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          發布時間:2020-12-08 15:21:26
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          大面積薄壁鋁壓鑄件的缺陷分析與對策

          • 發布時間:2022-05-09 15:30:23
          • 訪問量:

          大面積薄壁鋁壓鑄件的缺陷分析與對策

          • 發布時間:2022-05-09 15:30
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          鋁合金壓鑄生產中經常會遇到大面積薄壁產品,這些產品由于其大面積薄壁的結構特點,生產中容易出現較多壓鑄缺陷,降低合格率。從壓鑄工藝參數和模具結構方面分析了壓鑄缺陷產生的原因,并找出了消除缺陷的對策。

          1 大面積薄壁壓鑄件的主要壓鑄缺陷
          圖1為出口(EXIT)指示燈箱體壓鑄件,是典型的大面積薄壁壓鑄件。該壓鑄件為戶外使用,內部安裝LED照明電子元器件,根據現場安裝位置,從箱體任一側面現場打孔進行安裝,除4個側面安裝部

          2.1 澆不足
          2.1.1 原因分析
          主要原因是鋁合金熔體的流動性差,涉及到熔體的溫度、壓鑄壓力、模具的預熱溫度、壓鑄時間、保壓時間、澆注系統,排氣和溢流槽等諸多方面。
          2.1.2 對策及效果
          (1)保持合適的鋁合金澆注溫度
           經過摸索,澆注溫度為(680±15)℃時效果最好。
          (2)選用合模力適中的壓鑄機
           原設計選用5000kN冷室壓鑄機,成形不好,改用6500kN壓鑄機后,成形有較大改善。
          (3)模具預熱溫度
           控制在(230±20)℃范圍內,不能>350℃,否則會在壓鑄時由于模具溫度太高而引起模具再回火,也不能<150 ℃,否則模具容易開裂。可先采用液化氣火焰槍預熱到200℃左右,再進行預熱性壓鑄,利用鋁液的高溫加熱模具,待模溫穩定后再進行批量生產。
            (4)優化壓鑄工藝參數
           壓射速度取為5m/s,充填時間取為0.012s,保壓時間取為1.5s,壓射力取為550kN時,壓鑄件品質良好,滿足了生產要求。
          (5)改善澆注系統 
          澆口位置的選擇和導流形狀不當,將導致金屬液進入型腔產生正面撞擊和產生渦流,降低壓射速度,氣體被卷入金屬流中。排氣孔太細太少,易被堵死,氣體不易排出,壓鑄成形不良。該鑄件澆注系統修改前(見圖3)和澆注系統修改后(見圖4)結構很不相同。澆道由扇形澆道修改為 “T”形澆道,由2個寬澆口改為5個窄澆口,增加了噴射速度。排氣孔與溢流槽同時增加,澆口的正面增加了排氣孔與溢流槽,兩側面也增加了排氣孔與溢流槽,使熔體的流動和氣體排放更加順暢。
          2.2 翹曲變形
          2.2.1 原因分析
          影響壓鑄件翹曲變形的因素主要有澆注系統、冷卻系統與頂出系統等。從澆口到鑄件流動末端的流動時間越短,翹曲變形就會越少;如果只使用一個澆口,因直徑方向上的收縮率大于圓周方向上的收縮率,成形后的鑄件會產生扭曲變形。在壓鑄過程中,鑄件冷卻速度的不均勻也將形成鑄件收縮的不均勻,這種收縮差別導致彎曲力矩的產生而使鑄件發生翹曲,因此,模具上冷卻水孔的布置很重要。要保證型腔、型芯的冷卻溫度趨于平衡,兩者的溫差不能太大。頂出系統的布置直接影響壓鑄件的變形,如果頂出系統布置不平衡,將造成頂出力的不平衡而使壓鑄件變形,在設計頂出系統時應力求與脫模阻力相平衡。

          2.2.2 對策及效果

          (1)澆注系統
           合理布置澆注系統。
          (2)合理布置冷卻水回路
           由于該產品的結構特點,指示燈箱壓鑄件底部中心部位冷卻速度快于4個側面,因此,型腔4個側面采用雙回路加快型腔的冷卻速度,使模具冷卻趨于均勻。
          (3)合理布置頂針
           由于壓鑄件4個側面處脫模力較大,以接近4個側面處布置相對較密的頂針,使頂出力均衡。
          2.3 冷隔
          2.3.1 原因分析
          其一是模具溫度低或鋁合金熔體溫度低,壓射力小,使進入模具型腔的金屬液匯聚時不能融合在一起;其二是澆注系統不合理,不能形成高溫金屬液在較短的時間內,快速、同時充滿型腔。
          2.3.2 對策及效果
          ①提高鋁合金熔體和模具溫度,增大壓射力。
          ②降低模具型腔及澆注系統表面粗糙度,以減小液態金屬流動阻力。生產中及時修模,消除模具型腔粗糙產生的不良影響。
          ③修改澆注系統特別是內澆口的數量、分布。
          2.4 裂紋
          2.4.1 原因分析
          首先,澆注溫度過高,收縮大,使鑄件容易產生裂紋;其次,氧化夾雜會引起裂紋,出現的氧化夾雜一般呈現多角或尖角形,多存在于晶界,降低界面結合力,容易在這些地方引起應力集中,形成裂紋源;再次,模具的圓弧過度角過小,會造成裂紋。
          2.4.2 對策及效果
          (1)嚴格控制澆注溫度 
          最高澆注溫度控制在695℃以下。
          (2)保證爐料潔凈
           爐料要求無氧化夾雜,特別對回爐料要徹底處理干凈,且要與新料搭配使用。熔煉時保持坩堝的干凈,利用造渣劑對金屬液面進行處理。
          (3)加大鑄件結構中轉角處的鑄造圓角
           將模具鑄造圓角由R1.5修改為R3.0(見圖2),可使金屬液流順暢,氣體容易排出,并可避免因銳角而產生裂紋。
          3 結 語
          為了消除或減少大面積薄壁鋁合金壓鑄件的缺陷,有效措施主要有:①合理設計模具結構;②優化壓鑄工藝參數;③避免在鋁合金的熔煉過程中混入雜質;④嚴格控制澆注溫度和模具溫度。

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