以最好采用定量勺,或在浇法勺、凹模内做好标记,尽可能控制浇注液态金属的量;有时在凹模上开条溢流槽,当模具闭合时,将多余的金属液挤出,从而达到定量,保证制件的高度尺寸。

3精度差

产生原因是模膛设计不合理或加工装配不好,不能保证制件的形状和尺寸;组成模膛的零件被磨损,变形或活动零件未恢复原位。

其改进措施:正确设计和制造模具,保证试模后的制件与设计的一致性;加强生产过程中制件精度检查,一旦超差,即对模具进行修复或更换。

4、冷隔

冷隔的外观特征是在制件表面有不规则的明显下陷线形纹路(有穿透的和不穿透的两种),形状细小而狭长,在外力作用下有发展趋势。 

其形成原因: 

1)多浇包多点同时浇注,使两股金属流对接,但未完全熔合面又无夹杂存在其间,两层金属结合极弱; 

2)多浇包顺序浇注,前后两包断流时间太长; 

3) 模具温度低。 

改进措施:

1)适当提高模温和挤压力; 

2)多泡按序浇注时,两泡间避免断流。 

5、挤压冷隔

金属液在模膛中停留较长时间才合模施压,而且金属液上挤充模,使这部分金属与原浇注液面之间形成一圈冷隔。模膛中金属表面有一层较厚的氧化皮,挤压成形后,外圈的氧化皮基本上仍在原来位置,导致这一部位的金属与金属间没有熔合,即出现冷隔。 

挤压冷隔形成,与制件成形方法相关。即凸式冲头加压中,这种冷隔在所难免。其防止措施:提高模温和浇注温度;工艺节拍许可时,尽量缩短加压前停留时间,选择不易氧化的合金等。这些措施,只能降低冷隔的危害程度,但无法根本消除,倘若不许可存在,只能改变成形方法: 

1) 设计模具时,将制件位置倒过来,以便用平冲头加压代替凸式冲头加压; 

2) 采用先合模、挤入液态金属,紧接着施压。 

6、表面起泡

制件表皮下被压扁的气孔,在制件脱模或热处理加热时,因热胀将表面鼓起气泡。产生原因有: 

1)凹模中未燃尽、未挥发的涂料过多,或模膛排气不好,使浇注中产生气体浸入液态金属内部; 

2)挤压速度过快,使液态金属填充模膛时产生涡流而卷入大量气体; 

3)液态金属含气体量太多,加压前析出的气泡来不及逸出,被压扁在表皮下。 

改进措施:

1)适当提高模温,并采用喷涂方法,使涂料在浇注前已干固; 

2)施压要慢而平稳; 

3)注重液态金属除气操作; 

4)模具设计应考虑排气措施。 

7、表面夹渣

表面夹渣是在液态模锻过程中,部分涂料或氧化皮被挤入制件表层,在淬火时呈现皱皮或氧化渣麻点。产生原因有: 

1)涂料过多或未干固就进行浇注,使涂料带入液态金属中,有的还与金属液发生作用形成化合物夹杂。例如,高锡青铜制的“硬质点”就是这样: 

2)冲头加压时,使已自由凝固的结晶硬壳发生大的皱褶变形,将涂料、氧化皮等挤入制件表层中。 

防止对策:

1)适当提高模温,涂料必须喷涂均匀、干固; 

2)加压前停留时间尽量短,保证加压时已凝固层不太厚且温度高,不易发生大的皱褶变形。 

8、表面粘焊与粒状溢出物

制件脱模时,在模芯表层留有 一层粘焊物,并使制件内表面粗糙,严重时在制件内孔表面有许多豆粒状金属粒溢出,其最大直径可达 2mm。 

产生原因是:浇注温度和模温过高,保压时间又不足,制件未凝固即开模取件。由于制件表层下未凝固金属液被吸出,轻者粘焊于模芯表面,严重时形成粒状物溢出,并分布于制件内表面。 

防止对策:保压时间应足够,即制件凝固结束后才允许脱模。 

9、塌陷

挤压过程中卷入的空气及从金属液中析出的气体造成的反压,有可能使制件的细小之处产生塌陷。防止的对策有: 

1) 加大模子与冲头的间隙,改善通气状态; 

2) 少涂些润滑剂,多了会堵塞通气孔; 

3)发现制件有塌陷,可在模具相应部位增加通气孔的数目: 

4)采用组合式模具。 

10、擦伤

制件表面沿出模方向拉伤痕迹称为擦伤。产生原因有: 

1)模具的脱模斜度太小,模膛表面粗糙或表面有伤残等,使制件脱模困难造成擦伤; 

2)浇注温度和模温过高、涂料不足或浇注时金属液流对模膛冲刷作用剧烈,造成金属与模膛粘焊,脱模时将制件擦伤、甚至撕裂。 

预防对策有:

1) 在固定部位擦伤时,要修复模具、修正脱模斜度,打光压痕:

2)擦伤无一定部位时,在擦伤部分相应的模具上增敷涂料;

3)对于因粘模造成的擦伤,采用降低浇注温度,控制模温,调整涂料品种和涂敷方法,修复易粘焊模膛部位。

11、气孔

金属在熔融状态时能溶解大量气体。在冷凝过程中由于溶解度随温度降低而急剧减小,致使气体从液态金属中释放出来。若此时尚未凝固的金属液被已凝固壳包围,逸出的气体无法排除,就包在金属中,形成一个个气孔。它具有光滑的表面,形状规则成圆形或椭圆形。 

形成原因:

1)由于炉料不干净或熔炼温度过高,使金属液含有大量的气体,在随后的结晶凝固中来不及浮至液面逸出,产生析出性气孔。气孔壁具有光亮的金属光泽; 

2) 挤压速度过快,液态金属充模流动时产生涡流而卷入大量气体,形成侵蚀性气孔。由于金属在高温时与空气中氧作用而发生氧化,致使气孔壁呈灰褐色或暗色; 

3)由于模温低、涂料积聚,致使浇注前涂料未干固。与金属液发生化学反应,形成反应性气孔; 

4)浇注至开始加压的时间间隔太长,由于液态金属表而结壳或粘度增加,使液态金属因冷却析出的气泡不能顺利逸出,在随后加压中,被保留或压扁在制件中;

5)压力能使气体在金属中溶解度增加。压力不足,无法抑制气泡形成,而使气孔形成机率增加。 

防止对策:

1)使用干燥而洁净炉料,不使合金过烧,并很好除气; 

2)涂料涂敷薄而均匀,严禁积聚;提高模温,保证浇注前涂料干固; 

3) 选取足以阻止气孔形成的比压值,并尽量缩短加压前停留时间。 

12、缩孔和缩松

缩孔和缩松是金属在凝固时体积收缩,而外壳又已经凝固得不到补缩所产生的。孔洞大的叫缩孔;细小分散的叫缩松。凡是液相与固相温差大的金属,产生缩松可能性大,对于共晶合金是在一定温度下结晶,易产生集中缩孔。区别缩孔与气孔,看孔的内壁光整与否。气孔内有气体存在,所以孔壁光滑圆整;缩孔因得不到补缩,孔壁被拉成不平的皱皮,而且集中在最后凝固部位。它们往往和气孔混合在一起。 

产生原因有:

1)施加压力低,未能保证金属液始终在压力下结晶凝固,直至过程的结束; 

2)浇注至开始加压的时间间隔太长,使液态金属与模接触面自由结壳太厚,减弱了 冲头的加压效果;

3)保压时间短,金属未完全凝固即卸压,使随后凝固部位得不到压力补缩; 

4)浇注温度过低或过高,降低了对制件的压力补缩效果; 

5)制件壁厚相差过大,挤压时冲头被凝固早的薄壁部位所支撑,使厚壁的热节部位得不到压力补缩; 

6)制件热节处离加压冲头过远,由于存在“压力损失”,面降低对该部位的加压效果。 

改进措施:

1)提高比压,选取合适的保压时间; 

2)降低浇注温度,使之刚刚高于合金的液相线温度,以减小厚壁部位金属液的过热程度; 

3)模具上与制件厚壁部位相对应区域,设法予以激冷,厚壁部位应离施压端最近; 

4)将冲头设计成可相互运动两部分,以便对不同凝固部位,施以不同压力: 

5)对制件重新设计,使其截面比较均匀。 

13、夹渣和夹杂

由于液态模锻条件下,无排渣和集渣冒口。如果金属液质量不高,含渣过多,浇注前渣的清除又不彻底,这时,在液态模锻过程中,渣有可能上浮到制件顶端,施压后就残留在制件表面内,就形成表面夹渣。如果渣来不及上浮,就已经合模和施压,结果渣必裹在制件内,成为内部夹渣。其外观特征是在制件上有不规则明或暗孔,孔内被熔渣充塞。与夹渣并存的,还有氧化夹杂。铝合金熔炼时生成 al2o3、mgo这类固态氧化物,其密度与铝液很相近,它们会以悬浮状态保留在合金液中。凡进入模子的氧化夹杂肯定会留在制件中。其外观表现为在金属基体上有较硬的细小质点或块状物。形成原因有: 

1)由于炉料不干燥、不洁净,致使合金液一开始就有夹杂; 

2)熔化、保温、精炼或变质过程中,金属液被炉气污染,形成炉渣或氧化物夹杂; 

3)液态金属在其运输、浇注过程中,因操作不当而带入氧化皮、炉渣和炉衬等杂物; 

4)坩埚 、浇包及其它工具上带来的夹杂。 

14、挤压偏析

液态模锻的凝固速度快,故微观偏析比其它铸造方法要轻些,但是,凹陷较深的零件在液态模锻时,容易产生一种独特的宏观偏析——挤压偏析。液态金属浇入模膛后,首先在模壁处成核,长大,结成硬壳。随着已凝固层不断由模膛壁向前推进,与之相邻接的液相中的溶质元素越来越富集,一旦合模加压,这部分液体就会挤至制件的边缘部位。偏析部位溶质元素含量高,低熔点相也多。从钢平法兰液态模锻件宏观组织观察中得出,周边有一深深痕纹,就是证明。压力愈大,钢液质量愈低,这条痕纹愈明显。模温愈低,加压前停留时间愈长,痕纹离外壁距离愈大。控制挤压偏析的措施: 

1) 先合模,再将金属液经由浇口注入,然后加压,缩短了金属液在施压前模具中停留时间; 

2)提高模具温度,以减轻合模前合金凝固的程度及溶质元素的富集现象。 

15、异常偏析

分配系数 k0<1 的溶质元素在合金凝固时,由于选择结晶结果,此元素在先凝固的制件表层浓度总是低于制件心部,出现正偏析。液态模锻往往促使正偏析的产生,出现所谓“液态模锻异常偏析”,即在普通铸造方法不易出现的严重正偏析。对于某些结晶温度间隔宽的合金、如锡青铜、铅青铜、al-cu4%和 al-si2.5%等合金,和合金中偏析系数大的溶质元素,当合金浇注温度过高,温度梯度太大,外周呈现发达的柱状晶时,这种倾向尤甚。对于共晶的 al-si 合金和al-mg5%~10%合金,这种倾向不明显。 

“异常偏析”形成机理,某些研究者认为,这是制件在结晶过程中,树枝晶轴间未凝固的溶质元素富集的液态金属,在外部压力作用下,从树枝晶轴间挤出,排挤到最后凝固区,加压方向和凝固方向垂直, 易形成异常偏析。

防止对策为 :

1)降低浇注时液态金属的过热度,以便在接近液相线温度时进行施压: 

2)施压方向与凝固方向一致。 

16、枝晶偏析

液态模锻时,由于过程进行的速度很快,溶质来不及均匀扩散,有利于成分均匀,以获得无偏析制件,这是问题一方面。从另一方面,施压前凝固前沿已有溶质积聚,并在自然对流影响下,迅速扩散或沉积。一旦施压,这些低熔点溶质便挤入结晶前沿的枝晶中去,形成严重的枝晶偏析。虽然过程进行的很快,但选择结晶依然存在,熔点低的元素,在金属流动的带动下,也要作近程迁移,稍一积聚,就可能在压力作用下,挤入凝固前沿的枝晶间隙中去。周而复始,无论早期凝固,还是晚期凝固的组织,均不同程度存在枝晶偏析,钢质液态模锻中,碳的浓度沿原奥氏体晶界就偏高,因此,以后的组织转变就形成珠光体偏析。 

改进措施:

1)提高模具温度,降低金属浇注温度,以降低熔体的温度梯度; 

2)选取最佳的热处理工艺,是消除枝晶偏析切实可行措施。 

17、裂纹

制件的金属基体被破坏或裂开,形成细长的、不规则线形的缝隙,在外力作用下有进一步发展趋势,这种缺陷称裂纹,裂纹有热裂纹、冷裂纹和缩裂之分。热裂纹断面被强烈氧化呈暗灰色或黑色,无金属光泽,冷裂纹断面洁净,有金属光泽,缩裂是与缩孔、缩松并存的 一种内部缺陷,形成原因是:

1)制件厚薄过于不均,使截面急剧变化处冷却不均而产生内应力,将脆弱地方拉裂;

2)制件未凝固完毕就出模(保压时间不足),未凝固部位出现自由结晶凝固,不仅产生缩孔和缩松,而且产生缩裂;

3)由于金属芯子没有退让性,制件脱模也不能太迟,否则模芯将对制件收缩产生阻碍, 使制件承受拉应力,脆弱部位将被拉裂;

4)模温低,尤其模芯温度过低,压力太小或加压太迟,使制件得不到压力补缩;

5)合金含脆性杂质太多,或合金易氧化,降低了制件金属的热塑性或降低了抵抗高氧化能力。

改进措施:

1)重新设计制件,使其厚薄相差不要太大,并加大过渡的圆角半径; 

2)保证制件始终在压力下结晶凝固,有足够的保压时间; 

3)提高比压值,使制件一旦产生热裂,能产生塑性变形,进行愈合; 

4)降低浇注温度,减轻偏析现象; 

5)带有模芯的制件,需及时脱芯,且脱芯操作应平稳; 

6)提高合金质量,注意熔炼操作。 

免责声明:本文系网络转载,九游会登录的版权归原作者所有。但因转载众多,或无法确认真正原始作者,故仅标明转载来源,如标错来源,涉及作品九游会登录的版权问题,请与我们联系,我们将在第一时间协商九游会登录的版权问题或删除内容!

 


"));
网站地图