如何防止鋁合金壓鑄件中的熱裂紋

本文的關(guān)鍵詞: 鋁合金壓鑄鋁合金鑄造熱裂紋，鋁合金壓鑄，數(shù)控加工，鋁合金壓鑄

1. 鋁鑄件熱裂紋的形貌和特征

熱裂紋可分為外部裂紋和內(nèi)部裂紋. 鋁坯表面上可見(jiàn)的熱裂紋稱為外部裂紋. 外部裂紋通常在鋁坯的拐角處形成，橫截面寬度突然改變，或者局部懷疑緩慢，并且容易形成撓曲. 它的特征是表面寬而內(nèi)部窄，并且被撕裂. 有時(shí)，斷裂會(huì)貫穿鋁坯的整個(gè)部分. 熱裂紋的另一個(gè)特征是裂紋沿著晶界分布. 當(dāng)鋁坯的終熔化位置太不規(guī)則時(shí)，通常會(huì)發(fā)生內(nèi)部開(kāi)裂. 骨折常常伴有樹(shù)根晶體. 通常，內(nèi)部裂紋不會(huì)擴(kuò)展到鋁坯的表面.

熱裂紋是由鋁合金壓鑄件在熔化結(jié)束時(shí)或熔化后不久后（由于硬度和可塑性太低）由于對(duì)鋁鑄件的固體收縮的抵抗而引起的裂紋. 熱裂紋是鑄鋼，可鍛鑄鐵和單個(gè)輕合金鋁鑄鋼生產(chǎn)中常見(jiàn)的鑄造缺陷之一. 熱裂紋在基材中引發(fā)并沿氫鍵擴(kuò)展. 其形狀厚度不均勻，曲折且不規(guī)則. 裂紋表面被氧化，沒(méi)有金屬光澤. 鑄鋼的裂紋表面幾乎是紫色的，而鋁合金是深黃色的. 肉眼可以看到外部裂紋，根據(jù)外觀和斷裂特性可以將其與冷裂紋區(qū)分開(kāi).

2. 鋁合金壓鑄件數(shù)控加工中熱裂紋的產(chǎn)生

形成熱裂紋的理論和實(shí)踐原因很多，但根本原因是鋁鑄件的熔化方法以及熔化期間鋁鑄件的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力.

將液態(tài)金屬倒入型腔后，熱量的損失主要是通過(guò)壁，因此凝固總是從鋁合金壓鑄坯料的表面開(kāi)始. 當(dāng)在熔化的后期出現(xiàn)大量的樹(shù)枝狀晶體并重疊成一個(gè)完整的骨架時(shí)，就會(huì)開(kāi)始形成固體收縮. 但是此時(shí)，仍存在一層尚未熔化的液態(tài)金屬膜（液態(tài)膜）. 如果鋁坯料沒(méi)有任何限制地收縮，則枝晶骨架可以無(wú)力自由收縮. 當(dāng)枝晶骨架的收縮受到型腔或砂芯的限制時(shí)，如果不能自由收縮，就會(huì)形成拉伸應(yīng)力. 當(dāng)拉伸應(yīng)力超過(guò)其材料硬度限時(shí)，樹(shù)枝晶之間也會(huì)形成裂紋. 如果樹(shù)枝狀骨架被拉出的速度太慢，并且被拉出部分周圍有足夠的熔融金屬流入撕裂位置并及時(shí)補(bǔ)充，那么鋁鑄件將不會(huì)形成熱裂紋. 相反，如果裂紋不能用熔融金屬補(bǔ)充，則鋁鑄件中會(huì)出現(xiàn)熱裂紋.

因此，已知具有寬范圍的凝固溫度以及糊狀或海綿狀網(wǎng)絡(luò)熔化方法的合金有可能形成熱裂紋. 隨著凝固溫度范圍的變窄，合金的熱裂變趨勢(shì)變小，并且在恒定溫度下熔融的晶界成分的合金不容易發(fā)生熱裂變. 鋁合金壓鑄件的熱裂紋在鋁坯的熔化過(guò)程中發(fā)生，但這并不意味著鋁坯熔化時(shí)必然形成熱裂紋. 主要取決于鋁坯在熔化過(guò)程中的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力. 鋁坯熔化區(qū)域的液態(tài)碳化物骨架中的熱應(yīng)力很可能引起鋁鑄件的熱裂紋或皮下熱裂紋;外部約束引起的收縮應(yīng)力是鑄鋁熱裂的主要條件. 在熔化的鋁鑄件殼體中，線性收縮受到外部因素（例如砂芯，型砂和鋁鑄件表面上相同型腔的摩擦）的限制. 殼體中將出現(xiàn)收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力）. 鋁鑄件的熱接頭，尤其是熱接頭處尖角產(chǎn)生的薄殼成為收縮應(yīng)力集中的地方鋁合金鑄造熱裂紋，而鋁鑄件有可能在此部位形成熱裂紋.

形成熱裂紋的原因在工藝和鋁鑄鋼結(jié)構(gòu)中得到體現(xiàn). 其中: 鋁合金壓鑄加工壁厚不均，內(nèi)角小；重疊零件的分叉過(guò)多，鋁鑄造框架，肋骨和其他限制因素鋁通常會(huì)收縮；澆鑄冒口系統(tǒng)限制了鋁鑄件的正常收縮. 例如，澆鑄冒口靠近箱形帶或澆鑄冒口之間的型砂具有較高的硬度，這限制了鋁坯的自由收縮. 冒口大小不一；合金的線性收縮率非常大；合金的低熔點(diǎn)相中的元素產(chǎn)生過(guò)多的元素，鑄鋼鑄鐵中的硫和磷濃度很高. 鋁鑄件從包裝盒中掉出來(lái)的時(shí)間太早，冷卻得太快.

聯(lián)系人: 李經(jīng)理