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1、铝合金金属型铸造中疏松缺陷的分析与预防32《红旗技术》2005年第1期铝合金金属型铸造中疏松缺陷的分析与预防铸造厂17车间刘敏摘要针对铝舍金金属型铸造中常见的疏松铸造缺陷,从产生机理上进行分析,并寻求出适合工厂实际生产的预防措施,减少缺陷的产生,提高铸件产品合格率.关键词铝舍全金属型铸造铸件疏松1引言铝合金金属型铸造是利用重力将液态金属浇注入金属材质铸型中,并在重力作用下凝固成型,以获得铸件的一种铸造方法.它具有工序简化,生产效率高,铸件机械性能高,尺寸精度和表面粗糙度高等优点,但由于金属型本身无透气性,退让性差,并且有排气困难,散热太快等缺点,使铸件在生产中常常会出现疏松
2、等一些铸造缺陷.这种疏松缺陷,不仅会破坏铸件质量,降低产品合格率,而且会减小铸件有效承载面积,特别是对于承载零件会在缺陷处造成应力集中,极易使零件在工作时断裂失效,成为危险隐患.因此,在铸造生产中要尽量预防疏松缺陷的产生.在铝合金金属型铸造中,由于受铸型材质,开模条件等因索的限制,疏松缺陷不能用砂型铸造中常用的工艺方法(如:使用激冷砂,安放冷铁,暗冒口等)来解决,这就要求寻找出适合于铝合金金属型铸造的方法来预防疏松缺陷的产生.2疏松缺陷分析铸件在凝固过程中,由于合金的液态收缩,凝固收缩和固态收缩,往往在铸件最后凝固部位出现大量弥散的,形状不规则的微小孔洞称为疏松.其在铸件中
3、的表现形式如图1所示.在铝合金铸造生产中,当合金液浇入铸型后,冷却至常温,成为铸件,整个过程通常会发生三种收缩,一种是液态体积收缩,即金属液自浇注温度降至合金的液相线温度所发生的体积缩减;第二收稿日期;2005一l一251.外缩孔I2.内缩孔I3.疏松I4.铸件图1铸件疏松缺陷示意图种是凝固时期的体积收缩,即金属液从液态转变为固态,液固并存时期发生的体积缩减I第三种是固态体收缩,即从线收缩开始温度降温至常温所发生的体积缩减.这三种收缩的结果会使铸件产生体积亏损,如果铸件产生的体积亏损不能及时通过合金液来补偿,就会形成所谓的疏松,所以疏松的产生主要是合金液补缩不足造成的,形成
4、的根本原因就是铸造合金的收缩性.这种缺陷一般出现在铸件的厚大部位,最后凝固的部位或补缩不到的部位.与铸件的工艺方案设计,顺序凝固条件,浇注温度等都有一定的关系.3预防措施在铝合金金属型铸造中,防止铸件产生疏松'红旗技术)2005年第1期的根本措施就是控{jI铸件顺序凝固,保证合金液有一定的补缩通道,因此,可从以下几方面考虑.3.1■定合理的铸造工艺方案铸造工艺方案的确定对保证铸件质量很重要,要针对具体零件进行具体工艺性分析和技术状态分析,然后选取合理的分型位置和浇注系统.一般情况下,从预防琉松角度考虑,应优先考虑顶注式浇注系统或垂直缝隙式浇注系统.顶注式浇注系统结构简单,金
5、属的温度分布合理,下部温度低,上部温度高,有利于实现铸件自下而上的定向补缩,凝固,从而有利于防止琉松.垂直缝隙式浇注系统充填铸型的方式是由下而上逐渐地使铸型充满,因而使铸件具有合理的由下而上的凝固顺序,保证了铸件良好的补缩条件,有利于实现顺序凝固,也能有效防止琉松.选取分型面时,一般应将零件厚大部位朝上放置,以便于合理安放胃口,进行补缩.3.2合理安放通气l在铝合金金属型铸造中,一般铸型都为铸铁或钢制成.铸型透气性,退让性差,散热快,而且受开模条件限制,与砂型铸造相比不宜使用激冷砂,安放冷铁,暗冒口等来解决琉松缺陷,所以工艺方案有时就受到很大的限制,为此,可采用在铸型中镶通
6、气塞的方法来解决铸件小范围局部琉松问题.通气塞材料通常可选用紫铜,形状可根据零件需激冷部位形状制作成矩形或圆形,沿圆周开出小槽,配作镶嵌在铸型中,如图2所示.图2圆形通气塞示意图因为在相同的温度条件下,紫铜的热导率几乎可以达到铸铁和钢的8倍左右(如:在200℃时,紫铜的热导率为380W/m?C,而HT200为50.24～54.43W/m?C,45钢为46.47W/m?C),热量传递快,可以起到加快铸件局部冷却速度的作用,能有效预防铸件小范围局部疏松的产生.3.3正确选用涂料,合理进行喷涂涂料是铝合金金属型铸造中必用的辅助材料,它具有调节铸件冷却速度,保护金属型,增加透气性,
7、保持液体金属的流动性,改善充型能力等多方面的作用,所以涂料的选取和喷涂好坏对铸件的质量有着至关重要的意义.在铝合金金属型铸造中要求涂料有足够的耐热性,必要的化学稳定性,必要的导热性以及足够的流动性和良好的透气性.3.3.1涂料种类的选取为了取得良好的补缩效果.在选取涂料时,要根据不同的部位使用不同的涂料.据资料介绍,在660"-680C范围内,当煅烧石棉加入量为涂料成分重量的15.79时,石棉涂料的导热系数为0.167w/(m.C),而相同条件下,氧化锌涂料的导热系数为0.311W/(m.C),白垩粉涂料的导热系数
