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    汽车铸件脉纹缺陷的产生原因和发展趋势

    发布日期:2021-03-07 发布者:润恒压铸

    其一、脉纹缺陷的产生原因
    生产汽车缸体、缸盖时,进排气道、水套内腔及热节内角部位经常出现较薄的毛刺即脉纹缺陷,因毛刺位置在内腔很难清理,水套腔内脉纹缺陷会阻碍冷却水的正常流动,严重时造成发动机烧缸;进排气道内的脉纹会影响气道涡流特性,铸铝件严重影响发动机的性能,因此解决脉纹缺陷对于缸体、缸盖等汽车铸件来说至关重要。
    在573℃温度下,石英砂发生晶型转变,从R石英变为。石英,相变膨胀引起的热应力导致砂芯表层开裂,铁液渗入裂纹中形成脉纹。脉纹产生的基本条件,一是相变膨胀产生的热应力大于砂芯表面强度;二是铁液呈液态且具足够流动性。脉纹缺陷就是一种膨胀类的铸造缺陷。一般认为:①原砂Si02含量越高,脉纹缺陷越严重。②原砂粒度集中度越高,脉纹缺陷越严重。
    ③浇注温度越高,脉纹缺陷越严重。但浇注温度是根据铸件结构、壁厚确定的,不能随意改变。
    压铸件的加工步骤
    (1)什么事退火处理?压铸件加热到通常在300℃上下,保温一段时间后,随炉冷却到室温的工艺称为退火。退火的时候,固溶体会出现分解,相质点出现聚集,能够去除铸件的内应力,让铸件的尺寸保持稳定,避免变形,增强铸件的塑性。
    (2)什么是固溶处理?将铸件加热到差不多在共晶体的熔点,然后在这样的温度下持续久一点,然后迅速冷却,让强化组元能够好地溶解,保存这个高温状态一直到室温,这一工序就叫做固溶处理。固溶处理能够增强铸件的强度和塑性,提高合金的抗腐蚀能力。固溶处理的作用通常和固溶处理温度、固溶处理保温时间、冷却速度三个方面有关。
    (3)什么是时效处理?把固溶处理后的铸件加热到设定温度,持续一段时间后出炉,放在空气里下慢慢冷却的方法叫做时效。要是时效强化是在室温下完成的那就叫自然时效,要是时效强化是在比室温高的环境里并保温一段时间后完成的称为人工时效。时效处理进行着过饱和固溶体分解的自发过程,可以让合金基体的点阵恢复到相对稳定的状态。
    压铸件的精加工车间在选择或使用切削液中遇到有哪些主要问题?
    1、光洁度要求高的铝合金压铸件,易出现断刀及丝锥现象;
    2、切削液使用寿命及周期短、易发臭,影响作业环境;
    3、压铸行业精加工车间,用油量大、综合成本降不下来;
    4、较难找到一款适用于各种铝合金压铸件加工工艺要求的切削液;
    5、加工ADC12等压铸件极易出现腐蚀、发霉的问题。
    压铸件的使用注意事项:
    1、抗蚀性差
    当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时,导致铸件老化而发生变形,表现为体积胀大,机械性能特别是塑性显著下降,时间长了甚至破裂。铅、锡、镉在锌合金中溶解度很小,因而集中于晶粒边界而成为阴极,富铝的固溶体成为阳极,在水蒸气(电解质)存在的条件下,促成晶间电化学腐蚀。压铸件因晶间腐蚀而老化。
    2、时效作用
    锌合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成,它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快,因此到室温时,固溶体的溶解度是大大地饱和了。经过一定时间之后,这种过饱和现象会逐渐解除,而使铸件地形状和尺寸略起变化。
    3、不宜在高温和低温下
    压铸件不宜在高温和低温(0℃以下)的工作环境下使用。锌合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。  凡能减少热应力的因素,提高砂芯高温强度及韧性的因素,以及加速铁液凝固的因素,均会减少脉纹产生。实践证明,树脂砂产生脉纹缺陷的倾向大小顺序依次为:冷芯盒树脂砂~PEPSET树脂砂~覆膜砂~呋喃树脂砂~碱性酚醛树脂砂。
    其二、汽车铸件用材质的发展趋势
    以铸铁件为代表的铸铝件目前是汽车用铸件的主体部分,尤其是球墨铸铁件的应用后取代了很多铸钢和灰铸铁件,并导致可锻铸铁在汽车零部件应用上基本接近消失,其优异的强韧性能和易控的生产方式使其应用比重逐步增加,高强高韧性球墨铸铁的生产将成为球铁持续应用的重要基础。
    另一种优异的工程材料一一等温淬火球墨铸铁近年来受到汽车行业普遍关注,在国外取得迅速发展并应用良好,国内一些汽车厂家也大力开展相关应用研究,在曲轴、齿轮、支架等方面的应用研究取得可喜成果,并得到实际应用。
    高硅铝球铁、蠕铁是上世纪90年代发现并取得大力应用的另一种具有优异的高温性能的工程材料,具有很好的高温疲劳强度、抗蠕变性能,其工作温度可达到880℃,是发动机排气管理想的使用材料。
    传统的灰铸铁材料在汽车缸体、变速箱壳体、制动盘(毅)上依然应用,但随着汽车性能的不断提升,传统的HT250牌号应用将会越来越少,提高灰铸铁性能与牌号成为其得以应用的重要方式。
    蠕墨铸铁1948年就被发明,由于稳定的生产范围较窄,且性能未引起人们的关注,一直应用较少。直至先进的生产控制技术研究成功并地投入使用,蠕墨铸铁用于复杂铸件的生产才有了可能。蠕墨铸铁材料由于具有比灰铸铁和铝高的抗拉强度(高75%)、弹性模量(高40%)疲劳强度,成为目前发动机缸体缸盖设计的理想材料。
    汽车轻量化的要求是采用镁铝合金来制造汽车铸件的重要前提。有资料报道,汽车每减重10%,油耗降低5.5%,排放减低10%左右,而铝合金密度仅有铁的的1/3,而强度与灰铸铁相当,成为取代灰铸铁制造发动机缸体缸盖的理想材料。铝合金铸件在世界范围内近年来取得快速增长,而具有轻密度的镁合金伴随研究应用的深入,在汽车方向盘、座椅骨架、仪表盘、罩盖等零件上也得到快速应用。铸件氧化夹渣陷特征:氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色,经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现。
    传统压铸工艺主要由四个步骤组成,或者称做高压压铸。这四个步骤包括模具准备、填充、注射以及落砂,它们也是各种改良版压铸工艺的基础。在准备过程中需要向模腔内喷上润滑剂,润滑剂除了可以帮助控制模具的温度之外还可以有助于铸件脱模。然后就可以关闭模具,用高压将熔融金属注射进模具内,这个压力范围大约在10到175兆帕之间。当熔融金属填充完毕后,压力就会一直保持直到铸件凝固。然后推杆就会推出所有的铸件,由于一个模具内可能会有多个模腔,所以每次铸造过程中可能会产生多个铸件。落纱的过程则需要分离残渣,包括造模口、流道、浇口以及飞边。这个过程通常是通过一个特别的修整模具挤压铸件来完成的。其它的落纱方法包括锯和打磨。如果浇口比较易碎,可以直接摔打铸件,这样可以节省人力。多余的造模口可以在熔化后重复使用。通常的产量大约为67%。
    压铸作为一一种特殊铸造方法,与其他铸造方法相比,其基本的特征是将液态金属以高速高压对模具进行填充充型,但是,由于压铸方法固有的充型造成的喷射以及金属模具快速冷却和高的生产效率对模具的损害,使压铸件不可避免的产生很多缺陷,一些缺陷是与压铸方法与之俱来的,一些则是可以避免的,一些缺陷不会影响压铸件的性能,所以不会造成铸件废品,而另外一些缺陷则可能会影响铸件的性能而成为废品。质量是企业的生命线,是提高企业竞争能力的重要支柱,是提高企业经济效益的重要条件,因此,提高压铸件质量,无论对于压铸企业的经济利益,还是减少资源浪费的社会效益,都是非常有利的。