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液态模锻件缺陷特征、产生原因与对策_Bob体育综合APP下载_Bob体育综合APP登录入口下载
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液态模锻件缺陷特征、产生原因与对策 发表时间 : 2023-11-06 来源: Bob体育综合APP下载

  1)模温和浇注温度低,挤压力不足或加压太迟,液态金属加压前已凝固成厚壳,随后加压无法使其变形,以填充棱角处;

  产生原因是,定量浇注不准确,浇注的液态金属过量或量不足,产生高向尺寸超差或不足缺陷。所以最好采用定量勺,或在浇法勺、凹模内做好标记,尽可能控制浇注液态金属的量;有时在凹模上开条溢流槽,当模具闭合时,将多余的金属液挤出,进而达到定量,保证制件的高度尺寸。

  产生原因是模膛设计不合理或加工装配不好,不能确保制件的形状和尺寸;组成模膛的零件被磨损,变形或活动零件未恢复原位。

  其改进措施:正确设计和制造模具,保证试模后的制件与设计的一致性;加强生产的全部过程中制件精度检查,一旦超差,即对模具做修复或更换。

  冷隔的外观特征是在制件表面有不规则的明显下陷线形纹路(有穿透的和不穿透的两种),形状细小而狭长,在外力作用下有发展趋势。

  1)多浇包多点同时浇注,使两股金属流对接,但未完全熔合面又无夹杂存在其间,两层金属结合极弱;

  金属液在模膛中停留较长时间才合模施压,而且金属液上挤充模,使这部分金属与原浇注液面之间形成一圈冷隔。模膛中金属表面有一层较厚的氧化皮,挤压成形后,外圈的氧化皮基本上仍在原来位置,导致这一部位的金属与金属间没有熔合,即出现冷隔。

  挤压冷隔形成,与制件成形方法相关。即凸式冲头加压中,这种冷隔在所难免。其防止措施:提高模温和浇注温度;工艺节拍许可时,尽量缩短加压前停滞时间,选择不易氧化的合金等。这些措施,只能降低冷隔的危害程度,但无法根本消除,倘若不许可存在,只能改变成形方法:

  制件表皮下被压扁的气孔,在制件脱模或热处理加热时,因热胀将表面鼓起气泡。产生原因有:

  1)凹模中未燃尽、未挥发的涂料过多,或模膛排气不好,使浇注中产生气体浸入液态金属内部;

  表面夹渣是在液态模锻过程中,部分涂料或氧化皮被挤入制件表层,在淬火时呈现皱皮或氧化渣麻点。产生原因有:

  1)涂料过多或未干固就进行浇注,使涂料带入液态金属中,有的还与金属液发生作用形成化合物夹杂。例如,高锡青铜制的“硬质点”就是这样:

  2)冲头加压时,使已自由凝固的结晶硬壳发生大的皱褶变形,将涂料、氧化皮等挤入制件表层中。

  2)加压前停滞时间尽量短,保证加压时已凝固层不太厚且温度高,不易发生大的皱褶变形。

  制件脱模时,在模芯表层留有 一层粘焊物,并使制件内表面粗糙,严重时在制件内孔表面有许多豆粒状金属粒溢出,其最大直径可达 2mm。

  产生原因是:浇注温度和模温过高,保压时间又不足,制件未凝固即开模取件。由于制件表层下未凝固金属液被吸出,轻者粘焊于模芯表面,严重时形成粒状物溢出,并分布于制件内表面。

  挤压过程中卷入的空气及从金属液中析出的气体造成的反压,有可能使制件的细小之处产生塌陷。防止的对策有:

  1)模具的脱模斜度太小,模膛表面粗糙或表面有伤残等,使制件脱模困难造成擦伤;

  2)浇注温度和模温过高、涂料不足或浇注时金属液流对模膛冲刷作用剧烈,造成金属与模膛粘焊,脱模时将制件擦伤、甚至撕裂。

  3)对于因粘模造成的擦伤,采用降低浇注温度,控制模温,调整涂料品种和涂敷方法,修复易粘焊模膛部位。

  金属在熔融状态时能溶解大量气体。在冷凝过程中由于溶解度随温度降低而急剧减小,致使气体从液态金属中释放开来。若此时尚未凝固的金属液被已凝固壳包围,逸出的气体无法排除,就包在金属中,形成一个个气孔。它具有光滑的表面,形状规则成圆形或椭圆形。

  1)由于炉料不干净或熔炼温度过高,使金属液含有大量的气体,在随后的结晶凝固中来不及浮至液面逸出,产生析出性气孔。气孔壁具有光亮的金属光泽;

  2) 挤压速度过快,液态金属充模流动时产生涡流而卷入大量气体,形成侵蚀性气孔。由于金属在高温时与空气中氧作用而发生氧化,致使气孔壁呈灰褐色或暗色;

  3)由于模温低、涂料积聚,致使浇注前涂料未干固。与金属液发生化学反应,形成反应性气孔;

  4)浇注至开始加压的时间间隔太长,由于液态金属表而结壳或粘度增加,使液态金属因冷却析出的气泡不能顺利逸出,在随后加压中,被保留或压扁在制件中;

  5)压力能使气体在金属中溶解度增加。压力不足,无法抑制气泡形成,而使气孔形成机率增加。

  缩孔和缩松是金属在凝固时体积收缩,而外壳又已经凝固得不到补缩所产生的。孔洞大的叫缩孔;细小分散的叫缩松。凡是液相与固相温差大的金属,产生缩松可能性大,对于共晶合金是在一定温度下结晶,易产生集中缩孔。区别缩孔与气孔,看孔的内壁光整与否。气孔内有气体存在,所以孔壁光滑圆整;缩孔因得不到补缩,孔壁被拉成不平的皱皮,而且集中在最后凝固部位。它们往往和气孔混合在一起。

  2)浇注至开始加压的时间间隔太长,使液态金属与模接触面自由结壳太厚,减弱了冲头的加压效果;

  5)制件壁厚相差过大,挤压时冲头被凝固早的薄壁部位所支撑,使厚壁的热节部位得不到压力补缩;

  6)制件热节处离加压冲头过远,由于存在“压力损失”,面降低对该部位的加压效果。

  2)降低浇注温度,使之刚刚高于合金的液相线温度,以减小厚壁部位金属液的过热程度;

  3)模具上与制件厚壁部位相对应区域,设法予以激冷,厚壁部位应离施压端最近;

  由于液态模锻条件下,无排渣和集渣冒口。如果金属液质量不高,含渣过多,浇注前渣的清除又不彻底,这时,在液态模锻过程中,渣有可能上浮到制件顶端,施压后就残留在制件表面内,就形成表面夹渣。如果渣来不及上浮,就已经合模和施压,结果渣必裹在制件内,成为内部夹渣。其外观特征是在制件上有不规则明或暗孔,孔内被熔渣充塞。与夹渣并存的,还有氧化夹杂。铝合金熔炼时生成 Al2O3、MgO这类固态氧化物,其密度与铝液很相近,它们会以悬浮状态保留在合金液中。凡进入模子的氧化夹杂肯定会留在制件中。其外观表现为在金属基体上有较硬的细小质点或块状物。形成原因有:

  2)熔化、保温、精炼或变质过程中,金属液被炉气污染,形成炉渣或氧化物夹杂;

  3)液态金属在其运输、浇注过程中,因操作不当而带入氧化皮、炉渣和炉衬等杂物;

  液态模锻的凝固速度快,故微观偏析比其它铸造方法要轻些,但是,凹陷较深的零件在液态模锻时,易产生一种独特的宏观偏析——挤压偏析。液态金属浇入模膛后,首先在模壁处成核,长大,结成硬壳。随着已凝固层不断由模膛壁向前推进,与之相邻接的液相中的溶质元素越来越富集,一旦合模加压,这部分液体就会挤至制件的边缘部位。偏析部位溶质元素含量高,低熔点相也多。从钢平法兰液态模锻件宏观组织观察中得出,周边有一深深痕纹,就是证明。压力愈大,钢液质量愈低,这条痕纹愈明显。模温愈低,加压前停滞时间愈长,痕纹离外壁距离愈大。控制挤压偏析的措施:

  1) 先合模,再将金属液经由浇口注入,然后加压,缩短了金属液在施压前模具中停留时间;

  分配系数 K01 的溶质元素在合金凝固时,由于选择结晶结果,此元素在先凝固的制件表层浓度总是低于制件心部,出现正偏析。液态模锻往往促使正偏析的产生,出现所谓“液态模锻异常偏析”,即在普通铸造方法不易出现的严重正偏析。对某些结晶温度间隔宽的合金、如锡青铜、铅青铜、AL-Cu4%和 AL-Si2.5%等合金,和合金中偏析系数大的溶质元素,当合金浇注温度过高,温度梯度太大,外周呈现发达的柱状晶时,这种倾向尤甚。对于共晶的 Al-Si 合金和Al-Mg5%~10%合金,这种倾向不明显。

  “异常偏析”形成机理,某些研究者认为,这是制件在结晶过程中,树枝晶轴间未凝固的溶质元素富集的液态金属,在外部压力作用下,从树枝晶轴间挤出,排挤到最后凝固区,加压方向和凝固方向垂直,易形成异常偏析。

  1)降低浇注时液态金属的过热度,以便在接近液相线)施压方向与凝固方向一致。

  液态模锻时,由于过程进行的速度很快,溶质来不及均匀扩散,有利于成分均匀,以获得无偏析制件,这是问题一方面。从另一方面,施压前凝固前沿已有溶质积聚,并在自然对流影响下,迅速扩散或沉积。一旦施压,这些低熔点溶质便挤入结晶前沿的枝晶中去,形成严重的枝晶偏析。虽然过程进行的很快,但选择结晶依然存在,熔点低的元素,在金属流动的带动下,也要作近程迁移,稍一积聚,就可能在压力作用下,挤入凝固前沿的枝晶间隙中去。周而复始,无论早期凝固,还是晚期凝固的组织,均不同程度存在枝晶偏析,钢质液态模锻中,碳的浓度沿原奥氏体晶界就偏高,因此,以后的组织转变就形成珠光体偏析。

  制件的金属基体被破坏或裂开,形成细长的、不规则线形的缝隙,在外力作用下有进一步发展的新趋势,这种缺陷称裂纹,裂纹有热裂纹、冷裂纹和缩裂之分。热裂纹断面被强烈氧化呈暗灰色或黑色,无金属光泽,冷裂纹断面洁净,有金属光泽,缩裂是与缩孔、缩松并存的

  3)由于金属芯子没有退让性,制件脱模也不能太迟,否则模芯将对制件收缩产生阻碍,