铝合金金属型铸造中疏松缺陷的分析与预防.doc

铝合金金属型铸造中疏松缺陷的分析与预防32红旗技术2005年第1期铝合金金属型铸造中疏松缺陷的分析与预防铸造厂17车间刘敏摘要针对铝舍金金属型铸造中常见的疏松铸造缺陷,从产生机理上进行分析,并寻求出适合工厂实际生产的预防措施,减少缺陷的产生,提高铸件产品合格率.关键词铝舍全金属型铸造铸件疏松1引言铝合金金属型铸造是利用重力将液态金属浇注入金属材质铸型中,并在重力作用下凝固成型,以获得铸件的一种铸造方法.它具有工序简化,生产效率高,铸件机械性能高,尺寸精度和表面粗糙度高等优点,但由于金属型本身无透气性,退让性差,并且有排气困难,散热太快等缺点,使铸件在生产中常常会出现疏松等一些铸造缺陷.这种疏松缺陷,不仅会破坏铸件质量,降低产品合格率,而且会减小铸件有效承载面积,特别是对于承载零件会在缺陷处造成应力集中,极易使零件在工作时断裂失效,成为危险隐患.因此,在铸造生产中要尽量预防疏松缺陷的产生.在铝合金金属型铸造中,由于受铸型材质,开模条件等因索的限制,疏松缺陷不能用砂型铸造中常用的工艺方法(如:使用激冷砂,安放冷铁,暗冒口等)来解决,这就要求寻找出适合于铝合金金属型铸造的方法来预防疏松缺陷的产生.2疏松缺陷分析铸件在凝固过程中,由于合金的液态收缩,凝固收缩和固态收缩,往往在铸件最后凝固部位出现大量弥散的,形状不规则的微小孔洞称为疏松.其在铸件中的表现形式如图1所示.在铝合金铸造生产中,当合金液浇入铸型后,冷却至常温,成为铸件,整个过程通常会发生三种收缩,一种是液态体积收缩,即金属液自浇注温度降至合金的液相线温度所发生的体积缩减;第二收稿日期;2005一l一251.外缩孔I2.内缩孔I3.疏松I4.铸件图1铸件疏松缺陷示意图种是凝固时期的体积收缩,即金属液从液态转变为固态,液固并存时期发生的体积缩减I第三种是固态体收缩,即从线收缩开始温度降温至常温所发生的体积缩减.这三种收缩的结果会使铸件产生体积亏损,如果铸件产生的体积亏损不能及时通过合金液来补偿,就会形成所谓的疏松,所以疏松的产生主要是合金液补缩不足造成的,形成的根本原因就是铸造合金的收缩性.这种缺陷一般出现在铸件的厚大部位,最后凝固的部位或补缩不到的部位.与铸件的工艺方案设计,顺序凝固条件,浇注温度等都有一定的关系.3预防措施在铝合金金属型铸造中,防止铸件产生疏松红旗技术)2005年第1期的根本措施就是控jI铸件顺序凝固,保证合金液有一定的补缩通道,因此,可从以下几方面考虑.3.1定合理的铸造工艺方案铸造工艺方案的确定对保证铸件质量很重要,要针对具体零件进行具体工艺性分析和技术状态分析,然后选取合理的分型位置和浇注系统.一般情况下,从预防琉松角度考虑,应优先考虑顶注式浇注系统或垂直缝隙式浇注系统.顶注式浇注系统结构简单,金属的温度分布合理,下部温度低,上部温度高,有利于实现铸件自下而上的定向补缩,凝固,从而有利于防止琉松.垂直缝隙式浇注系统充填铸型的方式是由下而上逐渐地使铸型充满,因而使铸件具有合理的由下而上的凝固顺序,保证了铸件良好的补缩条件,有利于实现顺序凝固,也能有效防止琉松.选取分型面时,一般应将零件厚大部位朝上放置,以便于合理安放胃口,进行补缩.3.2合理安放通气l在铝合金金属型铸造中,一般铸型都为铸铁或钢制成.铸型透气性,退让性差,散热快,而且受开模条件限制,与砂型铸造相比不宜使用激冷砂,安放冷铁,暗冒口等来解决琉松缺陷,所以工艺方案有时就受到很大的限制,为此,可采用在铸型中镶通气塞的方法来解决铸件小范围局部琉松问题.通气塞材料通常可选用紫铜,形状可根据零件需激冷部位形状制作成矩形或圆形,沿圆周开出小槽,配作镶嵌在铸型中,如图2所示.图2圆形通气塞示意图因为在相同的温度条件下,紫铜的热导率几乎可以达到铸铁和钢的8倍左右(如:在200时,紫铜的热导率为380W/m?C,而HT200为50.2454.43W/m?C,45钢为46.47W/m?C),热量传递快,可以起到加快铸件局部冷却速度的作用,能有效预防铸件小范围局部疏松的产生.3.3正确选用涂料,合理进行喷涂涂料是铝合金金属型铸造中必用的辅助材料,它具有调节铸件冷却速度,保护金属型,增加透气性,保持液体金属的流动性,改善充型能力等多方面的作用,所以涂料的选取和喷涂好坏对铸件的质量有着至关重要的意义.在铝合金金属型铸造中要求涂料有足够的耐热性,必要的化学稳定性,必要的导热性以及足够的流动性和良好的透气性.3.3.1涂料种类的选取为了取得良好的补缩效果.在选取涂料时,要根据不同的部位使用不同的涂料.据资料介绍,在660-680C范围内,当煅烧石棉加入量为涂料成分重量的15.79时,石棉涂料的导热系数为0.167w/(m.C),而相同条件下,氧化锌涂料的导热系数为0.311W/(m.C),白垩粉涂料的导热系数为0.279W/(m.),滑石粉涂料的导热系数为0.395W/(m.),并且通过实践验证,石棉涂料的保温性确实比氧化锌涂料和白垩粉涂料要好得多.所以,为了达到良好的补缩效果,保证胃口最后凝固,一般情况下,浇冒口部位应选取保温性能好的石棉涂料;型腔部位可根据零件需要选红旗技术2005年第1期取,一般中,小铸件选用氧化锌涂料,表面质量要求高的铸件可选用颗粒度细的白垩粉涂料这样就可以利用涂料保温性能的差异来实现从铸件到冒口的顺序凝固,预防疏松的产生.3.3.2涂层厚度和喷涂原则金属型铸造中涂料的一个重要的作用是调节铸件的冷却速度,疏松的预防就是要给铸件创造顺序凝固的条件,所以调节铸件冷却速度,使铸件冷却速度实现从铸件到冒口逐渐减小,就能达到有效预防疏松的目的.每种涂料都有一定的保温作用,涂层越厚,保温效果就越好,铸件冷却就越慢.在实际生产中要掌握好涂料厚度和喷涂的原则,即:浇注系统和冒口应喷厚(涂层厚度为12mm,某些铸件的冒口在喷涂前还要粘石棉膏);铸件的薄壁部位应适当的喷厚一些(涂层厚度为0.2-.-0.5ram)I厚壁部位以及希望冷却快的地方应喷薄一些(涂层厚度为0.050.2ram);凸台,棱角处,筋条及壁的交接处涂料则应更薄,甚至为了更快冷却,可以将涂料全部刮去.喷涂的顺序应为先喷厚处,后喷薄处,对于不易逐层喷涂的铸件,可在喷完涂料后,将铸件厚大部位的涂料刮薄,这样可以有效预防铸件的局部疏松.3.4保证必要的金属型工作温度金属型工作温度是保证铝合金金属型铸造生产的前提,工作温度过高会使铸件结晶组织变坏;过低会造成模具热量不均衡,浇注时无法达到热平衡,另外,热的金属液进入型腔后会先加热型腔,从而大大降低合金液的流动性,合金液来不及补缩就凝固,很容易在局部产生意想不到的疏松,所以必须保证合理的金属型工作温度.在实际生产中,通过实践证明,选取金属型工作温度为200300C较为适宜,复杂,难于成型的铸件应取上限;冬季生产,由于环境温度低,要取上限,并且为了减少金属型热量散失,应在铸型外加盖石棉布或陶瓷保温棉进行保温.为了保证金属型均匀热透,预热金属型时应尽量将其放在箱式电阻炉内长时间加热,温度控制在250300C,保温时间不小于3小时.3.5尽量使用低的浇注温度液态金属浇入铸型后,由于铸型的冷却作用,温度下降,金属液由液态向固态转变,发生凝固,产生体积收缩,这种体积上的收缩如果没有后续合金液来补缩,就形成了所谓的疏松.合金液浇注温度越高,金属液白浇注温度降至合金的液相线温度所需的时间就越长,液态体积收缩就会越大,就越容易产生疏松.所以在实际生产中,在能保证铸型充满的情况下,应尽量选取低的浇注温度,这样对预防疏松有一定好处.通常在铝合金金属型铸造中,浇注温度选取为700730C为宜,薄壁,难成型的铸件取上限,厚壁铸件取下限值.4结论1)采用垂直缝隙式或顶注式浇注系统,有利于实现铸件的顺序凝固,可减少疏松缺陷的产生.2)采用在铸型中镶嵌通气塞,合理喷涂,保证金属型工作温度为200300C,浇注温度为700730C等措施,能有效预防疏松,提高铸件产品合格率.3)任何方法都不是绝对的,对不同的合金,不同的零件在确定铸造工艺方案,尤其是在选取铸造工艺参数时,要以生产实际为基础进行分析,选择使用,这样才能取得更好的效果.四种人不宜吃花生花生含有丰富营养.但有四种人不宜吃花生.膏膳血定患者花生含有大量脂肪,高脂血症患者食用花生后.会使血液中的脂质水平升高.而血脂升高往往又是