2液態(tài)模鍛件常見的缺陷與對(duì)策

/液態(tài)模鍛件常見的缺陷與對(duì)策?

(一）液態(tài)模鍛件缺陷的分類?

1。形狀、尺寸偏差?

包括：①模膛填充不滿；②高向尺寸偏差；③尺寸精度低.?

2。表面缺陷?

包括：①冷隔；②擠壓冷隔;③表面起泡；④表面夾雜;⑤表面粘焊與粒狀溢出物；⑥塌陷；⑦擦傷。

３。內(nèi)部缺陷

包括：①氣孔；②縮孔和縮松；③夾渣和夾雜;④擠壓偏析;⑤異常偏析;③枝晶偏析。?

４。裂紋

包括:①熱裂;②縮裂;③冷裂.

(二）液態(tài)模鍛件缺陷特征、產(chǎn)生原因與對(duì)策?

1。模膛填充不滿?

制件棱角處未充滿，甚至不成形，頭部呈光滑圓弧狀.產(chǎn)生的原因有：?

1）模溫和澆注溫度低，擠壓力不足或加壓太遲，液態(tài)金屬加壓前已凝固成厚殼,隨后加壓無(wú)法使其變形，以填充棱角處;?

２）涂料涂敷不均勻,或棱角處涂料積聚太多，阻礙了金屬的充填;?

3）模膛邊角尺寸不合理,不易填充.

防止對(duì)策：

１）適當(dāng)提高模具預(yù)熱溫度和擠壓力；?

2）盡快施壓；?

3）改進(jìn)模膛設(shè)計(jì)，便于金屬流動(dòng)；

4)涂料采用噴涂,切忌堆積。?

2。高向尺寸偏差

產(chǎn)生原因是，定量澆注不準(zhǔn)確，澆注的液態(tài)金屬過(guò)量或量不足，產(chǎn)生高向尺寸超差或不足缺陷。所以最好采用定量勺，或在澆注勺、凹模內(nèi)做好標(biāo)記，盡可能控制澆注液態(tài)金屬的量;有時(shí)在凹模上開條溢流槽,當(dāng)模具閉合時(shí)，將多余的金屬液擠出，從而達(dá)到定量，保證制件的高度尺寸。?

3.精度差

產(chǎn)生原因是模膛設(shè)計(jì)不合理或加工裝配不好,不能保證制件的形狀和尺寸；組成模膛的零件被磨損、變形或活動(dòng)零件未恢復(fù)原位。其改進(jìn)措施:正確設(shè)計(jì)和制造模具，保證試模后的制件與設(shè)計(jì)的一致性；加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程中制件精度檢查,一旦超差，即對(duì)模具進(jìn)行修復(fù)或更換。

4.冷隔?

冷隔的外觀特征是在制件表面有不規(guī)則的明顯下陷線形紋路（有穿透的和不穿透的兩種），形狀細(xì)小而狹長(zhǎng)，在外力作用下有發(fā)展趨勢(shì)。其形成原因:?

l）多澆包多點(diǎn)同時(shí)澆注,使兩股金屬流對(duì)接,但未完全熔合而又無(wú)夾雜存在其間，兩層金屬結(jié)合極弱；?

2）多澆包順序澆注，前后兩包斷流時(shí)間太長(zhǎng);

3）模具溫度低。?

改進(jìn)措施:?

１)適當(dāng)提高模溫和擠壓力；?

2）多泡按序澆注時(shí),兩泡間避免斷流。?

5。擠壓冷隔

當(dāng)金屬液在模膛中停留較長(zhǎng)時(shí)間才合模施壓,而且金屬液上擠充模,使這部分金屬與原澆注液面之間形成一圈冷隔,如圖７-1所示.模膛中金屬表面有一層較厚的氧化皮,擠壓成形后，外留的氧化皮基本上仍在原來(lái)位置,導(dǎo)致這一部位的金屬與金屬間沒有熔合，即出現(xiàn)冷隔。（未完待續(xù)）??液態(tài)模鍛常見缺陷！??！?圖７—1擠壓冷隔形成示意圖a）合模前b）合模施壓?

擠壓冷隔形成，與制件成形方法相關(guān)。即凸式?jīng)_頭加壓中，這種冷隔在所難免。其防止措施:提高模溫和澆注溫度；工藝節(jié)拍許可時(shí),盡量縮短加壓前停留時(shí)間；選擇不易氧化的合金等.這些措施,只能降低冷隔的危害程度，但無(wú)法根本消除,倘若不許可存在,只能改變成形方法：

l)設(shè)計(jì)模具時(shí)，將制件位置倒過(guò)來(lái)，以便用平?jīng)_頭加壓代替凸式?jīng)_頭加壓;?

2）采用先合模、擠入液態(tài)金屬,緊接著施壓。

６。表面起泡?

制件表皮下被壓扁的氣孔，在制件脫模或熱處理加熱時(shí)，因熱脹將表面鼓起氣泡。產(chǎn)生原因有：?

1）凹模中未燃盡、未揮發(fā)的涂料過(guò)多，或模膛排氣不好,使?jié)沧⒅挟a(chǎn)生氣體浸人液態(tài)金屬內(nèi)部；?

2)擠壓速度過(guò)快，使液態(tài)金屬填充模膛時(shí)產(chǎn)生渦流而卷入大量氣體;?

３）液態(tài)金屬含氣體量太多，加壓前析出的氣泡來(lái)不及逸出，被壓扁在表皮下。?

改進(jìn)措施：

1)適當(dāng)提高模溫,并采用噴涂方法,使涂料在澆注前已干固；?

2)施壓要慢而平穩(wěn)；?

3）注重液態(tài)金屬除氣操作；

４）模具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮排氣措施。?

7.表面夾渣?

表面夾渣是在液態(tài)模鍛過(guò)程中，部分涂料或氧化皮被擠入制件表層,在淬火時(shí)呈現(xiàn)皺皮或氧化渣麻點(diǎn)。產(chǎn)生原因有：?

１）涂料過(guò)多或未干因就進(jìn)行澆注，使涂料帶人液態(tài)金屬中，有的還與金屬波液發(fā)生作用,形成化合物夾雜.例如，高錫青銅的“硬質(zhì)點(diǎn)"就是這樣;?

2)沖頭加壓時(shí)，使已自由凝固的結(jié)晶硬殼發(fā)生大的皺把變形，將涂料、氧化皮等擠入制件表層中。?

防止對(duì)策：?

l)適當(dāng)提高模溫,涂料必須噴涂均勻、干固；?

2）加壓前停留時(shí)間盡量短，保證加壓時(shí)已凝固層不太厚且溫度高,不易發(fā)生大的皺褶變形。

8．表面粘焊與粒狀溢出物

制件脫模時(shí)，在模芯表層留有一層粘焊物，并使制件內(nèi)表面粗糙，嚴(yán)重時(shí)在制件內(nèi)孔表面有許多豆粒狀金屬粒溢出,其最大直徑可達(dá)２mm。?

產(chǎn)生原因是，澆注溫度和模溫過(guò)高，保壓時(shí)間又不足,制件未凝固即開模取件。由于制件表層下未凝固金屬液被吸出，輕者粘焊于模芯表面,嚴(yán)重時(shí)形成粒狀物溢出，并分布于件內(nèi)表面。

防止對(duì)策:保壓時(shí)間應(yīng)足夠,即制件凝固結(jié)束后才允許脫模.?

9.塌陷

擠壓過(guò)程中卷入的空氣及從金屬液中析出的氣體造成的反壓,有可能使制件的細(xì)小之處產(chǎn)生塌陷.防止的對(duì)策有：

1)加大模子與沖頭的間隙，改善通氣狀態(tài)；?

２）少涂些潤(rùn)滑劑，多了會(huì)堵塞通氣孔;

3）發(fā)現(xiàn)制件有塌陷，可在模具相應(yīng)部位增加通氣孔的數(shù)目;?

4)采用組合式模具。

10．擦份?

制件表面沿出模方向拉傷痕跡稱為擦傷。產(chǎn)生原因有：?

1)模具的脫模斜度太小，模膛表面粗糙或表面有傷殘等，使制件脫模困難造成擦傷;

2）澆注溫度和模溫過(guò)高、涂料不足或澆注時(shí)金屬液流對(duì)模膛沖刷作用劇烈，造成金屬與模膛粘焊，脫模時(shí)將制件擦傷,甚至撕裂.?

預(yù)防對(duì)策有：

1）在固定部位擦傷時(shí)，要修復(fù)模具、修正脫模斜度,打光壓痕；?

２)擦傷無(wú)一定部位時(shí)，在擦傷部分相應(yīng)的模具上增敷涂料;?

3）對(duì)于因粘模造成的擦傷，采用降低澆注溫度,控制模溫，調(diào)整涂料品種和涂敷方法，修復(fù)易粘焊模膛部位。?

11。氣孔?

金屬在熔融狀態(tài)時(shí)能溶解大量氣體。在冷凝過(guò)程中由于溶解度隨溫度降低而急劇減小,致使氣體從液態(tài)金屬中釋放出來(lái).若此時(shí)尚未凝固的金屬液被已凝固殼包圍，逸出的氣體無(wú)法排除，就包在金屬中，形成一個(gè)個(gè)氣孔.它具有光滑的表面，形狀規(guī)則成圓形或橢圓形。形成原因:?

1）由于爐料不干凈或熔煉溫度過(guò)高，使金屬液含有大量的氣體,在隨后的結(jié)晶凝固中來(lái)不及浮至液面逸出,產(chǎn)生析出性氣孔.氣孔壁具有光亮的金屬光澤；

2）擠壓速度過(guò)快,液態(tài)金屬充模流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生渦流而卷人大量氣體,形成侵蝕性氣孔.由于金屬在高溫時(shí)與空氣中氧作用而發(fā)生氧化，致使氣孔壁呈灰褐色或暗色;?

３）由于模溫低,涂料積聚,致使?jié)沧⑶巴苛衔锤晒?。與金屬液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成反應(yīng)性氣孔;?

4)澆注至開始加壓的時(shí)間間隔太長(zhǎng),由于液態(tài)金屬表面結(jié)殼或粘度增加，使液態(tài)金屬因冷卻析出的氣泡不能順利逸出，在隨后加壓中，被保留或壓扁在制件中;?

5)壓力能使氣體在金屬中溶解度增加。壓力不足,無(wú)法抑制氣泡形成，而使氣孔形成幾率增加.

防止對(duì)策:

１)使用干燥而潔凈爐料,不使合金過(guò)燒，并很好除氣；

2）涂料涂敷薄而均勻，嚴(yán)禁積聚；提高模溫,保證澆注前涂料干固；?

3)選取足以阻止氣孔形成的比壓值，并盡量縮短加壓前停留時(shí)間。?

１2.縮孔和縮松?

縮孔和縮松是金屬在凝固時(shí)體積收縮，而外殼又已經(jīng)凝固得不到補(bǔ)縮所產(chǎn)生的?？锥创蟮慕锌s孔;細(xì)小分散的叫縮松。凡是液相與固相溫差大的金屬，產(chǎn)生縮松可能性大,對(duì)于共晶合金是在一定溫度下結(jié)晶,易產(chǎn)生集中縮孔。區(qū)別縮孔與氣孔,看孔的內(nèi)壁光整與否。氣孔內(nèi)有氣體存在,所以孔壁光滑圓整;縮孔因得不到補(bǔ)縮，孔壁被拉成不平的皺皮,而且集中在最后凝固部位。它們往往和氣孔混合在一起.產(chǎn)生原因有:?

1)施加壓力低,未能保證金屬液始終在壓力下結(jié)晶凝固,直至過(guò)程的結(jié)束；?

2）澆注至開始加壓的時(shí)間間隔太長(zhǎng)，使液態(tài)金屬與模膛接觸面自由結(jié)殼太厚，減弱了沖頭的加壓效果；?

3)保壓時(shí)間短，金屬未完全凝固即卸壓，使隨后凝固部位得不到壓力補(bǔ)縮;

4)澆注溫度過(guò)低或過(guò)高,降低了對(duì)制件的壓力補(bǔ)縮效果;?

5)制件壁厚相差過(guò)大，擠壓時(shí)沖頭被凝固早的薄壁部位所支撐，使厚壁的熱節(jié)部位得不到壓力補(bǔ)縮；?

6)制件熱節(jié)處高加壓沖頭過(guò)遠(yuǎn),由于存在“壓力損失"，而降低對(duì)該部位的加壓效果.?

改進(jìn)措施:?

1）提高比壓，選取合適的保壓時(shí)間；

2)降低澆注溫度,使之剛剛高于合金的液相線溫度,以減小厚壁部位金屬液的過(guò)熱程度；?

3)模具上與制件厚壁部位相對(duì)應(yīng)區(qū)域,設(shè)法予以激冷,厚壁部位應(yīng)離施壓端最近；

4）將沖頭設(shè)計(jì)成可相互運(yùn)動(dòng)兩部分，以便對(duì)不同凝固部位，施以不同壓力；

5）對(duì)制件重新設(shè)計(jì)，使其截面比較均勻。?

（未完待續(xù))13．夾渣和夾雜

由于液態(tài)模鍛條件下,無(wú)排渣和集渣冒口。如果金屬液質(zhì)量不高,含渣過(guò)多，澆注前渣的清除又不徹底，這時(shí)，在液態(tài)模鍛過(guò)程中,渣有可能上浮到制件頂端，施壓后就殘留在制件表面內(nèi)，就形成表面夾渣。如果渣來(lái)不及上浮，就已經(jīng)合模和施壓；結(jié)果渣必裹在制件內(nèi),成為內(nèi)部夾渣。其外觀特征是在制件上有不規(guī)則明或暗孔,孔內(nèi)被熔渣充塞。與夾渣并存的，還有氧化夾雜。鋁合金熔煉時(shí)生成處Al２O３、MgO這類固態(tài)氧化物,其密度與鋁液很相近,它們會(huì)以懸浮狀態(tài)保留在合金液中.凡進(jìn)入模子的氧化夾雜肯定會(huì)留在制件中。其外觀表現(xiàn)為在金屬基體上有較硬的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)或塊狀物。形成原因有：?

1）由于爐料不干燥、不潔凈,致使合金液一開始就有夾雜；?

2)熔化、保溫、精煉或變質(zhì)過(guò)程中，金屬液被爐氣污染,形成爐渣或氧化物夾雜;

3）液態(tài)金屬在其運(yùn)輸、澆注過(guò)程中，因操作不當(dāng)而帶入氧化皮、爐渣和爐村等雜物;

4）坩堝、澆包及其它工具上帶來(lái)的夾雜。

防止對(duì)策:

１)將爐料及所用的熔煉工具清理干凈，充分預(yù)熱；

2）熔煉過(guò)程中,既要注重造渣的工藝操作，又要注重除渣的工藝操作，兩種不能偏廢；?

3）盡可能降低金屬液的保溫溫度，縮短金屬液在爐子及模具中的停留時(shí)間;

4）對(duì)于鋁合金，采用泡沫陶瓷過(guò)濾器過(guò)濾金屬液,最為有效。?

1４。擠壓偏析

液態(tài)模鍛的凝固速度快,故微觀偏析比其它鑄造方法要輕些.但是，凹陷較深的零件在液態(tài)模鍛時(shí)，容易產(chǎn)生一種獨(dú)特的宏觀偏析一一擠壓偏析。圖7—2用來(lái)說(shuō)明擠壓偏析的形成機(jī)理.液態(tài)金屬澆人模膛后，首先在模壁處成核，長(zhǎng)大，結(jié)成硬殼。隨著已凝固層不斷由模膛壁向前推進(jìn),與之相鄰接的液相中的溶質(zhì)元素越來(lái)越富集，一旦合模加壓，這部分液體就會(huì)擠至制件的邊緣部位。偏析部位溶質(zhì)元素含量高，低熔點(diǎn)相也多.從鋼平法蘭液態(tài)模鍛件宏觀組織觀察中得出，周邊有一深深痕紋,就是證明,如圖片7－1所示。壓力愈大，鋼液質(zhì)量愈低,這條痕紋愈明顯.模溫愈低，加壓前停留時(shí)間愈長(zhǎng),痕紋離外壁距離愈大。控制擠壓偏析的措施:?

1）先合模，再將金屬液經(jīng)由澆口注入,然后加壓，縮短了金屬液在施壓前模具中停留時(shí)間；

２）提高模具溫度，以減輕合模前合金凝固的程度及溶質(zhì)元素的富集現(xiàn)象。?

圖7-2擠壓偏析形成機(jī)理

圖片7—120鋼φ９0平法蘭宏觀組織

１5.異常偏析

分配系數(shù)Ｋ0＜1的溶質(zhì)元素在合金凝固時(shí)，由于選擇結(jié)晶結(jié)果,此元素在先凝固的制件表層濃度總是低于制件心部，出現(xiàn)正偏析。液態(tài)模鍛往往促使正偏析的產(chǎn)生、出現(xiàn)所謂“液態(tài)模鍛異常偏析”，即在普通鑄造方法不易出現(xiàn)的嚴(yán)重正偏析.對(duì)于某些結(jié)晶溫度間隔寬的合金，如錫青銅、鉛青銅、Aｌ－Cu4％和Al-Si2。５％等合金，和合金中偏析系數(shù)大的溶質(zhì)元素。當(dāng)合金澆注溫度過(guò)高，溫度梯度太大,外周呈現(xiàn)發(fā)達(dá)的柱狀晶時(shí),這種傾向尤甚.對(duì)于共晶的Al-Si合金和Al-Mg5%～１0%合金，這種傾向不明顯。?

“異常偏析”形成機(jī)理，某些研究者認(rèn)為：這是制件在結(jié)晶過(guò)程中，樹枝晶軸間未凝固的溶質(zhì)元素富集的液態(tài)金屬，在外部壓力作用下，從樹枝晶軸間擠出，排擠到最后凝固區(qū)，如圖７—3所示，加壓方向和凝固方向垂直,易形成異常偏析。防止對(duì)策為：

1）降低澆注時(shí)液態(tài)金屬的過(guò)熱度，以便在接近液相線溫度時(shí)進(jìn)行施壓;?

2）施壓方向與凝固方向一致。?圖７－3加壓方向和凝固方向垂直形成異常偏析

１6．枝晶偏析

液態(tài)模鍛時(shí)，由于過(guò)程進(jìn)行的速度很快，溶質(zhì)來(lái)不及均勻擴(kuò)散，有利于成分均勻，以獲得無(wú)偏析制件，這是問題一方面。從另一方面，施壓前凝固前沿已有溶質(zhì)積聚,并在自然對(duì)流影響下，迅速擴(kuò)散或沉積。一旦施壓,這些低熔點(diǎn)溶質(zhì)便擠入結(jié)晶前沿的枝晶中去,形成嚴(yán)重的枝晶偏析。雖然過(guò)程進(jìn)行的很快,但選擇結(jié)晶依然存在,熔點(diǎn)低的元素,在金屬流動(dòng)的帶動(dòng)下，也要作近程遷移，稍一積聚，就可能在壓力作用下，擠人凝固前沿的枝晶間隙中去.周而復(fù)始，無(wú)論早期凝固,還是晚期凝固的組織，均不同程度存在枝晶偏析,如圖片7-2表明鋼質(zhì)液態(tài)模鍛中，碳的濃度沿原奧氏體晶界就偏高，因此,以后的組織轉(zhuǎn)變就形成珠光體偏析。改進(jìn)措施：?

1)提高模具溫度,降低金屬澆注溫度,以降低熔體的溫度梯度；

２）選取最佳的熱處理工藝，是消除枝晶偏析切實(shí)可行措施.?圖片7－2鋼液態(tài)模鍛件技晶