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    鋅合金壓鑄件起泡缺陷分析

    鋅合金壓鑄件起泡缺陷分析

    鋅合金壓鑄件目前廣泛應用于各種裝飾方面,如家具配件、建筑裝飾、浴室配件、燈飾零件、玩具、領帶夾、皮帶扣、各種金屬飾扣等,因而對鑄件表面質量要求高,并要求有良好的表面處理性能。而鋅合金壓鑄件最常見的缺陷是表面起泡。

    缺陷表征:

    壓鑄件表面有突起小泡。

    壓鑄出來就發現。

    拋光或加工后顯露出來。

    噴油或電鍍后出現。

    產生原因:

     1.孔洞引起:主要是氣孔和收縮機制,氣孔往往是圓形,而收縮多數是不規則形。

    1)氣孔產生原因:

    a金屬液在充型、凝固過程中,由于氣體侵入,導致鑄件表面或內部產生孔洞。

    b涂料揮發出來的氣體侵入。

    c合金液含氣量過高,凝固時析出。當型腔中的氣體、涂料揮發出的氣體、合金凝固析出的氣體,在模具排氣不良時,最終留在鑄件中形成的氣孔。

    2)縮孔產生原因:

    a金屬液凝固過程中,由于體積縮小或最后凝固部位得不到金屬液補縮,而產生縮孔。

    b厚薄不均的鑄件或鑄件局部過熱,造成某一部位凝固慢,體積收縮時表面形成凹位。由于氣孔和縮孔的存在,使壓鑄件在進行表面處理時,孔洞可能會進入水,當噴漆和電鍍后進行烘烤時,孔洞內氣體受熱膨脹;或孔洞內水會變蒸氣,體積膨脹,因而導致鑄件表面起泡。

     2.晶間腐蝕引起:鋅合金成分中有害雜質:鉛、鎘、錫會聚集在晶粒交界處導致晶間腐蝕,金屬基體因晶間腐蝕而破碎,而電鍍加速了這一禍害,受晶間腐蝕的部位會膨脹而將鍍層頂起,造成鑄件表面起泡。特別是在潮濕環境下晶間腐蝕會使鑄件變形、開裂、甚至破碎。

     3.裂紋引起:水紋、冷隔紋、熱裂紋。水紋、冷隔紋:金屬液在充型過程中,先進入的金屬液接觸型壁過早凝固,后進入金屬液不能和已凝固金屬層熔合為一體,在鑄件表面對接處形成疊紋,出現條狀缺陷,見圖2。水紋一般是在鑄件表面淺層;而冷隔紋有可能滲入到鑄件內部。

     熱裂紋:

    a當鑄件厚薄不均,凝固過程產生應力;

    b過早頂出,金屬強度不夠;c頂出時受力不均

    d過高的模溫使晶粒粗大;

    e有害雜質存在。

     以上因素都有可能產生裂紋。當壓鑄件存在水紋、冷隔紋、熱裂紋,電鍍時溶液會滲入到裂紋中,在烘烤時轉化為蒸氣,氣壓頂起電鍍層形成起泡。

    解決缺陷方案:

    控制氣孔產生,關鍵是減少混入鑄件內的氣體量,理想的金屬流應不斷加速地由噴嘴經過分流錐和澆道進入型腔,形成一條順滑及方向一致的金屬流,采用錐形流道設計,即澆流應不斷加速地由噴嘴向內澆口逐漸減少,可達到這個目的。在充填系統中,混入的氣體是由于湍流與金屬液相混合而形成氣孔,從金屬液由澆鑄系統進入型腔的模擬壓鑄過程的研究中,明顯看出澆道中尖銳的轉變位和遞增的澆道截面積,都會使金屬液流出現湍流而卷氣,平穩的金屬液才有利于氣體從澆道和型腔進入溢流槽和排氣槽,排出模外。

    對于縮孔:要使壓鑄凝固過程中各個部位盡量同時均勻散熱,同時凝固。可通過合理的水口設計,內澆口厚度及位置,模具設計,模溫控制及冷卻,來避免縮孔產生。

    對于晶間腐蝕現象:主要是控制合金原料中有害雜質含量,特別是鉛<0.003%。注意廢料帶來的雜質元素。對于水紋、冷隔紋,可提高模具溫度,加大內澆口速度,或在冷隔區加大溢流槽,來減少冷隔紋的出現。

    對于熱裂紋:壓鑄件厚薄不要急劇變化以減少應力產生;相關的壓鑄工藝參數作調整;降低模溫。

    實例分析:

    案例一:旋鈕

    現象:鍍鉻后表面有明顯的起泡

    化學分析:發現有害元素鉛含量為0.016%,超過標準3倍(0.004%)。極易造成壓鑄件晶間腐蝕。

    金相分析:起泡處電鍍層與金屬基體脫離,電鍍層起泡的位置有明顯的水紋(在顯微狀態下呈裂紋狀)。(圖4

     缺陷產生分析原因:

    鉛含量過高,使金屬顆粒之間的邊界層內發生腐蝕而破碎,電鍍時受晶間腐蝕部位膨脹而將鍍層頂起來。鑄件表面有水紋、冷隔紋,電鍍溶液滲入裂紋中,在烘干時轉化為蒸氣,造成頂起鍍層而形成氣泡。

    解決辦法:提高合金化學成份,特別是有害雜質鉛。熔煉操作時防止廢料把雜質帶入。提高模具溫度和加大澆口速度可以減少水紋產生。

     案例二:同樣的零件,同樣的缺陷,卻有不同的產生原因。

     案例三:浴室配件(支架座)

    現象:鑄件表面脹起,帶有微裂紋

    化學分析:合金成份符合要求

    金相分析:發現大量氣孔

    缺陷原因:

    a.過早開模頂出鑄件;

    b.頂出時模溫可能過高

    由于鑄件內部存在大量氣泡,當金屬凝固時間不夠,強度未建立起來,而過早開模頂出鑄件,受壓氣泡膨脹起來而使鑄件表面凸起,并產生熱裂紋。

    解決辦法:壓鑄過程工藝參數調整,留模時間長一些;降低缺陷區域模具溫度。

     

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