壓鑄鋅合金生產中應注意的幾個問題
1.控制合金成分從採購合金錠開始,合金錠必須是以特高純度鋅為基礎,加上特高純度鋁、鎂、銅配製成的合金錠,供應廠有嚴格的成分標準。優質的鋅合金料是生產優質鑄件的保證。
2.採購回來合金錠要保證有清潔、乾燥的堆放區,以避免長時間暴露在潮濕中而出現白銹,或被工廠髒物污染而增加渣的產生,也增加金屬損耗。清潔的工廠環境對合金成分的有效控制是很有作用的。
3.新料與水口等回爐料配比,回爐料不要超過50%,一般新料:舊料=70:30。連續的重熔合金中鋁和鎂逐漸減少。
4..水口料重熔時,一定要嚴格控制重熔溫度不要超過430℃,以避免鋁和鎂的損耗。
5.有條件的壓鑄廠最好採用集中熔爐熔化鋅合金,使合金錠與回爐料均勻配比,熔劑可更有效使用,使合金成分及溫度保持均勻穩定。電鍍廢品、細屑應單獨熔爐。
鋅合金為什麼比鋁合金電鍍性能要好
鋁上電鍍(或化學鍍)存在許多困難,由於鋁化學性質活潑,電化學電位很負(E=-1.66V),對氧有高度親和力、極易氧化;鋁的線膨脹係數比一般金屬大(24×10-6/℃);它又是兩性金屬,在酸鹼中均不穩定,化學反應複雜;鍍層有內應力,因而鋁上電鍍(或化學鍍)能否成功,關鍵是要解決附著力問題。鋁表面的氧化膜經酸鹼腐蝕去除後,在空氣或水溶液中能迅速重新生成。
壓鑄件氣孔分析
壓鑄件缺陷中,出現最多的是氣孔。氣孔特徵。有光滑的表面,表現形式可以在鑄件表面、或皮下針孔、也可能在鑄件內部。(鑄件壁內氣孔)一般呈圓形或橢圓形,具有光滑的表面,一般是發亮的氧化皮,有時呈油黃色。(表面氣孔)氣泡可通過噴砂發現,內部氣孔氣泡可通過X光透視或機械加工發現氣孔氣泡在X光底片上呈黑色.
<<A>>氣體來源
(1)合金液析出氣體—a與原材料有關b與熔煉工藝有關
(2)壓鑄過程中捲入氣體?—a與壓鑄工藝參數有關b與模具結構有關
(3)脫模劑分解產生氣體?—a與塗料本身特性有關b與噴塗工藝有關
<<B>>原材料及熔煉過程產生氣體分析
鋁液中的氣體主要是氫,約占了氣體總量的85%。
熔煉溫度越高,氫在鋁液中溶解度越高,但在固態鋁中溶解度非常低,因此在凝固過程中,氫析出形成氣孔。氫的來源:
(1)大氣中水蒸氣,金屬液從潮濕空氣中吸氫。
(2)原材料本身含氫量,合金錠表面潮濕,回爐料髒,油污。
(3)工具、熔劑潮濕。
<<C>>壓鑄過程產生氣體分析
由於壓室、澆注系統、型腔均與大氣相通,而金屬液是以高壓、高速充填,如果不能實現有序、平穩的流動狀態,金屬液產生渦流,會把氣體卷進去。
壓鑄工藝制定需考慮以下問題:
(1)金屬液在澆注系統內能否乾淨、平穩地流動,不會產生分離和渦流。
(2)有沒有尖角區或死亡區存在?
(3)澆注系統是否有截面積的變化?
(4)排氣槽、溢流槽位置是否正確?是否夠大?是否會被堵住?氣體能否有效、順暢排出?
套用計算機模擬充填過程,就是為了分析以上現象,以作判斷來選擇合理的工藝參數。
<<D>>塗料產生氣體分析
塗料性能:如發氣量大對鑄件氣孔率有直接影響。
噴塗工藝:使用量過多,造成氣體揮發量大,沖頭潤滑劑太多,或被燒焦,都是氣體的來源。
<<E>>解決壓鑄件氣孔的辦法
先分析出是什麼原因導致的氣孔,再來取相應的措施。
(1)乾燥、乾淨的合金料。
(2)控制熔煉溫度,避免過熱,進行除氣處理
。
(3)合理選擇壓鑄工藝參數,特別是壓射速度。調整高速切換起點。
(4)順序填充有利於型腔氣體排出,直澆道和橫澆道有足夠的長度(>50mm),以利於合金液平穩流動和氣體有機會排出。可改變澆口厚度、澆口方向、在形成氣孔的位置設定溢流槽、排氣槽。溢流品截面積總和不能小於內澆口截面積總和的60%,否則排渣效果差。
(5)選擇性能好的塗料及控制噴塗量。
如何測量爐溫呢?
常規熱電偶
鋅合金壓鑄熔化溫控及影響
鋅合金熔化是壓鑄過程的一個重要環節,熔化過程不僅是獲得熔融的金屬液,更重要的是得到化學成分符合規定,能使壓鑄件得到良好的結晶組織以及氣體、夾雜物都很小的金屬液。在熔煉過程中,金屬與氣體的相互作用和金屬液與坩堝的相互作用使組分發生變化,產生夾雜物和吸氣。所以正確的熔化工藝規程,是獲得高質量鑄件的重要保證。
<A>鋅合金壓鑄最佳的熔化溫度:壓鑄用的鋅合金熔點為382~386℃,合適的溫矮度控制是鋅合金成分控制的一個重要因素。為保證合金液良好的流動性充填型腔,壓鑄機鋅鍋內金屬液溫度為415~430℃,薄壁件、複雜件壓鑄溫度可取上限;厚壁件、簡單件可取下限。中央熔煉爐內金屬液溫度為430~450℃。進入鵝頸管的金屬液溫度與鋅鍋內的溫度基本一樣。通過控制鋅鍋金屬液溫度就能對澆注溫度進行準確的控制。
<B>(熔化溫度過高時)鐵質坩堝與鋅液反應加快,坩堝表面發生鐵的氧化反應生Fe2O3等氧化物;鐵元素還會與鋅液反應生成FeZn13化合物(鋅渣),溶解在鋅液中。鋁、鎂元素燒損,金屬氧化速度加快,燒損量增加,鋅渣增加。熱膨脹作用會發生卡死錘頭現象。鑄鐵坩堝中鐵元素熔入合金更多,高溫下鋅與鐵反應加快。會形成鐵-鋁金屬間化合物的硬顆粒,使錘頭、鵝頸過度磨損。鑄鐵坩堝中鐵元素熔入合金更多,高溫下鋅與鐵反應加快。會形成鐵-鋁金屬間化合物的硬顆粒,使錘頭、鵝頸過度磨損。燃料消耗相應增加。溫度越高,鑄件結晶粗大而使力學性能降低。
<C>(熔化溫度過低時)合金流動性差,不利於成形,影響壓鑄件表面質量。
<D>(如何保持溫度的穩定)現在的壓鑄機熔鍋或熔爐都配備溫度測控系統,定時檢查以保證測溫儀器的準確性,定期用攜帶型測溫器(溫度表)實測熔爐實際溫度,予以校正。有經驗的壓鑄工會用肉眼觀察熔液,若刮渣後覺得熔液不太粘稠,也較清亮,起渣不是很快,說明溫度合適;熔液過於粘稠,則說明溫度偏低;刮渣後液面很快泛出一層白霜,起渣過快,說明溫度偏高,應及時調整。最佳方法是採用中央熔煉爐,壓鑄機熔爐作保溫爐,從而避免在鋅鍋中直接加鋅錠熔化時造成大幅度溫度變化。集中熔煉能保證合金成分穩定。或者採用先進的金屬液自動送料系統,能夠保持穩定的供料速度、合金液的溫度及鋅鍋液面高度。如果是在鋅鍋中直接加料,建議將一次加入整條合金錠改為多次加入小塊合金錠,可減少因加料引起的溫度變化幅度。
<E>(鋅渣的控制)通過熔化合金從固態變為液態,是一個複雜的物理、化學過程。氣體與熔融金屬發生化學反應,其中氧的反應最為強烈,合金表面被氧化而產生一定量的浮渣。浮渣中含有氧化物和鐵、鋅、鋁金屬間化合物,從熔體表面刮下的浮渣中通常含有90%左右的鋅合金。鋅渣形成的反應速度隨熔煉溫度上升成指數增加。正常情況下,原始鋅合金錠的產渣量低於1%,在0.3~0.5%範圍內;而重熔水口、廢工件等產渣量通常在2~5%之間。為減低鋅渣的產生
(1)儘可能避免鋅鍋中合金液的攪動,任何方式的攪動都會導致更多的合金液與空氣中氧原子的接觸,從而形成更多的浮渣.
(2)嚴格控制熔煉溫度,溫度越高,鋅渣越多。
(3)不要過於頻繁的扒渣。當熔融的合金暴露於空氣中都會發生氧化,形成浮渣,保留爐面一層薄的浮渣有利於鍋中液體不進一步氧化。
(4)扒渣時,使用一個多孔(Ф6mm)盤形扒渣耙,輕輕從浮渣下面刮過,儘可能避免合金液攪動,將刮出的渣盛起,扒渣耙在鋅鍋邊輕輕磕打,使金屬液流回鋅鍋中。
(5)電鍍廢料中含銅、鎳、鉻等金屬是不溶於鋅的,留在鋅合金中會以堅硬的顆粒物存在,帶來拋光和機加工的困難,避免和水口直接放入壓鑄機鋅鍋內重熔回爐再壓鑄。
(6)水口料表面在壓鑄成形過程中發生氧化,其氧化鋅的含量遠遠超過原始合金錠,當這些水口料在鋅鍋中重熔時,由於氧化鋅在高溫條件下呈粘稠狀態,將其從鋅鍋取出時,會帶走大量的合金成分。