鋅合金壓鑄件目前廣泛應用于各種裝飾方面,如家具配件、建築裝飾、浴室配件、燈飾零件、玩具、領帶夾、皮帶扣、各種金屬飾扣等,因而對鑄件表面質量要求高,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。
1.缺陷表征:壓鑄件表面有突起小泡。
壓鑄出來就發現。
抛光或加工後顯露出來。
噴油或電鍍後出現。
2.産生原因:
(1.孔洞引起:主要是氣孔和收縮機制,氣孔往往是圓形,而收縮多數是不規則形。
(1)氣孔産生原因:a 金屬液在充型、凝固過程中,由于氣體侵入,導緻鑄件表面或内部産生孔洞。
b 塗料揮發出來的氣體侵入。
c 合金液含氣量過高,凝固時析出。
當型腔中的氣體、塗料揮發出的氣體、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)縮孔産生原因: a 金屬液凝固過程中,由于體積縮小或最後凝固部位得不到金屬液補縮,而産生縮孔。
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,使壓鑄件在進行表面處理時,孔洞可能會進入水,當噴漆和電鍍後進行烘烤時,孔洞内氣體受熱膨脹;或孔洞内水會變蒸氣,體積膨脹,因而導緻鑄件表面起泡。
(2.晶間腐蝕引起:
鋅合金成分中有害雜質:鉛、镉、錫會聚集在晶粒交界處導緻晶間腐蝕,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将鍍層頂起,造成鑄件表面起泡。特别是在潮濕環境下晶間腐蝕會使鑄件變形、開裂、甚至破碎。(如圖1)
(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,先進入的金屬液接觸型壁過早凝固,後進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内部。
熱裂紋:
a 當鑄件厚薄不均,凝固過程産生應力;
b 過早頂出,金屬強度不夠;
c 頂出時受力不均
d 過高的模溫使晶粒粗大;
e 有害雜質存在。
以上因素都有可能産生裂紋。
當壓鑄件存在水紋、冷隔紋、熱裂紋,電鍍時溶液會滲入到裂紋中,在烘烤時轉化為蒸氣,氣壓頂起電鍍層形成起泡。
3.解決缺陷方案:
I.控制氣孔産生,關鍵是減少混入鑄件内的氣體量,理想的金屬流應不斷加速地由噴嘴經過分流錐和澆道進入型腔,形成一條順滑及方向一緻的金屬流,采用錐形流道設計,即澆流應不斷加速地由噴嘴向内澆口逐漸減少,可達到這個目的。在充填系統中,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進入型腔的模拟壓鑄過程的研究中,明顯看出澆道中尖銳的轉變位和遞增的澆道截面積,都會使金屬液流出現湍流而卷氣,平穩的金屬液才有利于氣體從澆道和型腔進入溢流槽和排氣槽,排出模外。
II.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計,内澆口厚度及位置,模具設計,模溫控制及冷卻,來避免縮孔産生。
III.對于晶間腐蝕現象:主要是控制合金原料中有害雜質含量,特别是鉛<0.003%。注意廢料帶來的雜質元素。
IV.對于水紋、冷隔紋,可提高模具溫度,加大内澆口速度,或在冷隔區加大溢流槽,來減少冷隔紋的出現。
V.對于熱裂紋:壓鑄件厚薄不要急劇變化以減少應力産生;相關的壓鑄工藝參數作調整;降低模溫。
1.實例分析:
案例一:旋鈕(圖3)
現象:鍍鉻後表面有明顯的起泡
化學分析:發現有害元素鉛含量為0.016%,超過标準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(在顯微狀态下呈裂紋狀)。(圖4)
圖3 圖4
缺陷産生分析原因:
1.鉛含量過高,使金屬顆粒之間的邊界層内發生腐蝕而破碎,電鍍時受晶間腐蝕部位膨脹而将鍍層頂起來。
2.鑄件表面有水紋、冷隔紋,電鍍溶液滲入裂紋中,在烘幹時轉化為蒸氣,造成頂起鍍層而形成氣泡。
解決辦法:
1.提高合金化學成份,特别是有害雜質鉛。熔煉操作時防止廢料把雜質帶入。
2.提高模具溫度和加大澆口速度可以減少水紋産生。
案例二:同樣的零件,同樣的缺陷,卻有不同的産生原因。
鑄件:有線電視接頭
現象:鑄件a和鑄件b
在電鍍後都出現起泡鑄件a
化學分析:含鉛量為0.016%
有害雜質鉛超出标準。
金相分析:出現晶間腐蝕
結論:精簡腐蝕導緻起泡鑄件b
化學分析:含鉛量0.004%,
合金成分符合要求
金相分析:鑄件表面出現冷隔裂紋
結論:冷隔裂紋導緻起泡
![](static/picture/tu5.jpg) |
![](static/picture/tu6.jpg) |
![](static/picture/tu7.jpg) |
鑄件:有線電視接頭
現象:鑄件a和鑄件b
在電鍍後都出現起泡 |
鑄件a
化學分析:含鉛量為0.016%
有害雜質鉛超出标準。
金相分析:出現晶間腐蝕
結論:精簡腐蝕導緻起泡 |
鑄件b
化學分析:含鉛量0.004%,
合金成分符合要求
金相分析:鑄件表面出現冷隔裂紋
結論:冷隔裂紋導緻起泡 |
案例三:浴室配件(支架座)
現象:鑄件表面脹起,帶有微裂紋
化學分析:合金成份符合要求
金相分析:發現大量氣孔
缺陷原因:a. 過早開模頂出鑄件; b.頂出時模溫可能過高
由于鑄件内部存在大量氣泡,當金屬凝固時間不夠,強度未建立起來,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,并産生熱裂紋。
解決辦法:壓鑄過程工藝參數調整,留模時間長一些;降低缺陷區域模具溫度。
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