压铸件的失效模式分析
压铸过程是利用高压力使液体金属以很高的速度在极短的时间内充满型腔.这种成形方式可以得到组织致密、力学性能较高的产品,但在压铸实际生产中质量问题也很多,其原因也是多方面的.现将压铸生产中易于出现的失效模式从零件结构、压铸参数和模具三方面的影响作一下综合分析,以便找出有效的改进措施,提高产品质量.
压铸过程是利用高压力使液体金属以很高的速度在极短的时间内充满型腔.这种成形方式可以得到组织致密、力学性能较高的产品,但在压铸实际生产中质量问题也很多,其原因也是多方面的.现将压铸生产中易于出现的失效模式从零件结构、压铸参数和模具三方面的影响作一下综合分析,以便找出有效的改进措施,提高产品质量.
在铸造生产过程中,由于受原材料、设备及工艺技术水平等的影响,铸件不可避免地会产生一些缺陷,在诸多铸造缺陷中孔洞类缺陷所占的比例最高.铸件的缺陷在允许修补的范围内时,作为返修件或修补件,经修复,可使铸件质量达到技术要求后能正常使用.
小缸套铸件结构如图1所示,材料为铸铜,牌号为美国C87600.具体成分如下:wZn=4.0%~7.0%,wsi=3.5%~5.5%,wPh≤0.5%,其余为铜.技术要求为:①铸件表面粗糙度为Ra≤6.3μm.②铸件内部不能出现缩孔和缩松,要求能承受5.5MPa的高压.铸件净重量为0.8kg.
我厂两台6t无芯中频炉是中美和资的彼乐公司所生产,在使用两年多的时间里,大大提高了铁液供应量,解决了以往铁液供应不足而影响生产的现象.但以往每次筑炉需用10~15h,每筑一次炉使用的炉次为(150±10)次,使用的筑炉材料为比较昂贵的进口成品砂.因此,如何改进筑炉方法以及对中频炉维护保养,减少原材料成本,提高劳动效率,已成为人们关注的问题.
我厂从1995年开始采用消失模铸造方法生产篦条,该产品是唐钢二铁烧结车间使用的备件,年用量6万根,约300t,材质为高铬铸铁.我们在生产中取得了一些生产经验,现在成品率稳定在96%左右.
超高锰钢是在传统高锰钢的基础上,通过增加锰元素含量,同时添加铬、钼等合金元素而形成的新钢种.目前超高锰钢主要用于生产需承受较大冲击的单段破碎机锤头,重量50~125kg,平均厚度约120mm.下表数据是在参考同类锤头化学成分的基础上经大量试验后得出的,据此生产的90kg超高锰锤头经装机使用,效果良好.
铸造生产可为各类产品,如机修备件、设备零件、模具和夹具提供铸件毛坯,而铸件生产使用的能源主要是电力、天然气、空气、蒸气和焦炭等,因种种原因造成耗能大,是企业的用能大户.怎样降低能源消耗,节约能源,提高效益具有十分重要的现实意义.
辊轮铸件(如图1所示)材质为铸钢,单重(不含浇冒口)1250kg,铸件要求壁厚均匀,无气孔、夹砂等缺陷.在铸造的生产工艺中,传统的砂芯固定方法如图2所示(浇冒口系统略),即2#砂芯用上、下砂芯撑固定,由于这种形状的砂芯在钢液中的浮力大,砂芯撑容易受钢液冲击而稳定性差,同时因盖箱砂的强度不易提高,结果会造成辊轮铸件在浇注过程中因2#砂芯浮起而报废.
大断面球墨铸铁的制造技术,尤其是大断面高伸长率球墨铸铁的制造技术是铸造界公认的一个难题.
我公司相当一部分铸件是以本公司自行研制的QT400-20为材质,其基体组织主要为铁素体.在生产中,我们对每一件产品都制作了附铸试样并对其进行力学性能及金相检验.值得注意的是,在金相试样制备过程中,由于材料软硬程度、磨光程度及抛光程度的差异,试样会或多或少地出现变形损伤层.经抛光后,若变形损伤层未消除或又出现了新的变形损伤层,经侵蚀后,基体组织就会出现假象,影响测定结果,尤其是硬度较低的材料,此种现象较为严重.而我公司生产的QT400-20产品,其硬度在150HB左右,属低硬度…
随着铸铜件需求量的增大和能源、材料价格的上涨,在市场竞争日趋激烈的今天,减少铸铜件生产的能源和材料消耗,降低铸铜件的生产成本,是铸造工作者需认真对待的.
我厂为美国大平原公司加工生产的农用车胶轮,其配套的轮毂铸件铸造精度要求很高,非加工面多,首批试铸时产品质量一直不稳定,废品率较高.经过认真分析,找出了产生废品的原因,并在原工艺的基础上,增加了工艺装备,设计了简易实用的顶箱起模机构,用于生产后效果良好,质量稳定,废品率得到了有效控制.
船用柴油机气缸套,由于其内孔大、壁较厚且外形复杂,铸造毛坯除了经常出现的砂孔、渣孔和缩松外,云斑也是普遍存在的铸造缺陷.为了提高船用气缸套的铸造质量,必须防止云斑的产生.下面根据我厂多年生产气缸套的实践,本人提出对云斑问题的看法和一些解决措施.
铸件的材质直接决定其使用性能,化学成分是影响材质的主要因素,而炉前化学成分的准确判断,可以确定孕育剂的加入量并检查孕育效果,避免浇注后铸件性能不合格而出现废品.
在铸造铝合金中,镁是一种主要元素,又是一种易烧损元素.镁的加入量很低,用镁锭直接配料操作很不方便.如何方便而准确的加镁,是铸造铝合金生产的一大问题.我们通过生产试验,找到了一种AlMg40合金,解决了这一问题.该合金生产工艺简单,满足了中间合金的使用要求.
我厂生产的大型机床铸件(如床身、立柱、横梁),一般重量为5~30t,材质为HT250~HT300,铸件加工后本体要求硬度>180HB.对于中小铸件来说,达到这一要求非常容易,而对于重量在15t以上,导轨壁厚在120mm左右的铸件来说,要稳定达到这一要求则很难.为了满足这一要求,有些铸件就必须进行淬火,而淬火硬度虽然高,但淬火层厚度在2~3mm,不仅增加成本,且影响机床的使用寿命.
由于水玻璃砂的退让性差,高温残留强度高,加之阀门铸钢件壁薄、结构复杂,不利于铸件的自由收缩,使铸钢件在凝固收缩过程中因收缩阻力大而出现裂纹,同时也使铸件内腔的清理十分困难,严重影响铸件质量.
我厂专业生产球墨铸铁已有多年历史,产品品种有曲轴、连杆、十字头体、重型载重汽车零件、阀座、齿轮、蜗轮、蜗杆以及轧辊等关键件,既有珠光体球墨铸铁,也有铁素体球墨铸铁.但是,在近几年生产中,由于使用的生铁、焦炭和球化剂等原材料,其供应来源很难固定,成分波动大,使球墨铸铁的质量不易控制.为了制造出符合要求的球墨铸铁,必须相应地采取多种措施.
火箱箱体铸件是陶瓷厂用于给车间提供热风的配件,铸件主体厚度20mm,肋厚15mm,材质为HT200,铸件要求不变形、无飞边、毛刺,铸件单重250kg,我们决定采用消失模工艺.
2001年我厂为某外资厂试生产了一种原需从国外进口的耐磨圈配件,由于产品质量稳定,用户很满意,并要与我们长期合作此项目.