压铸零件精密成型过程中缺陷及对策研究.doc

压铸零件精密成型过程中缺陷及对策研究压铸零件在精密成型的生产过程中，往往会出现尺寸精度低，填充不足，气孔，夹杂，冷隔，流痕及裂纹等等缺陷，严重影响零件的精形化，造成用户的不满，因此我们在精密成型过程中，分析掌握和控制缺陷产生的原因和对策，将对获得精密压铸件是非常重要的。在压铸生产中，压铸件缺陷的产生，原因是各种各样的，如压铸件性能的稳定性，模具结构的合理性，压铸工艺参数的选用，合金熔炼工艺，铸料的选用，操作和生管理等等有关。因此在生产过程中，必须对铸件缺陷作出正确的判断，分析产生原因，提出相应的改进措施，才能保证铸件质量的优越性。现将常见的压铸件缺陷的特征、主要产生原因以及采用的措施分解：1. 流痕也叫条纹在压铸表面上用手感觉得出局部下陷的光滑纹路，其流向和金属流的方向一致。其产生的主要原因是两股金属流充满型腔时不同步而留下的痕迹，模具温度偏低如铝合金模温低于180C，也会产生这类缺陷；也可能是因填充速度太快，涂料用量过多等等。排除这类缺陷的措施是调整内浇口截面积或位置，提高模温，增大溢流槽，适当降低填充速度，改变金属液填充型腔的流态，使用涂料进应喷涂均匀一些，薄一些。2. 冷隔也叫冷接温度较低的金属流互相对接而未能溶合，因此出现缝隙，呈不规则的缝形，有穿透的和不穿透的两种，在外力作用下，有发展趋势。其中的主要原因是由于浇注温度和模具温度及比压，填充速度偏低，合金成份不符合标准，流动性差，浇口不合理，流程太长，排气不良等。避免方法可适当提高浇注温度和模具温度及比压，填充速度，调整合金成分，提高其流动性，改进浇注系统，提高压射速度，改善排气条件。3. 擦伤也叫拉伤、拉痕、粘模伤痕铸件表面有拉伤痕迹，严重时成为拉伤面，其主要原因是由于模具斜度小，金属粘附，或型芯，型壁有压伤痕，铸件顶出时偏斜，或型芯轴线偏斜，型腔粗糙，涂料没有喷涂到，铝合金中含铁量偏低。措施是修正模具，保证制造斜度，打光压痕，合理设计浇注系统，适当降低填充速度，防止漏喷涂料，将合金中含铁量提高到0.60.8%4. 凹陷也叫凹缩，缩陷，憋气，塌边铸件平滑表面上出现呈自然冷却状态的凹瘪部分，其产生的主要原因是由于铸件结构设计不合理，在薄厚突变部分，产生热节，内浇口截面积太小，比压低，模温高。因此建议客户改善铸件结构，使厚薄连接处缓和地过渡，以消除热节，适当加大内浇口截面积，增大压射力，调整模具热平衡。5. 气泡又叫鼓泡铸件表皮下面被聚集的气体鼓胀起来所形成的泡。形成的主要原因是由于填充速度太快，金属液卷入的气体过多，涂料用量过多，发气量大，浇注前又未燃尽，排气又不畅，使挥发的气体包在里面，合金温度和模温过高及开模过早，也会形成气泡。排除的主要原因方法是降低压射速度，避免产生涡流包气，使用发气量小些的涂料，且要均匀喷涂，待燃尽后再合模，清理和增设溢槽，使气体通畅，调整模温和合金温度，适当增加留模时间。6. 气孔又叫气眼气体卷入压铸件内部形成的形状较为规则，表面较为光滑的孔洞，形成的主要原因是包卷气体所形成。浇口位置选择和导流形状不当，使金属液进入型腔时产生正面撞击和产生涡流，同时浇道形状设计也不好，内浇口速度又太快，产生涡流，排气不畅，型腔太深，涂料过多等。排除方法：选择在利于型腔内气体排除的浇口位置和导流形状，不使金属液先封闭分型面上的排溢系统选用直浇道喷嘴截面积应比内浇口面积大一些；增大内浇口厚度，降低填充速度型腔最后填充部位处开溢流槽和排气道，避免气体被金属流封住，以便排气通畅；模具开腔太深时应开设排气塞或采用镶拼形状，以增加排气。7. 缩孔又叫缩眼或缩空压铸件在冷凝过程中，由于内部补偿不足所造成的形状不规则，表面较粗糙的孔洞。其产生原因及解决方法：1,溢流槽容量不够，溢流口在薄，应加大溢流槽容量和增厚溢流口；2,适当降低合金浇铸温度和提高比压；3,压室充满度太小，最终补偿起不到作用，所以要提高压室充满度，采用定量浇注，适当改善浇注系统。8. 花纹铸件表面呈现的光滑条纹，肉眼可见，但用手感觉不出，其颜色不同于金属条纹，可用0砂布稍擦一下即可去除。其产生的主要原因是填充速度太快，涂料用量太多，模温偏低，排除时只要将模温提高一些，涂料要用得均匀些，不要太厚，同时降低压射速度。9. 裂纹包括裂纹萌生处金属被氧化的热裂纹和未被氧化的冷却裂纹两种，其特征是铸件基本上开裂或断开形成细纹的缝隙，可分穿透和未穿透两种。这种裂纹有发展趋势，形成裂纹的主要原因是铸件结构不合理，收缩受到阻碍，铸件圆角太小，抽芯及顶出装置在工作时发生偏斜，受力不均，模具温度低，开模及抽芯时间太迟。改正的方法是建议铸件减少壁厚度，减少应力集中，提高模温及修正模具结构，缩短开模及抽芯时间，如果再不行，就考虑更换合金牌号，控制有害杂质。10. 欠铸又叫铸不足，轮廓不清，边角残缺主要是金属液未充满型腔。其原因：1.合金流动不良。金属液含气量高，氧化严重，影响流动性下降；合金浇注温度及模温过低，内浇口速度过低，压室充满太小，铸件壁太薄或厚薄不均；氮气压力不足等。要增加流动性应采用正确的熔炼工艺，排除气体及非金属夹杂物。适当提高浇注温度和模温及压射速度。补充蓄压器的氮气，增加有效压力。改进铸件结构，厚薄均匀。2.浇注系统不良。浇口位置，导流方式，内浇口股数选择不当，截面积太小。要正确选择浇口位置和导流方式，对形状复杂的铸件及大型铸件应采用多股浇口为利。同时要增加内浇口的截面积和提高压射速度。3.排气条件不良，涂料过多，未被烘干燃尽，模温过高，型腔内气体压力较高，造成气体不易排出。可以增设溢流槽和排气道，深凹型腔处，可以设通气塞。涂料尽量用得均匀些，薄些，吹干燃尽后再合模，将模具温度降低做到工作温度。11. 引痕又叫推杆印痕，镶块或活动块并接印痕主要是由于模具型腔磕碰及推杆，镶块，活动块等零件所留的凸或凹的痕迹。其原因是由于推杆调整不齐或端部磨损，推杆面积太小，模具型腔，滑拼接部分和其活动部分配合不好。排除办法是将推杆调整到正确位置，加大推杆面积或增加个数，坚固镶块或其它活动部分，消除不应有的凹凸部分。12. 网状毛刺又叫网状痕迹，龟裂毛刺这是由于模具型腔表面产生热疲劳而形成的镶休表面上的网状凸起痕迹和金属刺。模具预热不够，合金浇注温度过高，造成模具冷热温差太大，模具型腔表面太粗糙金属流速过高且正面冲刷型壁。在压铸前，模具必须预热到工作温度范围，降低合金浇注温度，镶块定期退火，消除应力，降低模具型腔表面粗糙度，正确设计系统，在满足成型良好的条件，尽可能采用较小的压射速度。13. 有色斑点也叫油斑，黑色斑点铸件表面上呈现的不同于基体金属的斑点，一般由涂料碳化物形成，其主要原因是由于涂料中含石墨过多，或涂料不纯或用量过多。排除办法是减少涂料中的石墨含量或选用无石墨水基涂料，喷涂时应均匀些，薄些，不能堆积在一起，要用压缩空气吹散。14. 麻面铸件在充型过程中由于模温或金属液温度太低，在近似于欠压条件下铸件表面区域形成细小麻点。主要是在填充时，金属分散成密封液滴，高速撞击型壁，内浇口厚度太小，这种状况时，应正确设计浇注系统，避免金属液体产生喷溅，改善排气条件，避免液流卷入过多气体，降低内浇口进度并提高模温，还可能适当调整内浇口厚度15. 飞边也叫披锋铸件边缘上出现的金属薄片。其主要原因及改进措施如下：1. 压射前压铸机的合型力调整不佳，应检查合型力和增压情况，调查压射增压机构，使压射增压峰值降低；2. 模具镶块及滑块损坏，闭锁组件失效，应检查其损坏程度并调整之，确保闭锁组件起到作用；3. 模具镶块及滑块磨损是，应检查磨损情况并修复；4. 模具强度不够，造成变形，应正确计算模具强度；5. 分型面上杂物未清理干净，在合型前一定要清理干净；6. 铸件投影面积计算不正确，超过了合型力，应正确计算调整合型力；7. 压射速度过高，形成压力冲击峰过高，所以要适当调整压射速度。16. 分层也叫隔皮在铸件局部位置上呈有明显的金属层次。这是由于模具风度不够，在金属液填充过程中模板产生抖动；压室冲头与压室配合不好，在压铸过程中前进速度不平衡；浇注系统设计不当。应坚固模具部件，加强模具刚性，保证压射冲头和压射室配合良好，合理设计内浇口。17. 疏松铸件表面上呈松散不紧实的宏组织。形成的主要原因是模温和浇注温度及比压低，涂料过多。可以适当提高模温，浇注温度及比压。应用涂料时应薄而均匀。18. 错边也叫错缝，对螺纹叫错扣。铸件的一部分与另一部分在分型面上错开，发生相对位移。这是因模具镶块位移，导向件磨损。应加以坚固，更换导柱导套，修正镶块，消除误差。19. 变形也叫扭曲、翅曲。铸件几何形状与设计要求不符的整体变形。其产生是由于铸件结构设计不良，引起不均匀的收缩，开模较早，铸件刚性不足，铸件斜度太小，推杆位置布置不当，或取铸件时操作不当，堆放不合理或去除浇口方法不当等等，排除的方法是改进铸件结构，使壁厚均匀，调整开模时间放大斜度，取铸件时应小心轻取轻放，堆放在专用的箱子里，应改善去除浇口的方法，以不至影响变形。20. 碰伤这是因铸件表面碰击造成的伤痕。产生原因主要是人为所致，如浇口，清理，校正和搬迁过程中小心碰伤的，加以注意或采用专用存放输送箱即可。21. 硬质点也叫氧化夹杂、夹渣。硬质点的特征是铸件基体内存在有硬度高于金属基体的细小质点或块状物，使加工困难，刀具磨损严重，即使加工后，铸件上也显示出不同亮度的硬质点。造成硬质点的主要原因是：1. 合金中混入或析出比基体金属硬的金属或非金属物质。台ALO3及游离硅等。ALO3的形成是铝合金末精练好，或在浇注时混入了氧化物，因此在合金熔炼时，要减少不必要的搅动和过热，保持合金熔液的清洁，如铝合金较长时间在炉内保温时，应精炼去气。2. 由铝、铁、锰、硅组成的复杂化合物，主要是MnAL3，在熔炼温度较低处形成，然后以MnAL3为核心，使Fe析出，又有硅等参加反应，形成复杂化合物，因此在熔炼时不使其偏析产生，用干燥的精炼剂精炼。3. 游离硅是因硅铝合金含量较高，在半液态浇注时，出现了游离硅，因此在铝合金中，如含铜、铁量多时，硅含量应降低到10.5%以下，适当提高浇注温度，避免游离析出。22. 脆性铸件基体金属晶粒过于粗大或过细，使铸件易断裂或碰碎。产生原因是含金溶液过热或保温时间过长，激烈的过冷，结晶过细，铝合金中杂质锌铁含量太多，含铜量超出规定范围。其排除措施，可不让其合金过热，避免长时间保温，提高模具温度，降低浇注温度，控制合金化学成分，保持熔炉涂料层完整良好。23. 渗漏压铸件经试压，产生漏水，漏气或渗水。其产生原因及采用措施如下：1压力不足，调整比压；2浇注系统设计不合理或铸件结构不合理，应改正浇注系统和排气系统；3 合金选择不当，改进好一些的合金；4采用浸渍处理。24铸件机械性能不合格压铸件最后机械性能不合格，如果排除了工艺因素或操作之误，则只好建议客户重新选用适当的合金牌号。在生产实践中，我们掌握和了解到铸件缺陷产生的因素，可以分成两大类。即一类在生产过程中是难以修正的，如模具浇口设计不正确，排气不好，表面处理不好，斜度不够，强度不够等。至于在生产过程中难以排除的因素，在生产之前，就应正确地分析判断出来，事先就设法排除这些隐患。但是由于模具设计者经验和知识面有限，不可能考虑得十全十美，经试模以后，才会暴露那些考虑得不合适，因此要反复修模调整，才能获得合格的铸件。如果实在修不过来，甚至试模时还会产生这样的那样的问题，因此在生产过程中，各种因素是一个综合的过程，因此这些在生产过程中，是一个比较难的问题。本课题为了针对目前存在的难题，采用计算器辅助工程分析软件，如压铸模辅助流动分析方法和模具热平衡温度分析方法，在计算器屏幕上，输入我们预先设定的参数，模拟仿真各种条件下的压铸件质量，如果出现缺陷，再重新输入不同参数，优化模具CAD，就会获得满意的结果，因此不会像过去生产那样，必须等试模后才知道，这样的生产过程，将缺陷隐患予以事先除掉，使试模一次成功，获得客户满意的质量要求。应用Castflow流道分析软件，可以在计算器上进行多种方法的比较和优选，给设计者提供模具结构及压铸工艺的详细数据，获得最佳的工艺参数，设计出最合理的模具，可以有多种型式的浇口浇道，而不同的浇口浇道，金属液的流向是不同的，进入型腔的位置和流向也是不同的，对铸件的质量也是不同的。因此从Castflow分析软件可以事先告诉我们，金属液从浇道流入型