铝合金压铸成型缺陷控制的研究

来源 :西华大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:sysu_allan
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铝合金由于具有密度低、强度高、成型加工性能好、耐腐蚀等一系列优点,在汽车、建筑、航空、航天等领域的应用越来越广泛。压铸成型是铝合金结构零件的主要成型方法之一,但铝合金压铸成型由于气孔及缩松缩孔等缺陷问题,常常造成零件大量报废。此外,由于气孔缺陷,使得铸件无法通过热处理方法进一步提高强度,限制了其更大规模的应用。本文以铝合金天然气调压阀盖为对象,研究压铸成型中气孔和缩松缩孔缺陷的形成原因及防控方法。主要研究方法、内容和结果如下:(1)针对ZL104合金及本研究中阀盖特点,采用传统压铸工艺及模具设计方法,并结合PQ~2图,确定模具内浇口面积为54.05mm~2,充型速度34.4m/s,浇注温度650℃,模具温度200℃。采用AnyCasting软件进行了数值模拟分析,发现合金液充型速度过快,主要以湍流方式流动,出现大量卷气;凝固顺序不合理,凝固后期型腔内出现较多孤立液相区,造成铸件出现较多气孔及缩松缩孔缺陷。(2)在压铸机及压铸模主要结构保持不变的情况下,结合挤压铸造,形成间接挤压铸造成型工艺,确定内浇口的面积为540.5mm~2;选择充型速度、浇注温度、模具温度设置三因素三水平的正交实验,结果表明:充型速度、浇注温度、模具温度分别为1m/s、640℃、190℃时,合金液充型平稳,未出现明显湍流,充型过程卷气量大幅度降低,补缩通道畅通未出现孤立液相区,铸件中气孔及缩松缩孔缺陷基本消除。(3)对间接挤压铸造阀盖进行535℃固溶处理3h,175℃时效处理5h后,产品未出现变形、鼓包或开裂,表明其内部气孔缺陷得到控制,具备良好的热处理性能。(4)对压铸件、间接挤压铸件、热处理后的间接挤压铸件经力学性能测试后,测得布氏硬度HBW值分别为59.95,78.49,96.46;抗拉强度分别为140MPa、192MPa、257MPa。经过工艺优化和热处理后阀盖的力学性能显著提高。(5)通过直读光谱仪、XRD、OM、SEM、EDS等对阀盖进行微观组织分析研究,发现热处理后的间接挤压铸件抗拉强度及布氏硬度提高的主要原因在于:气孔的消除,缩松缩孔缺陷的减少,以及初晶Si钝化和片状共晶Si的熔断和球化。
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