鎂合金常見(jiàn)缺陷特征、原因和防止措施
1、氧化冷隔
1.1 特征
金屬液流被氧化隔開(kāi)而未熔合一體,嚴(yán)重時(shí)成為欠鑄。常出現(xiàn)在鑄件的頂壁上、薄的水平或垂直面上、厚薄轉(zhuǎn)接處或薄筋條上。
1.2 原因
(1) 澆注溫度過(guò)低,合金流動(dòng)性差。
(2) 型腔排氣不良,阻礙合金液的流動(dòng)。
(3) 澆道、橫澆道或內(nèi)澆道的面積不夠,金屬液充填的速度緩
漫或流動(dòng)的距離太遠(yuǎn)。
(4) 型芯錯(cuò)位或移動(dòng),使某一部位的壁厚明顯變薄。
1.3 防止方法
(1) 適當(dāng)提高澆注溫度和金屬型溫度。
(2) 增加鑄型、型芯的排氣能力。
(3) 合理選擇澆注系統(tǒng)的位置、數(shù)量和面積。
(4) 增加鑄件某一部位的厚度。
(5) 保持金屬液流平穩(wěn)、均勻而無(wú)紊流地進(jìn)入鑄型。
2、夾雜
2.1 氧化皮
2.1.1 特征
斷口呈深灰色、黑和淺黃色而不規(guī)則的點(diǎn)或小塊狀存在于鑄件內(nèi)部,外形上呈薄片、皺皮或團(tuán)絮狀,有時(shí)還帶有少量的熔劑。薄壁鑄件則常露于表面。
2.1.2 原因
(1)合金熔煉過(guò)程中因生成氧化物而造成的夾雜。主要原因是爐料不清潔,熔劑不干燥,精煉作用不完全,澆注前的靜止時(shí)間不夠以及熔煉操作不當(dāng)。
(2)澆注過(guò)程中因形成氧化皮而造成。主要原因是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理,澆注時(shí)合金劇烈氧化或產(chǎn)生渦流以及澆注操作不當(dāng)。
(3)鑄型本身原因:主要是砂型及型芯哄烤不良,保護(hù)劑不足,和箱后停放時(shí)間過(guò)長(zhǎng),型砂過(guò)濕,型砂搗得太實(shí)等。
2.1.3 防止方法
(1)保護(hù)爐料清潔、熔劑干燥,仔細(xì)精煉,充分靜置并往合金加入少量的鈹。
(2)正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng),采用過(guò)濾器,啟動(dòng)坩堝要平穩(wěn),正確澆注,避免氧化和燃燒。澆注時(shí)不斷撒以硫磺、硼酸或噴以保護(hù)氣氛。
(3)造型操作要正確,控制型砂水分,砂芯要干透,控制好合箱時(shí)間。
2.2 熔劑夾雜
2.2.1 特征
(1)大塊熔劑夾雜在鑄件內(nèi)呈水滴狀,常與熔渣同時(shí)出現(xiàn)。細(xì)小熔劑夾雜呈分散狀,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后在鑄件表面上或斷口上呈暗色斑點(diǎn)。
(2)表面上的大塊熔劑夾雜在出型后暗褐色,而細(xì)小熔劑則難以被發(fā)現(xiàn)。
(3)熔劑夾雜一般分布在澆注系統(tǒng)和內(nèi)澆道附近或鑄件下部。機(jī)加工暴露出熔劑的表面在空氣中停留一段時(shí)間后呈暗色斑點(diǎn),然后在斑點(diǎn)上出現(xiàn)白色粉末(“長(zhǎng)毛”)。
2.2.2 原因
(1)違反精煉和靜置的規(guī)定。
(2)熔劑的成分、配制、保管不當(dāng)。
(3)未遵守澆包在坩堝中舀取金屬液的規(guī)定而將熔劑攪入合金液內(nèi),坩堝剩留的合金液過(guò)少。
(4)可提式坩堝中的熔劑未清理干凈,出爐時(shí)不平穩(wěn),澆注后剩留的合金液過(guò)少。
(5)澆包未洗滌干凈,洗滌劑的使用次數(shù)太多,變臟以及溫度太低。
(6)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良。
2.2.3 防止措施
(1)應(yīng)遵守合金熔煉規(guī)范和澆包在坩堝中舀取合金液的規(guī)定,兩次舀取金屬液之間的時(shí)間間隔不少于4min。
(2)使用合格的熔劑并定期檢查。
(3)澆注前仔細(xì)清除坩堝周圍邊緣和可提式坩堝澆嘴上的熔劑。
(4)吊出坩堝時(shí)要平穩(wěn),坩堝中要剩留規(guī)定比例的合金液體。
(5)熔劑坩堝的溫度不低于780℃,澆包和工具洗凈后要滴凈所有的熔劑。
(6)采用合理的澆注系統(tǒng)。
2.3反應(yīng)后的砂夾雜
2.3.1 特征
該缺陷存在于含鋯的合金鑄件中,呈“不均勻分布的點(diǎn)狀偏析”,即輪廓極為分明,直徑約1mm的圓形亮區(qū),常帶有比中心還亮的亮圈顯示于射線上。
2.3.2 原因
被卷入的砂粒同熔融的含鋯合金起反應(yīng)后生成的單個(gè)缺陷。
(1)舂砂太軟。
(2)型砂濕強(qiáng)度低。
(3)內(nèi)澆道太少、太狹窄,致使金屬液的進(jìn)口速度太高。
(4)澆注溫度太高。
3、顯微疏松和松孔
3.1 特征
顯微疏松是金屬枝晶或晶界孔洞。分布在鑄件補(bǔ)縮不良的部位,用肉眼無(wú)法分辨但在顯微鏡下可看到成片的小孔。
在斷口上呈淡黃、灰色或黑色。射線照相檢驗(yàn)時(shí)在底片上呈羽毛狀或海綿狀暗區(qū)。一般在鑄件內(nèi)部,有時(shí)穿透整個(gè)壁厚,造成鑄件氣密性不合格。
松孔是金屬不致密的宏觀疏松,可用肉眼分辨。分布在鑄件內(nèi)部,露出表面后則呈蟲(chóng)蛀狀,所以又稱為“蟲(chóng)蛀狀疏松”。
3.2 原因
3.2.1 凝固過(guò)程中補(bǔ)縮不良
(1)澆注系統(tǒng)和冒口設(shè)置不當(dāng)。
(2)冷鐵位置和厚度不當(dāng)。
(3)鑄件形成毛刺、飛邊等。
(4)引入合金液的位置不當(dāng)。
(5)鑄件局部過(guò)熱和金屬型溫度過(guò)高。
3.2.2 合金中氣體含量多促使顯微疏松形成加劇
(1)爐料、熔劑潮濕。
(2)回爐料等表面腐蝕。
(3)鑄型通氣不良。
3.2.3 某些合金本身的結(jié)晶間隔大,如ZM-1、ZM-5,顯微疏松傾向性大。
3.2.4 變質(zhì)或加鋯細(xì)化合金不夠,合金的結(jié)晶組織大,加劇和促使顯微疏松的形成。
3.3 防止方法
(1)正確使用冒口、冷鐵,使鑄件順序凝固。
(2)向冒口內(nèi)導(dǎo)入熱金屬液、加大冒口等延緩冒口的冷卻。
(3)開(kāi)設(shè)冷卻筋或冷卻刺。
(4)改變零件的局部結(jié)構(gòu),消除熱節(jié)部位,使之有利于順序凝固。
(5)適當(dāng)降低硬模溫度,按順序凝固原則調(diào)整涂料,
(6)使內(nèi)澆道均勻分布于鑄型上,在某些情況下,在內(nèi)澆道對(duì)面放置冷鐵。
(7)適當(dāng)降低合金的澆注溫度。
(8)爐料應(yīng)干燥并清潔。
(9)變質(zhì)良好。
(10)砂型的水分要適當(dāng),鑄型的排氣要暢通。
4、偏析
4.1含鋯鎂合金中的共晶偏析(共晶富集)
4.1.1 特征
產(chǎn)生于稀土鎂合金鑄件中。在射線照片上的特征類似與顯微疏松、熱裂、縮孔等缺陷的亮區(qū)。
4.1.2 原因
這種偏析是當(dāng)合金凝固期間形成顯微疏松、熱裂、縮孔等缺陷后,又被其臨近富有稀土金屬一類高X射線密度的合金元素的共晶液體所充填。
4.1.3 防止方法
與排除顯微疏松、熱裂、縮孔等缺陷的方法相同。在缺陷被共晶液體完全填滿的情況下雖對(duì)鑄件的力學(xué)性能無(wú)明顯影響,但其臨界工藝狀態(tài)應(yīng)引起注意。
4.2 含鋯鎂合金中的流線(共晶貧乏)
4.2.1 特征
主要產(chǎn)生在鑄件較薄的斷面處,在射線照片上顯示出暗色的擴(kuò)散線條,其形狀與鑄件表面上流痕相符。
4.2.2 原因
型腔一部分被金屬液體所充填并在與來(lái)自另一股金屬液相遇之前凝固,然后已凝固的前沿部分溶化后再開(kāi)始凝固。這樣,在貼近凝固前沿的合金成分貧缺高射線密度的合金元素。
4.3 密度偏析
4.3.1 特征
一般分布在鑄件的厚大部分。在射線照片上呈白色,可以與基體相融合的一些白色擴(kuò)散斑點(diǎn)相連而形成斑紋狀,甚至云狀。
4.3.2 原因
液相線以上沉淀出的質(zhì)點(diǎn)的凝聚,出現(xiàn)在鑄件厚大截面處的較低部位。在Mg-Zn-Zr合金中是Zn-Zr化合物;在Mg-Al合金中是Mn化合物。除合金成分外,尚有以下因素:
(1) 澆注溫度過(guò)高。
(2) 鑄件厚大部分冷卻太慢。
(3) 金屬型溫度過(guò)高,局部涂料太厚。
4.3.3 防止方法
偏析的存在說(shuō)明凝固條件不良。
(1)在冷卻較慢的部位安放冷鐵。
(2)降低澆注溫度,縮短鑄件的凝固時(shí)間。
(4) 適當(dāng)降低金屬型的工作溫度并控制涂料厚度。
4.4 鎂-鋁系合金中的反偏析
4.4.1 特征
化學(xué)氧化處理后的鑄件表面上出現(xiàn)由灰色至黑色的不規(guī)則形狀或斑點(diǎn),剛出型的鑄件上出現(xiàn)部分微蘭色。
4.4.2 原因
(1)合金中含量增高,生成反偏析的程度增大。
(2)合金晶粒粗大。
(3)冷卻快,溫度剃度大。
(4)合金中含有Si、Be(≥0.05%)等雜質(zhì)。
4.4.3 防止方法
(1)變質(zhì)良好,則晶粒細(xì)小。
(2)適當(dāng)提高金屬型的工作溫度。
(3)降低雜質(zhì)含量。
(4)反偏析不嚴(yán)重時(shí),可用普通機(jī)械方法除掉表皮層。
5 熱裂
5.1 特征
鑄件上出現(xiàn)的直的或曲折裂隙(穿通裂紋)、裂口(非穿通裂紋)。熱裂紋處的斷口被強(qiáng)烈氧化后呈深灰色或黑色,無(wú)金屬光澤,并沿晶界裂開(kāi)。
5.2 原因
(1)采用了熱裂傾向大的合金。
(2)合金中有促使形成裂紋的夾雜。
(3)合金變質(zhì)不好或變質(zhì)失效使晶粒粗大。
(4)鑄件形狀不合理,如有尖角、截面劇變等。
(5)鑄件個(gè)別部位的收縮受阻。
(6)澆注系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng),造成局部過(guò)熱。
(7)冷鐵放置不當(dāng)。
(8)鑄件出箱清砂過(guò)早。
5.3 防止方法
(1)細(xì)化合金組織。
(2)防止含鋁和含鋯合金相混,控制鈹?shù)奶砑恿俊?/span>
(3)改善零件設(shè)計(jì),消除尖角,使厚薄截面均勻過(guò)度。
(4)減少鑄件收縮時(shí)的阻力,提高鑄型和型芯的退讓性。
(5) 盡可能使鑄件順序凝固。
(6) 降低澆注溫度。
(7) 正確放置冷鐵。
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