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铝合金压铸件的机械性能及高温热处理

作者:新盛达有色金属制 发布日期:2019-03-25 12:03 点击:
过热度不高时具有良好的流动性,便于充填复杂型腔,以获得表面质量良好的压铸件,同时可改善压铸模具的工作条件,提高压铸模具的工作寿命。
铝合金除具有熔点不太高外,还具有以下特点:
(l)过热度不高时具有良好的流动性,便于充填复杂型腔,以获得表面质量良好的压铸件,同时可改善压铸模具的工作条件,提高压铸模具的工作寿命。
(2)线收缩率小,以免铸件产生裂纹,并可以提高压铸件的尺寸精度。
(3)结晶温度范围小,可以减少铸件中收缩孔洞产生的可能性。
(4)具有一定的高温固态强度,防止模具开模时推出铸件产生变形或破裂。
(5)在常温下应具有一定的强度,以尽可能提高压铸件的机械强度。
(6)与金属型腔不发生化学反应,亲合力小,以减少粘模和互相合金化。
(7)在高温熔融状态下,不易吸气,氧 化,以便在压铸时能较长时间保温。
含硅压铸铝合金以铝硅共晶合金为典型。通常合金中含硅量接近铝硅合金共晶点,其铸造性能较好,生产工艺简单,而且这种合金抗腐蚀性较好,所以在压铸生产中这种合金得到了广泛的应用。但是这种合金的机械性能差,不适用受力件,为了克服铝硅共晶合金强度较低的缺点,人们在铝硅共晶合金中加入了Cu、Mg、Zn等合金强化元素,大大的提高了压铸铝合金的强度。
压力铸造是在高压作用下,铝合金压铸件的缺陷液态或者是半液态金属以较高速度充填压铸型型腔,凝固成型而获得铸件的方法。铝合金压铸时,作用在金属上的压射比压高达几十甚至几百个大气压,金属充填压铸型型腔的速度范围为0.5m/s~50m/s。
但是压力铸造时,由于液态金属液流在压铸型型腔内的运动速度极高,液态金属会包裹大量的气体,再加上金属在压铸型型腔内冷却速度快,金属表面层迅速凝固,形成硬壳,致使气体来不及从金属中逸出而以气泡的形式留在铸件内。
据资料介绍,砂型铸件含气量为6一gppm/100g铝,金属型铸件含气量为2ppm/100g铝,而普通压力铸造生产的铸件含气量为15一45ppm/100g铝,是金属型铸件含气量的10一20倍。所以压铸件不能进行较多余量的机械加工,以免气孔暴露在铸件的表面,削弱压铸件的工作性能。压铸件也不能进行热处理,因为滞留在压铸件内的高压气体,在压铸件高温热处理的保温过程中会发生膨胀,而此时金属在高温下软化,使得压铸件起泡,有时压铸件表面甚至被气体鼓破,形成孔洞走。同样的原因也使得压铸件不能焊接。这一缺点大大限制了压铸件的适用范围,同时压铸件材料的机械性能的潜力也不能得到充分的发挥。
由于压铸件具有精度高、外表光洁、质量轻等特点,因而在汽车生产中得到了广泛应用。自1905在美国诞生一台应用于工程零部件生产的压铸机以来,压铸技术取得极大的发展。压铸工艺过程的不稳定性因素比较复杂,压铸机的动态特性以及液压油粘性的变化,能量损耗等导致生产过程的不确定性增加。过程控制的优劣取决于各个参数如压力,增压时间,压射速度,二速起动点的调节,模温,合金温度,涂料的控制程度及合金的精练与除气处理。
在压铸本质方面认识突破,可以为压铸生产提供强有力的支持,如日本研究了“铝合金的压力传递与铸件质量的关系”,作者认为测定型腔内的压力传递和合金液充填行为对压铸质量的影响是同样重要的。但压力传递现象及其对压铸件质量的影响,由于检测技术未过关至今尚未搞清。为此他们开发了一种测定铸型型腔内压力传递的新技术,由于压铸件在很大的温度梯度下很快凝固,表面完全凝固后,铸件内层的压力往往无法测得,作者在测压处的表面覆上厚0.1mm的绝热材料,使表面的凝固时间和铸件心部相同甚至更长,能测得心部来自浇道的合金液压力,解决了难题,从而获得了准确的数据,搞清了金属液流速,较大传递压力及压铸件表面粗糙度与残留气孔之间的关系。这对实际压铸操作上以及分析技术的准确性都具有实际价值。
在压铸过程中,因金属液在高速、高压下迅速充型和凝固,极易产生气孔、夹杂、冷隔、流痕等铸造缺陷。此外,金属液在充型和凝固时强烈冲刷压铸模表面,使模具表面温度急剧升高,导致压铸模内温度分布不均匀,引起较大的热应力,使模具表面产生疲劳裂纹而报废。而且,压铸工艺一旦确定及压铸模设计制造完成,就难以进行大规模修改,致使压铸件试制难、开发周期长、生产成本高,严重制约了压铸工艺和压铸生产的发展。因此,开展压铸工艺的计算机数值模拟技术的研究,掌握压铸过程中金属液的充型、凝固规律和压铸模温度场的分布及变化,对于优化压铸工艺和模具设计、提高新产品的开发速度、缩短研制周期、提高铸件质量、降低生产成本具有重要意义。
 
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