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                专业生产金属㊣ 压铸脱模剂,金属切削液厂家

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                压铸生产过程中的管理和质量控制

                日期:2016-06-16
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                压铸生产过程中的管理和质量控制

                随着制造技术的进步;汽车、摩托车的日益轻量化,环保节能的逐步提高;电器仪表、通讯器材、建筑五金等行业的迅猛发展,带动了我国压铸业以前所未有的速度向前发「展。我国压铸机的设计与制造、压铸件的工业化生产始于20世纪的50年代,压铸件的年增长速度为11%~13%,2002年为62.4万t,2003年为69.8万t,2004年约为80万t|。


                压铸生产效率高,能压铸形状复杂、尺寸精确、轮廓清晰、表面质量较好、强度、硬度都较高的压铸件。但普通压铸件的含气量大致为金属型铸件的10一20倍,砂型铸件【的5倍。因此,压铸件一般无法用热处理来提高其力学性能bj。由此可见,在压铸生产的过程管理中,从炉料及熔炼过程、压铸工艺及压铸模具等方面来稳∏定和提升产品质量显得尤为重要。

                1 炉料及熔炼过程的管理

                1.1炉料的质○量控制

                炉料包括合金锭、中间合金和回炉料,回炉料由未重熔的回炉料和重熔的回炉料组成。合金锭和中间合金的化学成分、表面状态和其他质量指标必须符合规定的︽材料牌号及其技术标准的要求。其化学成分必须符合国际或国家标准的要求;其表面应整洁、光滑、无粗糙感,不得有油污、霉斑〖和氧化皮,若表面氧化严重,应喷丸去除氧化皮;其断口组织应致密,不得有严重偏析、缩孔、熔渣及夹杂物。

                回炉料包括废压铸件、料饼、浇道、飞边毛刺、切削后※的渣料及坩埚底部100 mm以下的余料(即坩埚底料)等,应严格分类∞和管理,不能混杂。回炉料应清洁,不得带有油污、锈蚀、泥沙、水分、过滤网及镶嵌件等。回炉料中的飞边▆毛刺、切削后的渣料及坩埚底料,必须重熔、除渣、除气、制锭、分析成分合格后再作炉料使用。因为Al、Mg、zn等是极易氧化的金■属,飞边毛刺、切削后的渣料中、MgO、zn0含量较多,合金液被污染也更为严重。特别是潮湿的碎屑回炉料,比表↓面积越大,所含的水分就更多,致使炉气中水蒸气的分压升高,产生氢的化学反①应更为迅速,合金液中氢含量就显著增加。再加上碎屑回炉料本身氧化严重、夹杂※物含量偏高,因此不宜直接用作炉料。炉料被油污、泥土污染也影响到合金液中氢和夹杂物的№含量,因为炉料表面油污和泥土中的水分使炉气中水蒸气分压升高,加速合金液的吸氢和氧化,而且泥土本身就♂是非金属氧化物,混入合金液中自然增加夹杂物含量。因此被油污、泥土污染严重的回炉料同飞边毛刺、切削后的渣料及坩埚底料一样,必须重熔、除渣、除气、制锭、分析成分合格后再作炉料使用。

                合金锭、中间合金、回炉料等炉料应保存在干燥、通风、无爆晒※的库房内并尽量缩短存放时间,以免炉料受潮及氧化。炉料在熔炼前要进行烘烤以㊣ 除去水分和防止◇铝液溅射,烘烤温度300~350℃,时间不少于2 h。铝合金的组织具有遗传性,炉料质量的好坏直接影响到压铸件质量的优︾劣。因此,控制好炉料的质量是生产高质量压铸件的必要条件。

                1.2熔炼〗过程的质量管理

                坩埚、锭模、钟罩、撇渣勺、舀料勺等熔炼工具使用前必须除尽残余金属、熔渣、氧化皮等污物以保证压铸件化学成分合格。在有色金属熔炼领域,主要使用石墨⌒坩埚和铸铁坩埚,坩埚炉的金属烧损率为1%一2%,无坩埚可达5%~25%。熔炼Al、cu、zn合金均可采用石墨坩埚以々防止合金液中Fe含量超标;熔炼Mg合金不能使用石墨坩埚,因为所有的Mg合金中si含量都〖较低。石墨∩坩埚使用前可借助超声波探伤检查,不得有裂纹、穿孔和明显的变形等,第一次使用前◤应按要求进行焙烧以去除水分并防止爆裂。锭模、钟罩、撇渣勺、舀料勺等熔炼工具使用前应预热并涂ζ 上防护涂料,再经200—300℃预热不少■于1 h以防合金液飞溅和Fe含量超标。涂有防护涂料的熔炼工具使用时间以★涂料不脱落为原则,一般不超过48h。

                熔化时加料原则是难熔的先加,易熔的后Ψ加;不易氧□化的先加,易氧化的后加;不∴易挥发的先加,易挥发的∞后加;量大的先加,量小的后加。但在实际中通常先加易熔的,过热后加入难熔的←,靠扩散、稀释、溶解作用熔化难熔成分。加料顺序一般为:先加□ 回炉料,再加中间合金,最后加合金锭。压铸件料饼及浇道作为二级回炉料,加入量♀应小于40%。自配合金液应考虑合金元素的烧损,铝合金液中元素的烧损(质量分数)一般为:Al为1.5%,Si为2%,Cu为l%,Mg为20%,Mn为2.5%。

                合金液中夹「杂物主要有氧化物→、碳化物、氮化物和硼化物等。铝合金液中常见夹杂物有等,其中含量最高,达合金液质量的0.00%~0.020%。在合金液中分为3类:①分布不均匀的大杂块,尺寸≥20nm;②分布均匀的采用精炼处理可以除去的细片↓状杂,尺寸10—20nm;③分布均匀的采用精炼处理难以除净的,弥散于合金液中的微片状杂,尺寸<10nm,这类夹杂物▆不仅是恶化合金液的主角,也是遗传的主↙体,直接影响压铸件的质量。弥散于合金液的和Al结成一体,其界面成为吸附氢的活动中心,不断富集氢达到一定尺寸自发形核成气泡。

                大气中氢的分压极低,约,比铝合金液中氢的分压低得多。可见铝合金液中氢并『非来源于大气中的氢,而是来自铝合金液和大气中水蒸汽的反应:,这就是要求①炉料及熔炼工具必须干燥和预热的唯一原¤因。铝合金液中氢含量(体积分数)占所有气体的60%以上,最高可达90%,分为大量溶解于其中的原子态氢[H]、存在于及其他夹⌒ 杂物缝隙中的分子态氢H2、形成氢化物产生氢脆的化合态氢。合金液中氢含量受温ω 度、保温时间等因◣素的影响,在铝液中氢含量与温度之间基本成直线关系;保温时间延长,氢含量增加。因此在熔炼时应尽量缩短时间,特别是从精炼后到压铸完毕的时间不宜超过4 h,并严格控制温度。

                铝液∮中气寄生于杂,杂吸附着气,杂多则气多,杂少则◎气少,杂的存在ω是气难以除净的关键因素,除气必除杂,除杂是除气的基础。精炼的目的就是除去铝液中的ㄨ气体和杂质。铝液的精炼可分为吸附精炼和非吸附精炼,吸附精炼过程中铝液跟吸附剂相接触,通过物理、化学或机械作用达到除∮杂、除气∞的目的,如吹气法、过滤法、熔剂法;非吸附精炼则不加入吸附剂,而通过物理作用(如真空、超声波、密度差),改变铝液.气体系统ω 或铝液一夹杂物系统的平衡状态,从而使气体和夹杂物从铝液中分离出来,如静置、真空处理、超声波处理。最常卐用的熔剂法可使100 g铝液含◥氢量(700℃)<0.10 ml,达到针孔度一级的要求;较先进々的喷射熔剂法(即FI法)和旋转叶轮◆法(即FID法)可使100 g铝液含氢量(700℃)<0.06ml,完全达到高质量铝合金的要求。铝液质量的现场检验多采用测氢仪(如SQH一1、ALUSPEED)和直读ぷ光谱仪。

                2 压铸工艺的优化和模具的正确使用

                2.1压铸工艺的优化

                压铸工艺的受控和╳优化是压铸生产的重要环节,直接影响到压铸件的内在和外在质量。压铸工艺的参数主要有压力、速度、温度和时间。

                2.1.1压力

                压力是获得轮廓清晰、组织致密的压铸件的主要因素。在压铸∩生产中经常使用的压力是压射比压,即压室内金属液单位面积上所受的压力,可通过压力表读数进行监控。压射比压对金属液填充型腔的能力,压铸件的强度、致密性均有很大影响。增大压射比压可提高压铸件强度和致密性;但@ 压射比压过高,会降低压铸模的使用寿命,增加粘模倾向,并使压∏铸件的伸长率显著下降。在保证∑ 压铸件成形和使用要求的前提下,应选用较低的压射比压。铝合金常用比压为30~60 MPa,锌合金为20~30 MPa。

                2.1.2速度

                压射速度包括冲头速度(即压射缸内活塞的运动速度)和填充速度(即内浇道速▽度)。填充速度指熔融合金通过内浇道的线速度,是保证压铸件质量的重要参数。填充速度≤40 rn/s时,气体先于金属液→从模具型腔中排出。

                2.1.3温度

                压铸时的温度包括浇注温度和压铸模型腔表面温度。浇注温度过高,合金液易氧化,形成氧︻化夹渣;晶粒粗大,恶化结晶组织;含↓气量增加,压铸件厚壁处易形①成针孔、缩孔,表面形成气泡,降低力学性能;而且高温合金液会加快对模具型腔的腐蚀。浇注温度过低,合金液易产生成分偏析,压铸件则存在硬质点√,造成加△工困难;而且粘度增大,流动性降低,成形困难,容♀易形成冷隔、流纹、浇注不足等缺陷。为保证温度稳定,坩埚内合金液应不少于1/3,决▂不能使合金液在坩埚内冻结。可以选择被覆剂也叫坩埚涂料进行喷涂,保证坩埚内合金液的流动及保护坩埚内腔,在保证压铸件成形的条件下,应选用较低的●填充速度和浇注温度以减少压铸件气孔及延长压铸模寿命。

                压铸模型腔表面温度过高,压铸件易产生表面气泡、粘模等缺陷;该温度过低,压铸件易产生欠铸、破裂、流纹、冷々隔等缺陷。冷模具压铸轻合金比200℃压铸应力增加35%。压铸模型腔表面温度一∮般要求在200~300℃之间,以压铸件容易取出时的温度为佳。选用性能稳定的压铸脱模剂也是必要的,在保证产品快速脱模◥的情况下,提高铸件表面的光洁度,降低铸件的缺陷率。

                2.1.4 时间

                压射时间由慢压☉射时间(<10 s)、快压射时间(0.01~0.2s)、增压时间(0.02~0.04 s)、持压时间(<10s)、留模时间(<30s)组成。在生产中通常把持压时间和留模时间合在一起进行控制和优化,简称持压、留模时间,足够的持压、留模时间是压铸件在开模和顶出时不产生变形或拉裂的必要条件】。

                2.2 模具的正确使用◥与维护

                模具是保证压铸件尺寸符合图纸要求的关键因素,同时影响到◥压铸件的表面粗糙度和内在气密性。在压铸生产的过程中,应根据压铸件是否拉伤、裂纹及≡脱模效果,适当增大拔模斜度和铸造圆角;根据产品的压铸性能和加工面上气孔出现▓的多少,完善溢留槽、排气槽的分布和设计,优化浇注系统,尽量缩短合金液㊣的流程,把气孔安排在无气密性要求的非加工部位。因为浇注系统决定合金液填充型腔的路∩径和状态,对于减少气孔和杂质,获得组织致密的压铸件有重要作用;及时更换变形、弯曲、断裂的型芯、复位杆、滑块等易损件以保证压铸件尺寸合格;压铸件上顶杆凹陷深度≤0.4mm,非加工面凸◢出≤0.2mm,待加工面凸出≤1.0mm,若不在此范围应及时调整顶杆长度以避免压铸@ 件缺陷;模具分型面和滑块★、抽芯等活动部位易形成飞边、毛刺,当无特殊要求时应尽量减少。

                压铸模硬度选择原则:zn、Sn、Pb合金用■模具钢硬度为HRC50~55;Al、Mg合金用模具钢硬度为HRC42~48,其中3Cr2w8V硬度宜用HRC42~46,H13硬度宜HRC44~48;cu合金用模具钢硬度为HRC38~42。当压铸模硬度ζ下降至HRC30时,要设法修复,如渗氮、渗硼、渗铝、渗硫、碳氮共渗、碳氮硫共渗、软氮化,因为丧失表面硬度比残余应力更易导致热裂纹的出现。压铸模具首次5000模、以后每10000模后应进行去应力回火处理1次以延长♂其寿命。

                3 结语

                压铸生产是较为复杂的过程,涉及到压铸模设计与制造、压铸机参数ζ 的调整、压铸合金及熔炼、压铸工艺与模具使用、毛坯件去毛刺及其表面处理等,这些都与压铸件的质量密切相关。在压铸生产中,过程决定结果,良好的过』程管理会导致稳定的产品质量,受控的批量生产将带来规模化的经济效益。