鋅合金壓鑄件起泡缺陷分析

 
樓主  收藏   舉報   帖子創建時間:  2010-04-19 14:47 回復：0 關注量：183
 
  
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。（如右圖1）
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（圖3）
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）

圖3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。

鑄件：有線電視接頭
現象：鑄件a和鑄件b
在電鍍后都出現起泡鑄件a
化學分析：含鉛量為0.016%
有害雜質鉛超出標準。
金相分析：出現晶間腐蝕
結論：精簡腐蝕導致起泡鑄件b
化學分析：含鉛量0.004%，
合金成分符合要求
金相分析：鑄件表面出現冷隔裂紋
結論：冷隔裂紋導致起泡


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。