


無(wú)縫鋼管的詳細(xì)介紹
優(yōu)良工藝貨源穩(wěn)定

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縮孔是鋁合金壓鑄件常見(jiàn)的內(nèi)部缺陷,常出現(xiàn)在產(chǎn)品壁厚較大或者易形成熱點(diǎn)的位置。一般來(lái)講,只要縮孔不影響產(chǎn)品的使用性能,都以合格的方式來(lái)判定。然而,對(duì)于一些重要部位,如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的冷卻水道孔或潤(rùn)滑油道孔,出現(xiàn)縮孔是不允許判定合格的。
某企業(yè)的一款鋁合金制發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱,采用布勒28000kN冷室壓鑄機(jī)鑄造,材質(zhì)為ADC12合金,成分見(jiàn)表1。鑄件毛坯質(zhì)量為6.3 kg,后工序進(jìn)行X射線探傷時(shí)發(fā)現(xiàn)第二個(gè)曲軸軸承孔油道出現(xiàn)縮孔,離油道約8 mm,存在較大的漏油風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2017年該位置的縮孔報(bào)廢率為5%,經(jīng)過(guò)一系列的探索,成功地將廢品率降低為0.2%。本課題從鋁合金壓鑄件縮孔的形成機(jī)理[1-5]和鑄造條件兩方面出發(fā),分析鑄件產(chǎn)生縮孔的原因,尋求改善措施,以期為日后解決鋁合金壓鑄件縮孔問(wèn)題提供參考。一、鋁合金壓鑄件縮孔形成機(jī)理及形態(tài)--縮孔形成機(jī)理:導(dǎo)致鋁合金壓鑄件縮孔的原因較多,追溯其本源,主要是鋁合金從液相向固相轉(zhuǎn)變過(guò)程中鋁液補(bǔ)縮不足而導(dǎo)致。常見(jiàn)的縮孔原因有:①模溫梯度不合理,導(dǎo)致鋁液局部收縮不一致。②鋁液澆注量偏少,導(dǎo)致料餅薄,增壓階段補(bǔ)壓不足。③模具存在熱結(jié)或尖銳區(qū)域。④模具的內(nèi)澆口寬度不夠,面積較小,導(dǎo)致鑄件過(guò)早凝固,增壓階段壓力傳遞受阻、鋁液無(wú)法補(bǔ)縮。⑤鑄造壓力設(shè)置過(guò)低,補(bǔ)縮效果較差。圖1為鋁合金鑄件縮孔形成的示意圖。鑄件縮孔形態(tài):縮孔是一種鋁合金壓鑄件乃至鑄件常見(jiàn)的內(nèi)部缺陷,常出現(xiàn)在產(chǎn)品壁厚較大、模具尖角和模溫溫差較大等區(qū)域。圖2為某款發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱縮孔形態(tài),縮孔呈似橢圓狀,距離軸承油道孔約10 mm,內(nèi)壁粗糙,無(wú)光澤??s孔區(qū)域鑄件壁厚較大,約為22 mm;油道孔銷子前端無(wú)冷卻水,模溫較高。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的兩大軸頸(主軸頸和連桿軸頸)工作載荷較大,磨損嚴(yán)重,工作時(shí)必須進(jìn)行壓力潤(rùn)滑。在此情況下,軸頸的油道孔附近若存在縮孔,將會(huì)嚴(yán)重影響潤(rùn)滑效果。二、縮孔相關(guān)對(duì)策:鋁合金壓鑄件產(chǎn)生鑄造缺陷的原因有產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)特征、模具設(shè)計(jì)得澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)不合理等原因[1~4]。根據(jù)常見(jiàn)的鑄造缺陷原因以及鋁合金鑄件缺陷處理流程,探索解決鋁合金壓鑄件厚大部位縮孔的相應(yīng)對(duì)策。前期分析及對(duì)策:鑄件縮孔的前期分析從容易操作的工藝參數(shù)出發(fā),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及觀察,測(cè)得模具內(nèi)澆口厚度為4 mm,計(jì)算的內(nèi)澆口速度為40 m/s,產(chǎn)品壁厚*薄處為4.6 mm;料餅厚度為25 mm;鑄造壓力為60MPa。由經(jīng)驗(yàn)可知,模具設(shè)計(jì)符合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征,模具澆注系統(tǒng)應(yīng)該不存在增壓階段補(bǔ)縮不足的問(wèn)題。但是,增壓階段的鋁液補(bǔ)縮與料餅厚度和增壓壓力有直接的關(guān)系,合適的料餅厚度與鑄造壓力才能形成內(nèi)部組 織致密的鑄件,因此,可以懷疑縮孔是由鑄造壓力偏低和料餅偏薄而導(dǎo)致的。前期鑄件縮孔的對(duì)策分為兩個(gè):①鑄造壓力由之前的65MPa提高至90MPa;②料餅厚度有原來(lái)的25 mm調(diào)整為30 mm。采用上述措施后,經(jīng)過(guò)小批量專流驗(yàn)證,縮孔率由5%減低為4.8%,效果不明顯,說(shuō)明工藝參數(shù)不是引起鑄件縮孔的主因。中期分析及對(duì)策:由于引起鑄件縮孔的本質(zhì)原因是鋁液凝固時(shí)補(bǔ)縮不足而導(dǎo)致,而模具溫度分布不均容易導(dǎo)致鋁液凝固順序不合理,從而補(bǔ)縮不足,因此,中期對(duì)策分析主要從確保合理的模具溫度入手。由產(chǎn)品3D模型可知,鑄件縮孔處壁厚為22.6mm,壁厚較大,容易引起較高的模具溫度。鋁液凝固時(shí),壁厚較大鑄件內(nèi)部鋁液由于溫度較高,尚處于液相或者固液混合相,而此時(shí)內(nèi)澆口進(jìn)行補(bǔ)縮的通道可能已經(jīng)凝固。這樣,在增壓階段鑄件無(wú)法進(jìn)行鋁液補(bǔ)縮,從而有形成縮孔的可能。為確保合適的模具溫度,采用熱成像儀測(cè)得脫模劑噴涂后模具*高溫度為272℃(見(jiàn)圖3),高于正常的模具噴涂后溫度,其他區(qū)域模具溫度及其分布整體正常。因此,需要降低縮孔處模溫。另外,測(cè)得此處冷卻水孔底部距離模具型腔表面距離較大為20 mm,因?yàn)檩^大的熱傳遞距離會(huì)降低模具的冷卻效果,所以需要對(duì)冷卻水孔進(jìn)行更改。為降低縮孔處模具溫度,主要采取3個(gè)方法:①改善模具冷卻系統(tǒng)。將縮孔附件的冷卻水孔深度加深,由距模具表面20 mm變成12 mm,以此快速帶走附近模具熱量,降低模溫;將所有模具冷卻水管與水管統(tǒng)一編號(hào),一一對(duì)應(yīng),防止模具保全時(shí)裝錯(cuò),影響冷卻效果[5,6]。②降低澆注溫度,由675℃變?yōu)?45℃。③延長(zhǎng)縮孔處模具噴涂時(shí)間,由2 s變成3 s。實(shí)施上述整改措施后,縮孔區(qū)域模具噴涂后溫度大幅度降低,約為200℃,屬于正常范圍。縮孔率有4.8%降低到4%,說(shuō)明此類措施對(duì)縮孔具有一定效果,但不能徹底解決此區(qū)域的縮孔問(wèn)題。后期分析及對(duì)策:通過(guò)前面兩次改善,基本保證壓鑄模具處于理論上的合理狀態(tài),即澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、冷卻系統(tǒng)布置合適,工藝參數(shù)設(shè)計(jì)*優(yōu)。然而,鑄件縮孔率仍有4%之多。鑄件縮孔處壁厚為22.6 mm,遠(yuǎn)大于其他部位的壁厚,較大的壁厚可能引起鑄件中心凝固時(shí)補(bǔ)縮不足,增壓結(jié)束后此區(qū)域還沒(méi)有完全凝固,繼續(xù)收縮產(chǎn)生縮孔[7~10],模流分析見(jiàn)圖4。因此,如何解決鑄件縮孔處的補(bǔ)縮不足,也許才是問(wèn)題的關(guān)鍵。一般來(lái)講,鑄件的補(bǔ)縮時(shí)通過(guò)料餅→澆道→內(nèi)澆口→鑄件這條路徑進(jìn)行的。由于鑄件厚大部位后于內(nèi)澆口凝固,切斷了增壓后期的補(bǔ)縮通道,因此無(wú)法補(bǔ)縮。





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