CN114273634B - 消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,解决生产中存在的主要问题是螺纹孔内存在气孔、夹渣缺陷。解决某产品为壳体类铝合金压铸件,侧壁和底部分布数量较多、大小不等的凸台及螺纹孔,生产中存在的主要问题是螺纹孔内存在气孔、夹渣缺陷。本发明通过对浇注系统的结构、尺寸进行改进优化,改进集渣包尺寸及位置布置,改进模具分块设计,调整浇注温度、压射速度等工艺措施,并采用先进的旋转喷吹工艺及装置,提高铝合金液纯净度,加强铸造工艺排气、排渣能力,提高壳体类铸件内部质量,尤其是紧固部位螺纹孔的质量。经过上述发明改进,质量提升效果明显。
Description
技术领域
本发明属于铝合金铸造技术领域,涉及消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法
背景技术
随着武器装备轻型化的发展,具有高精度和表面光洁度的铝合金压铸件得到广泛应用。
某产品(26-1和08-1)为壳体类铝合金压铸件,材料为ZL102。26-1轮廓尺寸为:256×200×85mm,侧壁和底部分布数量较多、大小不等的凸台及螺纹孔。08-1轮廓尺寸为:322×252×80mm,侧壁和底部分布数量较多、大小不等的凸台、铸筋和螺纹孔。
两种压铸机尺寸相近,结构类同,生产中存在的主要问题是螺纹孔内存在气孔、夹渣缺陷。
发明内容
本发明提供一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,解决生产中存在的主要问题是螺纹孔内存在气孔、夹渣缺陷。
尤其解决某产品为壳体类铝合金压铸件,侧壁和底部分布数量较多、大小不等的凸台及螺纹孔,生产中存在的主要问题是螺纹孔内存在气孔、夹渣缺陷。
本发明的技术方案为;一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,其特征在于,该方法包括下述内容:
浇注系统结构和尺寸进行优化改进:
主浇道宽度设计为170mm,开口扇形结构,并设计有3条辅助浇道,尺寸为25×3mm,梯形结构;主浇道对侧长边及右侧短边设计有集渣包5处,尺寸为40×20mm,结构为半圆柱状;压射速度设计为6.6m/s;
熔炼方法:
使用燃气快速化铝炉熔炼,升温至740-745℃,转入石墨坩埚保温炉,加入Al-Sr中间合金进行变质处理,Sr含量占合金液的0.02-0.04%,加入细化剂(Al-Ti-B)0.15-0.25%;熔清后,采用固定式旋转喷吹工艺装置,进行旋转喷吹,在铝合金液体中通入高纯氮气或氩气,转子转速为350-400/min,时间为15-20min,静置2-3min后扒渣;试块检测断口,浇注时间控制在5小时以内。
进一步地,该方法应用的本体铸件外形尺寸为256mm×200mm×85mm;本体为箱体类零件,分布有多处凸台、通孔、螺纹孔以及大小不等的热节,内壁和底部分布大小不等的凸台和圆孔;铸件中间有一个82×196的长方形通孔。
一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,其特征在于,该方法包括下述内容:
模具结构上,在浇道两侧的小斜面的位置设计分块组模,斜拉杆起模结构;浇道宽度设计为170mm,开口扇形结构;浇注温度设计为650℃~660℃;压射速度设计为6.0m/s。
熔炼方法:
使用燃气快速化铝炉熔炼,升温至740-745℃,转入石墨坩埚保温炉,加入Al-Sr中间合金进行变质处理,Sr含量占合金液的0.02-0.04%,加入细化剂(Al-Ti-B)0.15-0.25%;熔清后,采用固定式旋转喷吹工艺装置,进行旋转喷吹,在铝合金液体中通入高纯氮气或氩气,转子转速为350-400/min,时间为15-20min,静置2-3min后扒渣;试块检测断口,浇注时间控制在5小时以内。
进一步地,该方法应用的本体铸件外形尺寸为322mm×252mm×80mm,本体为箱体类零件,分布有多处凸台、拉筋、螺纹孔以及大小不等的热节,内壁和底部分布大小不等的凸台、拉筋和圆孔,
本发明的原理是:
1.改进26-1工艺方案
1.1对铝合金压铸件26-1的浇注系统结构和尺寸进行优化改进,减少铸件在充型过程中的窝气与卷气;
1.2重新设计集渣包的结构、尺寸及在铸件上的分布位置,提高系统的排渣、集渣能力,防止氧化渣停留在铸件内部;
1.3优化浇注工艺,提高压铸的充型速度,有助于铸件快速成型,防止低温冷隔等问题出现。
2.改进08-1工艺方案
2.1对铝合金压铸件08-1的浇注系统结构和尺寸进行优化改进,减少铸件在充型过程中的窝气与卷气;
2.2改进模具组合结构,将浇道两侧小斜面位置设计成活块组合,斜拉杆开合模结构,有利于该部位型腔气体的排出,防止窝气;
2.3优化浇注工艺,精控浇注温度,防止高温氧化吸气,提高压铸的充型速度,有助于铸件快速成型,防止低温冷隔等问题出现。
3.优化熔炼技术方案
3.1快速熔炼、高温精炼;
3.2采用旋转喷吹装置替代手工操作,提高精炼除气、除渣效果;
3.3采用长效变质剂进行变质处理和细化处理。
进一步地,具体技术方案原理和效果:
1.26-1工艺方案
1.1将浇注系统结构和尺寸进行改进优化:将主浇道宽度设计为170mm,开口扇形结构,由于铸件中间有一个82×196mm的长方形通孔,在压射过程阻断了铝液快速充型的通道,因此新增设3条辅助浇道,尺寸为25×3mm,梯形结构;
1.2受铸件结构影响,主浇道对侧和右侧立板上的螺纹孔出现缺陷的比例较高,因此在主浇道对侧长边及右侧短边设计有集渣包5处,尺寸为40×20mm,结构为半圆柱状;详见图3、图4所示。
1.3提高压射速度,加快充型,减少温度损失,保证薄壁部位的成型。压射速度设计为6.6m/s。
2.08-1工艺方案
2.1浇道宽度改进为170mm,广口扇形结构,加大、分散充型面积,减少局部的高频紊流,减少合金液卷气;
2.2将整体半模结构进行优化,靠近浇道两侧小斜面部位做成活块,以斜拉杆方式进行开合模,增加模具排气能力,减少模具拐角处的窝气;
2.3精控浇注温度,将浇注温度上限由680℃下调至660℃,减少合金液中的气体及氧化渣含量;提高压射速度,提高低温合金液的充型能力。
3.熔炼技术方案
熔炼前对所使用的变质剂和无钠覆盖剂进行烘烤,以去除水分。预热温度200~300℃,时间为2-3小时。
使用燃气快速化铝炉熔炼,铝合金熔化前加入无钠覆盖剂,加入量为铝合金液重量的0.5-0.6%,熔化并升温至740-745℃,转入石墨坩埚保温炉。
加入Al-Sr中间合金进行变质处理,加入量为Sr含量占合金液的0.02-0.04%,再加入细化剂(Al-Ti-B)0.15-0.25%。
熔清后,采用固定式旋转喷吹工艺装置,应用旋转喷吹技术,在铝合金液体中通入纯度≥99.99%氮气或氩气,转子转速为350-400/min,时间为15-20min,静置2-3min后扒渣,合金液表面覆盖无钠覆盖剂,以铺满液面为准。
试块检测断口,细腻且为银灰色即为合格。
浇注时间控制在5小时以内。
本发明的技术效果:
利用本发明技术对上述两种压铸件分别进行了两个批次的小批量生产,单次生产数量均为32件,经截剖、机加工和理化检测,达到如下效果:
1.26-1、08-1两种铸件分别抽取2件进行内部质量检验,所有螺纹孔部位均进行了铣削式截剖,内部质量良好,无明显目视可见气孔、夹渣等铸造缺陷;
2.两种压铸件剩余各30件进行全尺寸机械加工,各加工部位质量良好,螺纹孔处原有的气孔、夹渣缺陷全部消除,合格率达到100%;
3.对铝合金液取样检测,针孔度稳定控制在1级。
附图说明:
图1旋转喷吹原理图
图2 26-1三维图
图3 26-1改进前工艺示意图
图4 26-1改进后工艺示意图
图5 08-1三维图
图6 08-1改进前浇口示意图
图7 08-1改进后浇口示意图
图8活块图
图9改进前熔炼工艺流程图
图10改进后熔炼工艺流程图
具体实施方式:
一、制定压铸件工艺改进方案
1.26-1压铸件工艺改进方案
26-1本体铸件外形尺寸为256mm×200mm×85mm。从零件的结构看,此零件为箱体类结构零件,内壁和底部分布大小不等的凸台和圆孔,要求铸件内部组织致密,特别是螺纹孔内不得有影响螺钉紧固的铸造缺陷。具体见图2。
1.1主要工艺难点分析
26-1本体为箱体类零件,分布有多处凸台、通孔、螺纹孔以及大小不等的热节,使铸造时金属液的凝固、收缩形成很大的应力,而且铸件收缩受阻也不均衡,极易造成缩孔、缩松、表面对纹等铸造缺陷。加之铝液纯净度不够,在压铸生产时,铸件螺纹孔处极易产生铸造缺陷。
1.2模具改进方案
26-1本体工艺改进前后对比图见图3、图4。
26-1本体,由于铸件中间有一个82×196的长方形通孔,在压射过程阻断了铝液快速充型的通道,再加上铝液纯净度不高,造成铸件浇注系统对面的一排螺纹孔中出现不同程度的渣孔、气孔等缺陷,导致铸件合格率较低。
1.3改进前后措施对比见表1。
表1改进前后措施对比
2. 08-1压铸件工艺改进方案
2.1铸件结构分析
08-1本体铸件外形尺寸为322mm×252mm×80mm。从零件的结构看,此零件为箱体类结构零件,内壁和底部分布大小不等的凸台、拉筋和圆孔,要求铸件内部组织致密,特别是螺纹孔内不得有影响螺钉紧固的铸造缺陷。具体见图5。
2.2主要工艺难点
08-1本体为箱体类零件,分布有多处凸台、拉筋、螺纹孔以及大小不等的热节,使铸造时金属液的凝固、收缩形成很大的应力,而且铸件收缩受阻也不均衡,极易造成缩孔、缩松、表面对纹等铸造缺陷。加之铝液纯净度不够,在压铸生产时,铸件螺纹孔处极易产生铸造缺陷。
2.3模具改进方案
2.3.1浇口改进对比图见图6、图7。
2.3.2分块组模,利于排气
08-1本体,易出现的缺陷的部位主要集中在浇口两侧的三角部位,具体见图7中缺陷部位。该部位是浇注系统的死角,是铸件最后凝固的部位,此处位置排气较差,所以极易出现气孔、渣孔等缺陷。
2.3.3改进措施:
a)在铸件问题比较集中的位置采用分块组模,具体活块图见图8,便于排气,有利于铸件成型;
b)控制浇注温度,由原来的650℃~680℃控制到650℃~660℃;
c)提高充型时压射速度,由原来4.Om/s提高到6.0m/s。
3. 26-1、08-1压铸件熔炼技术方案制定
通过在原有的熔炼设备上增加旋转喷吹工艺装置,应用旋转喷吹技术,在铝合金液体中通入N2或Ar气去除铝液中的气体和氧化夹杂物,来提高铝液的纯净度。
3.1改进前后熔炼工艺流程图见图9、图10。
3.2炉料等准备
3.2.1材料
金属原材料、回炉料按《ZL101、ZL102熔炼浇注工艺守则》执行。
3.2.2熔炉、工具的预热和铸造方法
按《ZL101、ZL102熔炼浇注工艺守则》和《压铸工艺守则执行》执行。
3.2.3无钠覆盖剂的准备
HGJ-2无钠覆盖剂
适用范围:牌号为ZL101、ZL102、ZLQ-1等合金,主要适用于砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等。
HGJ-2无钠覆盖剂应与Al-Sr中间合金(含Sr量8-12%)变质剂配合使用。覆盖剂、变质剂必须存放在干燥处,严防受潮,使用前在干净器皿内预热,预热温度200~300℃,时间为2-3小时。
HGJ-2无钠覆盖剂加入量:ZL102为铝合金液重量的0.5-0.6%,
Sr加入量为合金液的0.02-0.04%。
3.2..4旋转喷吹工艺装置准备
旋转喷吹工艺装置处于完好状态。
N2或Ar气纯度:≥99.99%。
惰性气体压力及含量:N2气压力:0.15-0.30MPa,含量:99.99%;
Ar气压力:0.20-0.30MPa,含量:99.999%;
精炼除气时间:20min-40min;石墨转子速度:300-400r/min。
3.3熔炼工艺控制要点
用ЛК-90电炉、电阻炉或燃气炉炼,全部熔化后,温度达到740-745℃,转入坩埚保温炉后进行变质、精炼处理。
3.4变质处理、细化和精炼
在保温炉中铝合金温度达到730-740℃,加入Al-Sr中间合金进行变质处理,加入量为Sr含量占合金液的0.02-0.04%,用钟罩将变质剂压入合金液均匀搅拌,再加入细化剂(Al-Ti-B)0.15-0.25%。
3.5旋转喷吹精炼
变质处理后,温度达到730-740℃时,将旋转喷吹精炼装置放在坩埚炉工作台面上,按其操作要求,通入氩气或氮气,保持转子的转速,进行精炼15-20分钟。扒渣后静置3-5分钟,进行炉前断口检查。
3.6浇注
断口检查为银灰色、组织细腻,调整铝液温度,按铸造工艺要求,进行试块和铸件的浇注。
整个熔炼过程不得超过750℃,并且整个熔炼过程不得超过4小时,浇注时间不得超过5小时,若合金液浇注超过规定的时间,须重新对合金液进行变质精炼处理。
3.7清理
按照压铸件清理工艺守则执行。分析化学成分、检测尺寸及外观。
3.8其余按相关工艺及工艺守则执行。
Claims (6)
1.一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,其特征在于,该方法包括下述内容:
浇注系统结构和尺寸进行优化改进:
主浇道宽度设计为170mm,开口扇形结构,并设计有3条辅助浇道,尺寸为25mm,梯形结构;主浇道对侧长边及右侧短边设计有集渣包5处,尺寸为40×20mm,结构为半圆柱状;压射速度设计为6.6m/s;
熔炼方法:
使用燃气快速化铝炉熔炼,升温至740-745℃,转入石墨坩埚保温炉,加入Al-Sr中间合金进行变质处理,Sr含量占合金液的0.02-0.04%,加入Al-Ti-B细化剂0.15-0.25%;熔清后,采用固定式旋转喷吹工艺装置,进行旋转喷吹,在铝合金液体中通入高纯氮气或氩气,转子转速为350-400r/min,时间为15-20min,静置2-3min后扒渣;试块检测断口,浇注时间控制在5小时以内;该方法应用的本体铸件外形尺寸为256mm×200mm×85mm;本体为箱体类零件,侧壁和底部分布数量较多、大小不等的凸台及螺纹孔;铸件中间有一个82mm×196mm的长方形通孔。
2.根据权利要求1所述的一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,其特征在于,熔炼前对所使用的变质剂和无钠覆盖剂进行烘烤,以去除水分;预热温度200~300℃,时间为2-3小时;铝合金熔化前加入无钠覆盖剂。
3.根据权利要求1所述的一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,其特征在于,试块检测断口,细腻且为银灰色即为合格。
4.一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,其特征在于,该方法包括下述内容:
模具结构上,在浇道两侧的小斜面的位置设计分块组模,斜拉杆起模结构;浇道宽度设计为170mm,开口扇形结构;浇注温度设计为650℃~660℃;压射速度设计为6.0m/s;
熔炼方法:
使用燃气快速化铝炉熔炼,升温至740-745℃,转入石墨坩埚保温炉,加入Al-Sr中间合金进行变质处理,Sr含量占合金液的0.02-0.04%,加入Al-Ti-B细化剂0.15-0.25%;熔清后,采用固定式旋转喷吹工艺装置,进行旋转喷吹,在铝合金液体中通入高纯氮气或氩气,转子转速为350-400r/min,时间为15-20min,静置2-3min后扒渣;试块检测断口,浇注时间控制在5小时以内;该方法应用的本体铸件外形尺寸为322mm×252mm×80mm,本体为箱体类零件,侧壁和底部分布数量较多、大小不等的凸台、铸筋和螺纹孔。
5.根据权利要求4所述的一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,其特征在于,熔炼前对所使用的变质剂和无钠覆盖剂进行烘烤,以去除水分;预热温度200~300℃,时间为2-3小时;铝合金熔化前加入无钠覆盖剂。
6.根据权利要求4所述的一种消除压铸件螺纹孔缺陷的生产方法,其特征在于,试块检测断口,细腻且为银灰色即为合格。
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