泊头市欧曼特模具厂
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    欧曼特铝压铸件生产缺陷产生原因和表面处理办法

    发布日期:2016-09-30 发布者:欧曼特模具

    压铸生产中遇到的质量问题很多,其原因也是多方面。生产中   对产生的质量问题作出正确的判断。找出真正的原因,才能提出相应切实可行的有效的改进措施,以便不断提高铸件质量。

    各种压铸模具表面处理新技术不断涌现,但总的来说可以分为以下三个大类:(1)传统热处理工艺的改进技术;(2)表面改性技术,包括表面热扩渗处理、表面相变强化、电火花强化技术等;(3)涂镀技术,包括化学镀等。

    压铸模具是模具中的一个大类。随着我国汽车摩托车工业的迅速发展,压铸行业迎来了发展的新时期,同时,也对压铸模具的综合力学性能、寿命等提出了   高的要求。模协秘书长罗百辉认为,要满足不断提高的使用性能需求仅仅依靠新型模具材料的应用仍然很难满足,   将各种表面处理技术应用到压铸模具的表面处理当中才能达到对压铸模具   、高精度和高寿命的要求。在各种模具中,压铸模具的工作条件是较为苛刻的。压力铸造是使熔融金属在高压、高速下充满模具型腔而压铸成型,在工作过程中反复与炽热金属接触,因此要求压铸模具有较高的耐热疲劳、导热性耐磨性、耐蚀性、冲击韧性、红硬性、良好的脱模性等。因此,对压铸模具的表面处理技术要求较高。

    1、传统热处理工艺的改进技术

    传统的压铸模具热处理工艺是淬火-回火,以后又发展了表面处理技术。由于可作为压铸模具的材料多种多样,同样的表面处理技术和工艺应用在不同的材料上会产生不同的效果。史可夫提出针对模具基材和表面处理技术的基材预处理技术,在传统工艺的基础上,对不同的模具材料提出适合的加工工艺,从而改善模具性能,提高模具寿命。热处理技术改进的另一个发展方向,是将传统的热处理工艺与先进的表面处理工艺相结合,提高压铸模具的使用寿命。如将化学热处理的方法碳氮共渗,与常规淬火、回火工艺相结合的NQN(即碳氮共渗-淬火-碳氮共渗复合强化,不但得到较高的表面硬度,而且有效硬化层深度增加、渗层硬度梯度分布合理、回火稳定性和耐蚀性提高,从而使得压铸模具在获得良好心部性能的同时,表面质量和性能大幅提高。

    2、表面改性技术

    表面热扩渗技术

    这一类型中包括有渗碳、渗氮、渗硼以及碳氮共渗、硫碳氮共渗等。

    渗碳和碳氮共渗

    渗碳工艺应用于冷、热作和塑料模具表面强化中,都能提高模具寿命。如3Cr2W8V钢制的压铸模具,先渗碳、再经1140~1150℃淬火,550℃回火两次,表面硬度可达HRC56~61,使压铸有色金属及其合金的模具寿命提高1.8~3.0倍。进行渗碳处理时,主要的工艺方法有固体粉末渗碳、气体渗碳、以及真空渗碳、离子渗碳和在渗碳气氛中加入氮元素形成的碳氮共渗等。其中,真空渗碳和离子渗碳则是近20年来发展起来的技术,该技术具有渗速快、渗层均匀、碳浓度梯度平缓以及工件变形小等特点,将会在模具表面尤其是精密模具表面处理中发挥越来越重要的作用。

    压铸件生产所出现的质量问题中,有关缺陷方面的特征、产生的原因(包括改进措施)分别叙述于后。

    一、欠铸

    压铸件成形过程中,某些部位填充不完整,称为欠铸。当欠铸的部位严重时,可以作为铸件的形状不符合图纸要求来看待。通常对于欠铸是不允许存在的。

    二、裂纹

    铸件的基体被破坏或断开,形成细长的缝隙,呈现不规则线形,在外力作用下有发展的趋势,这种缺陷称为裂纹。在压铸件上,裂纹是不允许存在的。

    三、孔穴

    孔穴包括气孔和缩孔

    1、气孔

    气孔有两种:一种是填充时,金属卷入气体形成的内表面光亮和光滑、形状较为规则的孔洞。另一种是合金熔炼不正确或不够,气体熔解于合金中。压铸时,激冷甚剧,凝固很快,熔于金属内部的气体来不及析出,使金属内的气体留在铸件内而形成孔洞。

    2、缩孔

    铸件凝固过程中,金属补偿不足所形成的呈现暗色、形状不规则的孔洞,即为缩孔。

    四、条纹

    填充过程中,当熔融金属流动的动能足以产生喷溅或虽然聚集成流束,但又相连得不紧密的条件时,边界——凝固层便具有"疏散效应",而处于这种状态金属在随后的金属主流所覆盖之前,早就凝固,于是,在铸件表面上便形成纹络,这就是压铸件上常见的条纹。铝合金铸件上条纹为明显,而在铸件的大面积的壁面上,就   为突出。

    这种条纹呈现不同的反射程度,有时比铸件的基体的颜色稍暗一些,有时硬度上也稍有不一样。根据工厂初步测定条纹的深度约在0.2毫米以内,而深度为0.05毫米起,外观就已经明显地看出来。

    对条纹作化学的、摄谱的和金相的研究发现,条纹与铸件本身相同的化学成分,可而条纹不是硅偏析、渣滓、污损,也不是合金的其它化学本性原因造成的。条纹的深度仅0.08~0.20毫米。有时条纹有着清晰的边界,有时条纹与铸造组织混杂在一起,看不到明显的过渡区。条纹的微观组织基本上没有不同于主要组织,只是它   细致一些。对于铝合金来说,条纹内铝—硅共晶组织   加细致,合金组元中的金属间化合物也是如此。条纹也呈现硅的不足(暗的组成物),但没有发现化学上的差异。在条纹   细的组织中,硅的分布也不一样,既然硅比铝要黑些,因而条纹的颜色常常看来   暗。

    综上所述,压铸件表面的条纹,是填充过程中必然发生的结果,尤其是铝合金铸件的表面   为突出,而条纹的组织和性质对于压铸件的使用来说,在一般的情况下没有影响的。只有在壁很薄时,才对条纹的深度有限制。至于在光饰要求高的表面上则还是不应该存在的。

    五、表层疏松

    压铸件的外壳层(边界——凝固层)一般约为0.5~0.8毫米左右。在这个壳层(也称表皮层)上有一种呈现松散不密实的宏观组织,即为表层疏松。

    六、冷隔

    金属流互相对接或搭接但未熔合而出现的缝隙,称为冷隔。对于大铸件来说,冷隔这种缺陷出现较多。

    出现冷隔的部位通常是离内浇口远的区域。它是由于金属流分成若干股地流动时,各股的流动前沿已呈现冷凝状态(称为凝固前沿),但在后面的金属流的推动下,仍然进行填充,当与其相遇的金属流同样具有凝固前沿时,则相遇的凝固层不能再熔合,其接合处便呈现缝隙,这种缝隙便称为冷隔。严重的冷隔对铸件的使用有   的妨碍,应视铸件的使用条件和冷隔的程度而定。

    七、凹陷

    铸件表面上的瘪下部位称为凹陷

    八、气泡

    铸件表皮下,聚集气体因热胀将铸件表面鼓起的泡,称为气泡。气泡的表皮仍然是压铸表皮。

    九、擦伤

    铸件的表面顺着出模方向的拉伤痕迹,即为擦伤。

    十一、网状痕迹、网状毛刺

    模具零件热裂造成铸件表面上的痕迹和突出金属刺,而又因模具热裂多呈现网状(放射状),当热裂程度较轻时,印在铸件上的即为网状痕迹;而热裂程度严重时,常形成裂缝,铸件上便有网状毛刺。熔点愈高的合金,这种热裂造成的现象愈严重。例如铜合金的模具,热裂就较为严重。而黑色金属压铸就   为严重。

    压铸上的网状痕迹一般是不作限制的。而网状毛刺在轻微程度时,通常都允许的;当达到严重程度时,则按使用条件而定。

    十二、接痕

    因模具零件的镶拼、活动零件或分型接合处所造成的高低不平的印痕,称为接痕。接痕交界的两相邻表面的斜度有同一方向的和方向相反的两种。

    十三、顶出元件痕迹

    模具上顶出元件(如推杆)与铸件接触的顶面处于型腔内的工作位置时,与原型面不一样平齐,铸件便出现顶出元件痕迹。

    顶出元件痕迹又有凸出凹入两种,其凸起高度和凹入深度应根据铸件要求而定。

    十四:铸件变形

    铸件的变形一般是指整体变形而言。常见的变形有翘曲、弯扭、弯曲等。

    铝压铸件的表面处理方法:

    1、铝材磷化

    通过采用SEM,XRD、电位一时间曲线、膜重变化等方法详细研究了   剂、氟化物、Mn2+,Ni2+,Zn2+,PO4;和Fe2+等对铝材磷化过程的影响。研究表明:硝酸胍具有水溶性好,用量低,快速成膜的特点,是铝材磷化的有效   剂:氟化物可   成膜,增加膜重,细化晶粒;Mn2+,Ni2+能明显细化晶粒,使磷化膜均匀、致密并可以改善磷化膜外观;Zn2+浓度较低时,不能成膜或成膜差,随着Zn2+浓度增加,膜重增加;PO4含量对磷化膜重影响较大,提高PO4。含量使磷化膜重增加。

    2、铝的碱性电解抛光工艺

    进行了碱性抛光溶液体系的研究,比较了缓蚀剂、粘度剂等对抛光效果的影响,成功获得了抛光效果很好的碱性溶液体系,并得到了能降低操作温度、延长溶液使用寿命、同时还能改善抛光效果的添加剂。实验结果表明:在NaOH溶液中加入适当添加剂能产生好的抛光效果。探索性实验还发现:用葡萄糖的NaOH溶液在某些条件下进行直流恒压电解抛光后,铝材表面反射率可以达到90%,但由于实验还存在不稳定因素,有待进一步研究。探索了采用直流脉冲电解抛光法在碱性条件下抛光铝材的可行性,结果表明:采用脉冲电解抛光法可以达到直流恒压电解抛光的整平效果,但其整平速度较慢。

    3、铝及铝合金环保型化学抛光

    确定开发以磷酸一硫酸为基液的环保型化学抛光新技术,该技术要实现NOx的零排放且克服以往类似技术存在的质量缺陷。新技术的关键是在基液中添加一些具有特殊作用的化合物来替代硝酸。为此先需要对铝的三酸化学抛光过程进行分析,尤其要重点研究硝酸的作用。硝酸在铝化学抛光中的主要作用是抑制点腐蚀,提高抛光亮度。结合在单纯磷酸一硫酸中的化学抛光试验,认为在磷酸一硫酸中添加的特殊物质应能够抑制点腐蚀、减缓全面腐蚀,同时   具有较好的整平和光亮效果

    4、铝及其合金的电化学表面强化处理

    铝及其合金在中性体系中阳极氧化沉积形成类陶瓷非晶态复合转化膜的工艺、性能、形貌、成分和结构,初步探讨了膜层的成膜过程和机理。工艺研究结果表明,在Na_2WO_4中性混合体系中,控制成膜   剂浓度为2.5~3.0g/l,络合成膜剂浓度为1.5~3.0g/l,Na_2WO_4浓度为0.5~0.8g/l,峰值电流密度为6~12A/dm~2,弱搅拌,可以获得完整均匀、光泽性好的灰色系列无机非金属膜层。该膜层厚度为5~10μm,显微硬度为300~540HV,耐蚀性优异。该中性体系对铝合金有较好的适应性,防锈铝、锻铝等多种系列铝合金上都能较好地成膜。

    5、YL112铝合金表面处理工艺技术

    YL112铝合金广泛应用于汽车、摩托车的结构件。该材料在应用前需要进行表面处理,以提高其抗腐蚀性能,并形成一层容易与有机涂层结合的表面层,以利于随后的表面。