低压铸造具有铸件尺寸精度较高、充型平稳、易获得优质铸件等众多优点, 已成为生产汽车铝合金铸件的重要工艺;但低压铸件中经常发生气孔, 缩孔及缩松、夹渣和裂纹等缺陷, 严重影响了铸件的质量, 因此, 对低压铸件常见缺陷的特征、产生原因、预防方法及其修复方法进行研究具有重要的意义。
1 常见缺陷特征及其产生原因
1.1 气孔类
(1) 缺陷特征: (1) 气孔均匀分布在铸件上部, 孔大而光滑, 厚壁铸件多发生在铸件顶部表皮下; (2) 在内部靠近冒口处、热节等温度较高的区域, 气孔细小且分散, 经常同缩孔共存; (3) 气孔均匀分布在型壁与铸件的接触面上, 气孔表面光滑, 呈银白色、金属光亮色或暗色, 铸件呈大片的“气疙瘩”。
(2) 产生原因: (1) 当液态金属冷却和凝固时, 因气体溶解度下降析出气体, 来不及排除, 使铸件产生“包气”现象; (2) 由于冷铁表面覆砂处理不好以及烘烤不充分而留有水分和其它发气物质; (3) 型壁物质同液态金属之间或在液态金属内部发生化学反应所产生的气孔。
1.2 缩孔及缩松
(1) 缺陷特征: (1) 在铸件厚实和铸件最后凝固的部位常出现不规则黑色斑点的缩孔; (2) 在铸件壁厚差较大的拐角处和浇口与铸件衔接处常出现容积大而集中的缩孔; (3) 疏松一般在铸件上厚大截面的最后凝固处、铸件厚度不均匀的过渡处、浇道附近。
(2) 产生原因: (1) 铸件壁厚处冒口补缩能力不足, 铸件冷却速度过快, 来不及补缩; (2) 浇道与铸件衔接处截面过小, 使金属液过早凝固, 从而破坏顺凝固固条件。 (3) 浇道与铸件衔接处截面之比过大或过小, 铸件补缩压力低, 使立筒补缩范围小, 产生疏松。
1.3 夹渣
(1) 缺陷特征:夹渣出现在型腔中金属液流动受阻的地方, 比如:铸件浇注位置上表面、型芯的下面及铸件死角处等, 其表面形状不规则和比较粗糙, 破断面上显现暗黑色无光泽深浅不一的夹杂物, 断续分布。
(2) 产生原因:因浇注不当带进杂物, 如升液管内的熔渣, 铸型中脱落的涂料, 砂型中的粉尘等等, 此外, 液中的氧化夹渣未清除干净, 炉料不清洁, 回炉料使用量过多, 充型速度太快, 都会产生夹渣。
1.4 裂纹
(1) 缺陷特征:裂纹分热裂和冷裂两种, 热裂表面出现彼此分裂的结晶体, 有强烈的氧化现象, 并沿晶体边缘裂开, 裂缝呈氧化黑色, 形状不规则, 呈锯齿状;冷裂沿晶内开裂, 断口未氧化, 裂开的表皮非常光洁, 呈折射状, 银色发亮。
(2) 产生原因:铸件轴心区域存在大量的疏松、气孔、夹杂物的偏聚、显微裂纹等缺陷, 这些都可能成为裂纹源;铸件形状复杂、厚薄不均, 在凝固过程中各部位冷却速度不一致, 会产生较大内应力, 当应力超过合金材料抗拉强度时铸件被拉裂;铸件壁厚处冒口补缩能力不足, 而当浇注温度过高, 铸件凝固时收缩量大, 就会出现裂纹。
2 预防措施
2.1 气孔
(1) 合理控制液态金属的充型速度, 应尽可能缩短熔炼时间, 减少液态金属吸气量, 而对于厚大铸件的上部, 适当增加一定的加工余量, 以便加工后去除缺陷。
(2) 液态金属可用六氯乙烷或氢气精炼去气或真空去气, 去气后应立即扒渣, 而后迅速浇注, 以防再吸气。
(3) 投料时应先投入熔点低的料, 依次投入熔点高的料, 可减少金属吸气量少, 此外, 可在铸性内按放过滤片除去金属液中的渣和气。
(4) 仔细刷涂料, 有破损及时补刷, 确保涂料的完整性, 仔细准备冷铁, 严防冷铁在使用前返潮。
2.2 缩孔及缩松
(1) 加强顺序凝固, 保证浇道处的补缩条件对局部热节处应采取强制冷却措施, 以调节出一个符合补缩的温度场分布, 对局部影响补缩的“冷节”, 可在背后的四周钻孔铣槽, 然后充填绝热材料, 以增大热阻。
(2) 适当降低浇注温度, 控制不同厚度处的冷却速度, 适当加大内浇道直径, 以防出现冷隔及浇不足, 采用薄而宽的内浇道使其在二次膨胀前凝固封闭, 可以消除缩孔缩松。
(3) 控制铸件各部位的冷却速度, 使铸型温度分布合理, 上部温度偏高, 下部温度偏低, 分布合理铸型热容, 即上部热容小, 下部热容大;增大浇道截面积或加快铸件的冷却速度, 使铸件比浇口处先冷;消除浇道与铸件处热节, 加快铸件厚实处的冷却速度, 缩小浇道与铸件的衔接面积。
2.3 夹渣
(1) 浇注时液流速应平衡缓和, 减少冲击力, 宜采用蛇形浇口和底注式浇注系统; (2) 仔细清除增祸液面上和升液管内的熔渣, 防止祸、升液管、铸型内的涂料脱落; (3) 利用升液管出口进行扒渣, 在易出现夹砂部位设置排渣冒口, 在浇道外设置过滤网, 阻止一次渣进入型腔。
2.4 裂纹
(1) 增加对产生热裂部分的补缩, 自然会减少热裂, 同时加强部位铸型的散热能力, 可能使热裂部位转移或不发生热裂。
(2) 在与裂纹处相对应的金属型 (芯) 的两侧上开设与裂纹方向平行的浅沟道以分散凝固时的收缩应力, 达到克服热裂的目的。
3 修复方法
针对铸件的不同缺陷, 一般有以下几种修复方法。
(1) 填补法。
首先把气孔、砂眼内的水分、污物、型砂清除干净后, 然后把配制好的工业修补剂填入孔洞内, 固化后打磨平整即可;该方法一般适用于直径为0.5mm～50mm的气孔和砂眼。
(2) 镶嵌法。
首先, 打磨孔洞处, 清除孔洞内锈迹, 接着, 选择金属块并打磨和配制修补剂, 然后, 孔洞内及金属块都涂一层修补剂, 然后将涂了修补剂金属块镶入涂了修补剂孔洞重, 室温固化8h～12h后可修磨, 该方法一般适用直径大于50mm的大孔洞。
(3) 浸渗法。
使用工业浸渗剂涂于铸件渗漏部位, 然后, 对渗漏部位局部加热, 当渗漏部位温度降到40℃～60℃时, 把渗透剂滴入疏松微孔处, 棉纱擦去残余, 室温固化8h, 即可使用, 该方法一般适用于铸件内部疏松、微孔<0.1mm的缺陷。
(4) 加强法。
沿裂纹开V型坡口, 将裂纹从基体金属上“挖”掉, 然后用修补剂填平即可, 该方法一般适用于对于铸造裂纹或受力较小部位的表层裂纹。
(5) 焊补修复。
首先, 往渗漏处钻深5mm～6mm, 然后, 清除夹砂、去毛刺清洗, 接着进行预热与焊补, 保温后, 进行孔校正及零件外圆加工, 最后划线钻丝孔与上骑缝螺钉即可。
4 结语
通过上述的预防措施及修复方法的综合应用, 在生产周期延长不多、成本增加不大的条件下, 获得的铸件内在和外观质量完全满足技术要求, 减少了铸造缺陷的出现, 取得了较好的经济效益。
摘要：低压铸造工艺是一种较先进的铸造工艺, 该工艺机械化和自动化程度高, 铸件质量稳定;本文分析了低压铸件常见缺陷的特征、产生原因, 预防措施及修复方法。
关键词：低压铸件,缺陷分析,缺陷修复
参考文献
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