恒金屬材料銷售 (黃石市分公司)專業(yè)從事 無縫鋼管為主導(dǎo)的企業(yè)。公司整合國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)技術(shù),結(jié)合市場(chǎng)實(shí)際情況,做到技術(shù)不斷、產(chǎn)品不斷更新,成功研發(fā)出 無縫鋼管系列產(chǎn)品。公司實(shí)力雄厚,不僅擁有一支年輕并高素質(zhì)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)——學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、挑戰(zhàn)與突破、全力開拓創(chuàng)造z u i優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品是我們堅(jiān)持不懈的使命;而且擁有一支專業(yè)及有著資深市場(chǎng)背景的精英管理團(tuán)隊(duì)——憑借多年的品牌運(yùn)營(yíng)及管理經(jīng)驗(yàn)我們只進(jìn)不退,自信地走在行業(yè)的尖端,公司秉承“遵誠(chéng)守信”的經(jīng)營(yíng)理念在發(fā)展中逐步壯大,公司也一如既往的堅(jiān)持“只有客戶的滿意,才有我們的成功”的方針,以幫助客戶獲取經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益為已任,旨在通過公司科學(xué)、專業(yè)、真誠(chéng)的服務(wù)來建立客戶與市場(chǎng)的z u i佳溝通渠道,把客戶有限的資金進(jìn)行z u i經(jīng)濟(jì)的策劃和設(shè)計(jì),讓客戶以z u i低的投資成本,達(dá)到z u i佳收益的目的。
縮孔是鋁合金壓鑄件常見的內(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。一般來講,只要縮孔不影響產(chǎn)品的使用性能,都以合格的方式來判定。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)變過程中鋁液補(bǔ)縮不足而導(dǎo)致。常見的縮孔原因有: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)致鑄件過早凝固,增壓階段壓力傳遞受阻、鋁液無法補(bǔ)縮。⑤鑄造壓力設(shè)置過低,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料餅厚度有原來的25 mm調(diào)整為30 mm。采用上述措施后,經(jīng)過小批量專流驗(yàn)證,縮孔率由5%減低為4.8%,效果不明顯,說明工藝參數(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)域的縮孔問題。后期分析及對(duì)策:通過前面兩次改善,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)域還沒有完全凝固,繼續(xù)收縮產(chǎn)生縮孔[7~10],模流分析見圖4。因此,如何解決鑄件縮孔處的補(bǔ)縮不足,也許才是問題的關(guān)鍵。一般來講,鑄件的補(bǔ)縮時(shí)通過料餅→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,因此無法補(bǔ)縮。
常見缺陷(焊接問題)及防止措施1、燒穿---產(chǎn)生原因:a、熱輸入量過大;b、坡口加工不當(dāng),焊件裝配間隙過大;c、點(diǎn)固焊時(shí)焊點(diǎn)間距過大,焊接過程中產(chǎn)生較大的變形量。防止措施:a、適當(dāng)減小焊接電流、電弧電壓,提高焊接速度;b、大鈍邊尺寸,減小根部間隙;c、適當(dāng)減小點(diǎn)固焊時(shí)焊點(diǎn)間距。2、氣孔---產(chǎn)生原因:a、母材或焊絲上有油、銹、污、垢等;b、焊接場(chǎng)地空氣流動(dòng)大,不利于氣體保護(hù);c、焊接電弧過長(zhǎng),降低氣體保護(hù)效果;d、噴嘴與工件距離過大,氣體保護(hù)效果降低;e、焊接參數(shù)選擇不當(dāng);f、重復(fù)起弧處產(chǎn)生氣孔;g、保護(hù)氣體純度低,氣體保護(hù)效果差;h、周圍環(huán)境空氣濕度大。防止措施:a、焊前仔細(xì)清理焊絲、焊件表面的油、污、銹、垢和氧化膜,采用含脫氧劑較高的焊絲;b、合理選擇焊接場(chǎng)所;c、適當(dāng)減小電弧長(zhǎng)度;d、保持噴嘴與焊件之間的合理距離范圍;e、盡量選擇較粗的焊絲,同時(shí)增加工件坡口的鈍邊厚度,一方面可以允許使用大電流,公眾號(hào):焊王,另一方面也使焊縫金屬中焊絲比例下降,這對(duì)降低氣孔率是行之有效的;f、盡量不要在同一部位重復(fù)起弧,需要重復(fù)起弧時(shí)要對(duì)起弧處進(jìn)行打磨或刮除;一道焊縫一旦起弧要盡量焊長(zhǎng)些,不要隨意斷弧,以減少接頭量,在接頭處需要有一定焊縫重疊區(qū);g、換保護(hù)氣體;h、檢查氣流大小;i、預(yù)熱母材;j、檢查是否有漏氣現(xiàn)象和氣管損壞現(xiàn)象;k、在空氣濕度較低時(shí)焊接,或采用加熱系統(tǒng)。3、電弧不穩(wěn)---產(chǎn)生原因:電源線連接、污物或者有風(fēng)。防止措施:a、檢查所有導(dǎo)電部分并使表面保持清潔;b、將接頭處的臟物掉;c、盡量不要在能引起氣流紊亂的地方進(jìn)行焊接。4、焊縫成型差---產(chǎn)生原因:a、焊接規(guī)范選擇不當(dāng);b、焊槍角度不正確;c、焊工操作不熟練;d、導(dǎo)電嘴孔徑太大;e、焊絲、焊件及保護(hù)氣體中含有水分。防止措施:a、反復(fù)調(diào)試選擇合適的焊接規(guī)范;b、保持合適的焊槍傾角;c、選擇合適的導(dǎo)電嘴孔徑;d、焊前仔細(xì)清理焊絲、焊件,保證氣體的純度。5、未焊透---產(chǎn)生原因:a、焊接速度過快,電弧過長(zhǎng);b、坡口加工不當(dāng),裝備間隙過小;c、焊接規(guī)范過?。籨、焊接電流不穩(wěn)定。防止措施:a、適當(dāng)減慢焊接速度,壓低電?。籦、適當(dāng)減小鈍邊或增加根部間隙;c、增加焊接電流及電弧電壓,保證母材足夠的熱輸入能量;d、增加穩(wěn)壓電源裝置e、細(xì)焊絲有助于提高熔深,粗焊絲提高熔敷量,應(yīng)酌情選擇。6、未熔合---產(chǎn)生原因:a、焊接部位氧化膜或銹跡未干凈;b、熱輸入不足。防止措施:a、焊前清理待焊處表面b、提高焊接電流、電弧電壓,減小焊接速度;c、對(duì)于厚板采用U型接頭,而一般不采用V型接頭。7、裂紋---產(chǎn)生原因:a、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,焊縫過于集中,造成焊接接頭拘束應(yīng)力過大b、熔池過大、過熱、合金元素?zé)龘p多;c、焊縫末端的弧坑冷卻快;d、焊絲成分與母材不匹配;e、焊縫深寬比過大。防止措施:a、正確設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu),合理布置焊縫,使焊縫盡量避開應(yīng)力集中區(qū),合理選擇焊接順序;b、減小焊接電流或適當(dāng)增加焊接速度;c、收弧操作要正確,加入引弧板或采用電流衰減裝置填滿弧坑;d、正確選用焊絲。8、夾渣---產(chǎn)生原因:a、焊前清理不徹底;b、焊接電流過大,導(dǎo)致導(dǎo)電嘴局部熔化混入熔池而形成夾渣c(diǎn)、焊接速度過快。防止措施:a、加強(qiáng)焊前清理工作,多道焊時(shí),每焊完一道同樣要進(jìn)行焊縫清理;b、在保證熔透的情況下,適當(dāng)減小焊接電流,大電流焊接時(shí)導(dǎo)電嘴不要壓太低;c、適當(dāng)降低焊接速度,采用含脫氧劑較高的焊絲,提高電弧電壓。9、咬邊---產(chǎn)生原因:a、焊接電流太大,焊接電壓太高;b、焊接速度過快,填絲太少;c、焊槍擺動(dòng)不均勻。防止措施:a、適當(dāng)?shù)恼{(diào)整焊接電流和電弧電壓;b、適當(dāng)增加送絲速度或降低焊接速度;c、力求焊槍擺動(dòng)均勻。10、焊縫污染---產(chǎn)生原因:a、不適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)氣體覆蓋;b、焊絲不潔;c、母材不潔。防止措施:a、檢查送氣軟管是否有泄漏情況,是否有抽風(fēng),氣嘴是否松動(dòng),保護(hù)氣體使用是否正確;b、是否正確的儲(chǔ)存焊接材料;c、在使用其它的機(jī)械清理前,先將油和油脂類物質(zhì)掉;d、在使用不銹鋼刷之前將氧化物掉。11、送絲性不良---產(chǎn)生原因:A、導(dǎo)電嘴與焊絲打火;b、焊絲磨損、噴?。籨、送絲軟管太長(zhǎng)或太緊;e、送絲輪不適當(dāng)或磨損;f、焊接材料表面毛刺、劃傷、灰塵和污物較多。防止措施:a、降低送絲輪張力,使用慢啟動(dòng)系統(tǒng);b、檢查所有焊絲接觸表面情況并盡量減少金屬與金屬的接觸面;c、檢查導(dǎo)電嘴情況及送絲軟管情況,檢查送絲輪狀況;d、檢查導(dǎo)電嘴的直徑大小是否匹配;e、使用耐磨材料以避免送絲過程中發(fā)生截?cái)嗲闆r;f、檢查焊絲盤磨損狀況;g、選擇合適的送絲輪尺寸,形狀及合適的表面情況;h、選擇表面質(zhì)量較好的焊接材料。12、起弧不良---產(chǎn)生原因:a、接地不良;b、導(dǎo)電嘴尺寸不對(duì);c、沒有保護(hù)氣體。防止措施:a、檢查所有接地情況是否良好,使用慢啟動(dòng)或熱起弧方式以方便起??;b、檢查導(dǎo)電嘴內(nèi)空是否被金屬材料堵塞;c、使用氣體預(yù)清理功能;d、改變焊接參數(shù)。