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鋅合金壓鑄件起泡缺陷分析

鋅合金壓鑄件起泡缺陷分析

鋅合金壓鑄件目前廣泛應(yīng)用于各種裝飾方面,如家具配件、建筑裝飾、浴室配件、燈飾零件、玩具、領(lǐng)帶夾、皮帶扣、各種金屬飾扣等,因而對鑄件表面質(zhì)量要求高,并要求有良好的表面處理性能。而鋅合金壓鑄件最常見的缺陷是表面起泡。

缺陷表征:

壓鑄件表面有突起小泡。

壓鑄出來就發(fā)現(xiàn)。

拋光或加工后顯露出來。

噴油或電鍍后出現(xiàn)。

產(chǎn)生原因:

 1.孔洞引起:主要是氣孔和收縮機(jī)制,氣孔往往是圓形,而收縮多數(shù)是不規(guī)則形。

1)氣孔產(chǎn)生原因:

a金屬液在充型、凝固過程中,由于氣體侵入,導(dǎo)致鑄件表面或內(nèi)部產(chǎn)生孔洞。

b涂料揮發(fā)出來的氣體侵入。

c合金液含氣量過高,凝固時析出。當(dāng)型腔中的氣體、涂料揮發(fā)出的氣體、合金凝固析出的氣體,在模具排氣不良時,最終留在鑄件中形成的氣孔。

2)縮孔產(chǎn)生原因:

a金屬液凝固過程中,由于體積縮小或最后凝固部位得不到金屬液補縮,而產(chǎn)生縮孔。

b厚薄不均的鑄件或鑄件局部過熱,造成某一部位凝固慢,體積收縮時表面形成凹位。由于氣孔和縮孔的存在,使壓鑄件在進(jìn)行表面處理時,孔洞可能會進(jìn)入水,當(dāng)噴漆和電鍍后進(jìn)行烘烤時,孔洞內(nèi)氣體受熱膨脹;或孔洞內(nèi)水會變蒸氣,體積膨脹,因而導(dǎo)致鑄件表面起泡。

 2.晶間腐蝕引起:鋅合金成分中有害雜質(zhì):鉛、鎘、錫會聚集在晶粒交界處導(dǎo)致晶間腐蝕,金屬基體因晶間腐蝕而破碎,而電鍍加速了這一禍害,受晶間腐蝕的部位會膨脹而將鍍層頂起,造成鑄件表面起泡。特別是在潮濕環(huán)境下晶間腐蝕會使鑄件變形、開裂、甚至破碎。

 3.裂紋引起:水紋、冷隔紋、熱裂紋。水紋、冷隔紋:金屬液在充型過程中,先進(jìn)入的金屬液接觸型壁過早凝固,后進(jìn)入金屬液不能和已凝固金屬層熔合為一體,在鑄件表面對接處形成疊紋,出現(xiàn)條狀缺陷,見圖2。水紋一般是在鑄件表面淺層;而冷隔紋有可能滲入到鑄件內(nèi)部。

 熱裂紋:

a當(dāng)鑄件厚薄不均,凝固過程產(chǎn)生應(yīng)力;

b過早頂出,金屬強(qiáng)度不夠;c頂出時受力不均

d過高的模溫使晶粒粗大;

e有害雜質(zhì)存在。

 以上因素都有可能產(chǎn)生裂紋。當(dāng)壓鑄件存在水紋、冷隔紋、熱裂紋,電鍍時溶液會滲入到裂紋中,在烘烤時轉(zhuǎn)化為蒸氣,氣壓頂起電鍍層形成起泡。

解決缺陷方案:

控制氣孔產(chǎn)生,關(guān)鍵是減少混入鑄件內(nèi)的氣體量,理想的金屬流應(yīng)不斷加速地由噴嘴經(jīng)過分流錐和澆道進(jìn)入型腔,形成一條順滑及方向一致的金屬流,采用錐形流道設(shè)計,即澆流應(yīng)不斷加速地由噴嘴向內(nèi)澆口逐漸減少,可達(dá)到這個目的。在充填系統(tǒng)中,混入的氣體是由于湍流與金屬液相混合而形成氣孔,從金屬液由澆鑄系統(tǒng)進(jìn)入型腔的模擬壓鑄過程的研究中,明顯看出澆道中尖銳的轉(zhuǎn)變位和遞增的澆道截面積,都會使金屬液流出現(xiàn)湍流而卷氣,平穩(wěn)的金屬液才有利于氣體從澆道和型腔進(jìn)入溢流槽和排氣槽,排出模外。

對于縮孔:要使壓鑄凝固過程中各個部位盡量同時均勻散熱,同時凝固。可通過合理的水口設(shè)計,內(nèi)澆口厚度及位置,模具設(shè)計,模溫控制及冷卻,來避免縮孔產(chǎn)生。

對于晶間腐蝕現(xiàn)象:主要是控制合金原料中有害雜質(zhì)含量,特別是鉛<0.003%。注意廢料帶來的雜質(zhì)元素。對于水紋、冷隔紋,可提高模具溫度,加大內(nèi)澆口速度,或在冷隔區(qū)加大溢流槽,來減少冷隔紋的出現(xiàn)。

對于熱裂紋:壓鑄件厚薄不要急劇變化以減少應(yīng)力產(chǎn)生;相關(guān)的壓鑄工藝參數(shù)作調(diào)整;降低模溫。

實例分析:

案例一:旋鈕

現(xiàn)象:鍍鉻后表面有明顯的起泡

化學(xué)分析:發(fā)現(xiàn)有害元素鉛含量為0.016%,超過標(biāo)準(zhǔn)3倍(0.004%)。極易造成壓鑄件晶間腐蝕。

金相分析:起泡處電鍍層與金屬基體脫離,電鍍層起泡的位置有明顯的水紋(在顯微狀態(tài)下呈裂紋狀)。(圖4

 缺陷產(chǎn)生分析原因:

鉛含量過高,使金屬顆粒之間的邊界層內(nèi)發(fā)生腐蝕而破碎,電鍍時受晶間腐蝕部位膨脹而將鍍層頂起來。鑄件表面有水紋、冷隔紋,電鍍?nèi)芤簼B入裂紋中,在烘干時轉(zhuǎn)化為蒸氣,造成頂起鍍層而形成氣泡。

解決辦法:提高合金化學(xué)成份,特別是有害雜質(zhì)鉛。熔煉操作時防止廢料把雜質(zhì)帶入。提高模具溫度和加大澆口速度可以減少水紋產(chǎn)生。

 案例二:同樣的零件,同樣的缺陷,卻有不同的產(chǎn)生原因。

 案例三:浴室配件(支架座)

現(xiàn)象:鑄件表面脹起,帶有微裂紋

化學(xué)分析:合金成份符合要求

金相分析:發(fā)現(xiàn)大量氣孔

缺陷原因:

a.過早開模頂出鑄件;

b.頂出時模溫可能過高

由于鑄件內(nèi)部存在大量氣泡,當(dāng)金屬凝固時間不夠,強(qiáng)度未建立起來,而過早開模頂出鑄件,受壓氣泡膨脹起來而使鑄件表面凸起,并產(chǎn)生熱裂紋。

解決辦法:壓鑄過程工藝參數(shù)調(diào)整,留模時間長一些;降低缺陷區(qū)域模具溫度。

 

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