压铸件裂纹的产生与消除.docx

压铸件裂纹的产生与消除上 海 交 通 大 学孙新明 摘要结合生产实践中遇到的裂纹缺陷 ,论述了压铸件裂纹形成机理及消除裂纹的措施 。认为控制材料的化学成分 ,在许可范围内尽量增大铸造圆角 ,减小壁厚差 ,合理分布模具中的温度场 ,改善模具排气状况 ,有利于防止裂纹的产生 。关键词 : 压铸压铸件裂纹中图分类号 :tg249. 2文献标识码 :a 文章编号 :1001 - 2449( 2003) 02 - 0045 - 02(2) 圆柱体与踏脚板平面交接处的圆角太小 ,几乎以尖角相交 ,导致该处应力集中严重 ,如图 2 所示 。(3) 该处起模斜度不够 ,铸件上有拉伤痕迹 ,在外 力作用下出现宏观开裂 。(4) 产品出模时 ,推出不平衡 ,导致铸件该部位受 外力过大 。(5) 原材料问题 ,不排除 al 液夹杂或力学性能未 达到要求 。1 . 3裂纹的消除明确了裂纹产生的原因后 ,采取了以下工艺措施 ,经过多次试验 ,最终使裂纹消除 。(1) 增大圆柱体与踏脚板平面交接处的圆角 ,这样 不但降低了应力集中 ,而且有利于铝液的充填 。(2) 将圆柱体加长一小段 ,如图 3 所示 ,并增加铸 造圆角 。这一小段伸长的圆柱体起到溢流槽作用 ,将铸 造缺陷转移到此处 。后道清整工序 ,将它打磨掉 。铸件中存在裂纹势必降低铸件的使用性能 ,特别是不易觉察的小裂纹更具危险性 。小裂纹在铸件使用过 程中 ,会不断扩展 ,严重时会形成“对穿”,造成零件完全 断裂 。汽车在行车途中 ,若某重要零部件 (如转向系统 、刹车系统) 发生断裂 ,极易造成车毁人亡的惨剧 。安全 件 (d 零件) 、关键零件都应在生产中引入裂纹检测 ,最 好采用全数检测 ,保证出厂零件的可靠性 。另外在铸件 生产 、清整 、转移过程中都要采取相应的措施减少裂纹 的产生 。转向器壳体和踏脚支架都是桑塔纳轿车中的关键零件 。下面针对踏脚支架裂纹 ( 主要是冷裂) 和转 向器壳体裂纹 (主要是热裂) 进行具体说明 。1踏脚支架“钥匙孔踏板”头部裂纹的消除1. 1 踏脚支架铸件及裂纹出现部位踏脚支架铸件形状如图 1 所示 ,由 alsi12cu 合金压 铸而成 。铸件结构复杂 ,壁厚较薄 ,成形困难 ,易变形 。1997 年某厂压铸车间生产的踏脚支架在“钥匙孔踏脚 板的头部”产生裂纹 ,且数量较大 ,有的在开模后有目测可见的裂纹 ,有的在后道打孔工序中开裂 ,开裂形态如 图 1 所示 。该部位裂纹以前就存在 ,但数量较少 ,但在 新模具刚投产 、原材料成分差异 、气候变化等因素的作 用下 ,裂纹开始大量出现 。图 2 铸造圆角太小导致应力集中图 3 加长段起溢流槽作用(3) 原小圆柱体架设有推杆 ,在将圆柱体加长后 ,保留推杆位置 ,但增加一个套筒 ,如图 4 所示 。这样在 该部位模具上留有空隙 ,便于排气 。(4) 适当增大起模斜度 ,将圆柱体直径放大 。减少 外力作用 。图 1 踏脚支架铸件实物及裂纹照片1. 2裂纹产生原因(1) 该部位位于模具深腔部位 ,且是铝液最后流到 的地方 ,表面冷隔严重 ,有时有浇不足现象 ,又无溢流排 气槽 ,故缺陷较集中 。实样解剖也证明该处有气缩孔存 在 。22 . 1转向器壳体裂纹的消除转向器壳体铸件及裂纹出现部位转向器壳体外形如图 5 所示 ,由 alsi12cu 合金压铸而成 。铸件形状复杂 ,壁厚较厚 ,铸件内部易产生缩松 孙新明 ,男 ,1972 年出生 ,硕士生 ,上海交通大学机械与动力工程学院 ,上海市华山路 1954 号 (200030) ,电话 :021 - 62064945收稿日期 :2002 - 10 - 3145特种铸造及有色合金2003 年第 2 期3结语对压铸件中产生的裂纹 ( 冷裂 、热裂) ,可以从以下几方面采取措施 。(1) 在铸件结构中有转折和拐角处应有铸造圆角 。 设计 、制作模具时 ,应在图纸允许的范围内尽量增大铸 造圆角 。(2) 模具中温度场的分布要合理 ,通常采用模温控 制系统调节模具的温度场分布 。裂纹出现于铸件热节 附近时 ,可考虑采用局部冷却的方式 。(3) 改变铸件结构 ,消除铸件薄弱部位 ,尽量减小 壁厚差 ,减少截面突变 。(4) 对于薄壁深腔件 ,改善模具排气状况 ,提高铝 液充填性能 。(5) 如铸件出模后表面有明显的拉伤痕迹 (甚至铸 件变形) ,则应增大铸件的起模斜度或涂刷防粘蜡 。(6) 原材料的变化对铸件的影响很明显 。熔炼中 要严格按操作规程操作 ,控制化学成分的变化 。进行合金精炼 、变质和晶粒细化处理有利于消除裂纹缺陷2 。参 考 文 献图 4 增加模具透气性和缩孔 。该零件属于安全件 (d 零件) ,是桑塔纳轿车转 向系统中的主要组成部分 ,若产品在使用过程中发生断 裂 ,将导致轿车转向失灵 ,引发安全事故 。该产品每件 都要经过 x 光探伤 (内部质量) 和荧光探伤 ( 表面裂纹) 的检测 ,检测合格方能出厂 。12李庆春. 铸件成形理论基础. 北京 :机械工业出版社 ,1987 .陆文华 ,李隆胜 ,黄良余. 铸造合金及其熔炼. 北京 : 机械工业出版社 ,1997 .(编辑 :袁振国)图 5 转向器壳体及裂纹部位照片某厂生产的转向器壳体铸件在进行荧光探伤时出 现大量裂纹 ,几副模具生产的铸件裂纹出现在相同的部 位 。裂纹出现部位大致如图 5 中圆圈所示 。裂纹较深 、 长短不一 ,用手工打磨的方法不能彻底清除 。最严重时 一天有 50 %的产品因裂纹缺陷被判为废品 , 导致无法 及时供货 。2. 2裂纹产生原因采集大量裂纹样本 , 在扫描电镜下观察其微观组 织 。在高倍显微镜下可以发现有较大的裂缝弯曲纵横 , 穿插其间 ,这些裂缝沿晶界产生和发展 ,显然是在铸件 成形之际产生的 ,属于热裂类型 。从裂纹出现的部位分 析 ,裂纹出现在铸件转弯处 、截面厚度突变处 、局部热节 附近等 ,这些都符合热裂的特点和产生机理1 。2. 3消除裂纹采取的工艺措施(1) 在模具上将铸件出现裂纹的部位增大铸造圆 角 。(2) 设计了一套水冷系统 ,安装在裂纹环绕的大型芯内 ,加强该部位的散热 ,改善温度场的分布 。(3) 严格控制原材料熔化工序 、降低浇注温度 、缓 和机床抽芯和开模动作 。采取上述措施后 ,裂纹大幅度减少 。经两个月的连 续生产 ,裂纹基本消除 ,质量稳定 ,取得较好的效果 。46杭州学林科技开发服务部铸造研究室 杭州余杭亚太化工有限公司 杭州富阳江南轻工包装机械厂 提供铸造专业咨询资料和消失模模料 ( epmma) 及发泡制模工艺设备(1) 需咨询资料联系方式联系地址 :杭州市文二路 60 号 235 室 邮编 :310012 联系人 :章舟工程师 电话 :0571 - 88062120开户银行 :建行杭州高新开发区支行 单位名称 :杭州市西湖区学林科技开发服务部 帐号 :3306167352613759(2) 需消失模模料联系方式 联系人 :唐锁云高级工程师电话 :0571 - 86381759 86378988手机 (0) 1306572739(3) 需发泡制备设备联系方式联系人 :吕清波厂长 电话 :0571 - 63251582手机 : (0)hanggui ren zhongming deng kang luo hongbo leizuo sheng (shanghai university , shanghai , china) 2003(2) :2931abstract gas film soft contacted continuous casting has been in2 vestigated based on both experiment and theoretical calculation. it is founded that continuity and stability of gas film has great effects on the billet quality. the gas backpressure increased with the in2 crease in the gas volume and decreased with the increase in draw2 ing speed , which provided important experimental base for further improving technology and design of crystallizer in continuous cast2 ing.key words : continuous casting , gas film , soft contactresearch on effects of reinforcement coating on the wetta2 bility of al/ ceramic interface yu zhiqiang wu gaohui sun dongli (harbin institute of technology , harbin , china) 2003(2) :3234abstract reinforcement coating is one of the most effective meth2 ods to enhance wettability of metal/ ceramic interface home and aboard. present research status of effects of the coating on the wet2 tability of al/ sic and al/ al2o3 interfaces was surveyed. the ef2 fects of metallic coating and ceramic coating on the wettability of al/ sic and al/ al2o3 interface were emphasized. . the problems presented in research and developing tendency were approachedkey words : reinforcement coatings , wettability , aluminummatrix compositesdomestic status of unidirectional solidif ication developmentzhou zhenping li rongde (shenyang university of technology , shenyang , china) 2003(2) :3538abstract developing survey of traditional unidirectional solidifica2 tion was reviewed and its shortcomings were presented. develop2 ment of novel technologies in unidirectional solidification was intro2 duced at home. latest progress in unidirectional solidification re2 search was surveyed at home under the conditions of electric field , natural and forced convections , varying growth rate and melt super2 heating. the developing tendency of unidirectional solidificationwas predicted.si , ca , sr , ag , on the properties of mg alloy , especially on itsheat resistance , was introduced. some approaches to improving properties of mg alloy at elevated temperature were surveyed. and properties of various types of heat resistance mg alloy were ana2 lyzed. it was concluded that the main developing tendency for heat resistance of mg alloy was involved in disperse precipitation of mg2re compound with high melting point .key words : heat resistance mg alloy , high temperaturebehaviors , creep resistancegeneral mould design for testing sample in the semi2solidrheoforming zhang lizhongdu yunhuizhang peng xingshuming( northern jiaotonguniversity , beijing , china )heshuhua liu jinxiang jiao zhongsheng (shijiazhuang rollingstock works , shijiangzhuang , china) 2003(2) :4244abstract aimed to the defects of liquid phase segregation , microp2 orosity , misrun and dross revealed in semi2solid rheoforming , the size and structure of chamber , billet , gate2runner , bob and gas re2 lease system were optimized and studied in detail . based on men2 tioned above study , a set of general mould for testing sample in se2 mi2solid rheoforming was designed. the mould can be used for various conventional alloy testing samples in semi2solid rheoform2 ing , including tensile , impact , fatigue , fracture2toughness , abra2 sive2wear behaviors. sound casting yield with allowance less than 3mm ,tolerance it9 and roughness less than 6. 3m ra value in themould in squeezing casting can reach over 98 %. it is indicated that the machined sample manufactured in the mould can actually reflect the features of products in semi2solid rheoforming.key words : semi2solid , rheoforming , property testing ,mouldformation and elimination of crack in die casting sun xin2ming (shanghai jiaotong university , shanghai , china) 2003 (2) :4546abstract formation mechanism of the crack and its preventive methods in die casting were studied. it is found that formation of the crack can be prevented effectively by controlling chemical com2 position of the materials , increasing casting round and reducing difference of wall thickness in possibly permitted range , properly distributing temperature field and improving v