挤压铸造原理及缺陷分析
压铸件的缺陷分析
压铸件的缺陷分析压铸是一种高效率的金属成型工艺，广泛应用于汽车、电子、航空、机器制造等领域。
然而，压铸件在生产过程中常常会出现各种缺陷，这些缺陷会影响产品的质量、性能和寿命。
本文将详细分析压铸件的几何缺陷、表面缺陷和内部缺陷。
1. 几何缺陷几何缺陷是压铸件中最常见的缺陷之一。
这类缺陷主要包括尺寸偏差、形状不规则、位置偏移等。
（1）尺寸偏差：压铸件的尺寸与设计要求存在偏差。
原因可能包括模具制造误差、压铸温度过高、压力不均匀等。
（2）形状不规则：压铸件的表面形状与设计要求不一致。
原因可能包括模具磨损、浇口设计不合理等。
（3）位置偏移：压铸件在模具中的位置出现偏差。
原因可能包括模具松动、压射头磨损等。
2. 表面缺陷表面缺陷主要包括气孔、夹杂、裂纹等。
（1）气孔：压铸件表面出现圆形或椭圆形孔洞，直径通常在0.5~1.0mm之间。
原因可能包括模具温度过低、金属原料不纯等。
（2）夹杂：压铸件表面出现黑色或褐色斑点，直径通常在0.1~0.3mm 之间。
原因可能包括原料不纯、模具温度过高、压铸速度过快等。
（3）裂纹：压铸件表面出现垂直于应力方向、宽度在0.1mm左右的微小凹槽或裂纹。
原因可能包括模具温度过高、金属材料脆性大等。
3. 内部缺陷内部缺陷主要包括晶粒间距、偏析、缩松等。
（1）晶粒间距：压铸件晶粒分布不均匀，晶粒大小不一，导致力学性能下降。
原因可能包括冷却速度过慢、浇口设计不合理等。
（2）偏析：压铸件中化学成分分布不均匀，出现局部富集或贫乏的现象。
原因可能包括冷却速度过快、压力不均匀等。
（3）缩松：压铸件内部出现直径在0.3~1.0mm之间的微小孔洞或缝隙。
原因可能包括浇口设计不合理、压力不足等。
针对以上缺陷，可以采取以下解决方案：1. 几何缺陷：通过提高模具制造精度、优化压铸工艺参数（如控制压铸温度和压力）、定期检查和维修模具等方式来减少尺寸偏差、形状不规则和位置偏移等问题。
2. 表面缺陷：通过提高模具温度、选用高质量原料、优化压铸工艺参数（如降低压铸速度）等方式来减少气孔、夹杂和裂纹等问题。
挤压铸造原理及缺陷分析
挤压铸造原理及缺陷分析上海大学 唐多光3 张金龙昆山易通汽配厂 徐张翼沈友良 程黔国摘 要 论述了以低速、大流量、平稳充填铸型并在瞬间及时增压是挤压铸造的基本原理。
分析了实际铸造比压偏小以及不能瞬间及时增压是造成摩托车车轮挤压铸件表面起泡和冷隔的主要原因。
为防止挤压铸造铸件缩裂、缩孔产生和提高铸造比压,推荐一种合理料缸(压室)设计。
关键词:挤压铸造 增压 表面气泡 冷隔 缩裂纹中图分类号:TG249.2 文献标识码:A 文章编号:1001-2449(2003)01-0043-031 前言随着轿车工业飞速发展,轿车轻量化是轿车制造厂商首选目标之一。
全世界轿车铝合金用量到2005年可望达到112kg/辆水平。
而决定这一指标的关键是铝合金零件品质。
铝合金压铸件占轿车铝合金零件60%以上[1,2]。
然而常规铝合金压铸由于射速太快(30～60m/s),铝合金压铸件内含有许多气泡,铸件不能承受热处理,力学性能不能提高,铸件也不能深度加工(加工量限1mm内),压铸件承受压力和气密性要求也十分困难。
因此常规压铸要承担制造高品质、高强度、高气密性轿车零件任务遇到极大困难。
近年来发展一种以低速、大流量平稳充型、瞬时增压的挤压铸造技术,弥补了压铸缺陷并迅速被推广应用。
但由于缺乏正确理论引导,许多厂家一哄而上,在遇到困难后又纷纷下马。
摩托车车轮行业,1992年后挤压铸造车轮一度占有市场40%以上,现在已萎缩到不足10%,而且都是低档产品。
笔者根据挤压铸造基本原理,分析了缺陷产生原因并提出了对策。
2 挤压铸造原理挤压铸造是将合金以较低速度和较大流量平稳地挤入铸型后,瞬时增压,使合金精确复制铸型并在高压下凝固的一种铸造技术[3]。
2.1 挤压铸造基本特点(1)挤压铸造设备必须能够提供低速(0.5～3m/s),大流量(1～5kg/s)填充铸型能力,以便使金属液较平稳地填充铸型和将型内气体驱出铸型,而且要求在铸型被充满后瞬间(50～150ms内)将铸型内铸造比压提升到60～100MPa,使合金在高压下成型和凝固。
挤压件常见缺陷
第二章挤压基本原理第四节挤压件的常见缺陷冷挤压时往往由于变形工序设计不妥,会使坯料在挤压成形过程中产生各种缺陷。
因此,只有预先了解这些缺陷的成因,才能在设计变形工序时,采取有效的解决办法来确保生产出合格的挤压件。
一、表面折叠多余的表皮金属被压入坯料表层所形成的缺陷,称为表面折叠。
例如在正挤压中,挤压头部较粗大的杆形件,需要采用两道成形工序。
如果在第一道正挤压中工件的头部与杆部连接处圆弧太大或相应锥角太小,则在第二道成形工序中因凹模的圆角半径较小,便有可能使坯料过渡区部分的材料被压入端部的底平面上,而形成如图2-11a所示的折叠。
又如,反挤压时凹摸底部设有较大的圆角半径,而坯料底部为直角过渡,在挤压过程中就会产生折叠,它的形成过程见图2-11b、C。
如果挤压变形继续进行,这种折叠还会被移到工件的侧面。
二、二、表面折缝在变形过程中,多余的表皮金属受阻而在其边界处积聚,随着变形的继续进行深入到材料内部所形成的一种缺陷，正称为表面折缝。
当正挤压出现死角区时,如图2-12a所示的D区,坯料后半部分的表皮金属向凹模出口方向滑动受到死角区金属的阻碍,多余的表皮金属被积聚在死角区入口处。
随后,多余的表皮金属沿滑移面被拉入金属内部,并随金属的流动一起向前延伸,从而形成折缝。
有时,挤压件从凹模中取出后,死角区金属很快脱落,就是这种缺陷所致。
同理,反挤压与复合挤压时,也会因其变形的死角区金属阻止表皮金属滑动而产生折缝。
图2-12b为反挤时底部死角区的剥落,图c为复合挤压的横向折缝。
a) b) c)图2 -12挤压表面折缝a) 正挤压时的表面折缝b)反挤压时的死角区剥落c)复合挤压时的横向折缝三、缩孔缩孔是指变形过程中变形体一些部位上产生较大的空洞或凹坑的缺陷。
当正挤压进行到待变形区厚度较小、甚至只有变形区而无待变形区厚度时,会产生图2-13a所示的缩孔。
若变形程度较大,润滑条件、凹模入口又不利,则中心层的金属流动快,外层流动落后于中心层,产生浅缩孔；若外层金属根本不向下移动,反而向上移动,便产生很深的缩孔。
挤压铸造原理及缺陷分析
挤压铸造原理及缺陷分析挤压铸造是一种将熔融金属挤压入模具中制造零件的方法。
其原理是通过一个称为挤压器的设备，在高温下应用高压将熔融金属挤压入永久性金属模具中，形成所需形状的零件。
这种工艺是高效率、高精度和高可靠性的制造方法之一。
挤压铸造的过程是将熔化的金属通过压力挤压入设计好的金属模具中。
在挤压过程中，金属将受到高度的压缩力，以使其具有所需的形状和结构。
这种挤压过程需要高度的技巧和专业知识，以确保零件的质量可靠。
挤压铸造的优点包括高精度、高品质、高效率、低成本、短周期、较少的加工量和高重复性。
另外，挤压铸造可用于制造一些常规铸造方法无法制造的零件。
挤压铸造过程中存在的缺陷包括：1. 内部气孔：在挤压过程中，熔化的金属流动性良好，但可能会导致在制造过程中产生气泡。
这些气泡会影响零件的质量和强度，甚至可能导致零件崩溃。
2. 金属受力不均：在挤压过程中，金属受到的压力和力量可能不均匀分布，这可能导致零件的某些区域强度低下。
3. 熔化的金属会受到冷却：在挤压过程中，金属会受到自然冷却。
这可能会降低材料的可加工性，并影响零件的准确度和质量。
4. 模具磨损：在整个挤压过程中，模具接触熔化的金属多次，并经受高压挤压力作用。
这可能导致模具表面磨损、裂纹或其它缺陷，进而影响零件质量。
5. 长时间的实验和制造周期：挤压铸造通常需要花费较长的时间来制造。
这可能导致生产周期较长，并且对公司的成本和效率产生不利影响。
总之，虽然挤压铸造具有创新性、可靠性和高效性等优点，但同时也存在一些缺陷，需要在制造过程中得到控制和解决。
挤压铸造原理及缺陷分析
挤压铸造原理及缺陷分析挤压铸造技术与传统金属型重力铸造相比区别较大，对于某些铸件的生产有独特优势，然而实际生产中出现的一些铸造缺陷，成因也不同于传统铸造，本文试图从原理和生产实际出发，分析挤压铸造的原理和流程参数，及其铸造常见缺陷，利用技术上的经验和实践提出改进方法，已达到推进该项铸造技术的推广，减少损失。
挤压铸造原理及特点1.1.基本原理挤压铸造又可称为液态模锻，是将金属或合金升温至熔融态，不加处理注入到敞口模具中，立即闭合模具，让液态金属充分流动以充填模具，初步到达制件外部形状，随后施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，同步发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法。
由于高压凝固和塑性变形同时存在，制件无缩孔、缩松等缺陷，组织细密，力学性能高于铸造方法，接近或相当锻造方法；无需冒口补缩和最后清理，因而液态金属或合金利用率高，工序简化，为一具有潜在应用前景的新型金属加工工艺。
1.2.挤压铸造的特点挤压铸造的工艺对铸造设备有特殊的要求，并且目前只对部分铸件有较好的效果。
首先，挤压铸造设备，需要提供低速但流量较大的液态金属填充能力，速度约为0.5~3m/s，流量可达1~5kg/s，这样熔融态金属才能平稳地将铸型内气体排出，并填充铸型，随后铸型填满的瞬间（50ms~150ms），应能将铸型内铸造比压提升到60~100MPa，这样合金便能在高压下凝固成型。
由于前述的低速大流量，且挤压铸造内浇道有冒口补缩的作用，内浇道口径较大，且位于铸件最肥厚的部位。
由于上述特点，挤压铸造适合厚壁铸件（10~50mm），但铸件尺寸不宜太大（小于200mm）。
与压铸相同，挤压铸造只可使用脱模剂，不适用保温涂料，故而金属凝固速度极快，达到300~400摄氏度/s，与金属型重力铸造冷却速度相比，达到了其3~5倍，伸长率高于其他铸造方法约2~3倍。
挤压铸造的生产工艺流程以直径190系列的铝活塞为例，介绍挤压铸造的工艺流程，挤压铸造借鉴于压力铸造和模锻工艺，其大体工艺流程为把液态金属直接浇入金属模内。
压铸件常见的缺陷分析及其改善措施
粘模
金属粘附压铸模表 面
(1)金属液温度太高;(2)压铸模温度过高或过 低;(3)(铝合金)中含铁量过低;(4)脱模剂使用不 当;(5)压铸模中有热节;(6)压铸模或金属液温度 太高;(7)铸件或浇道未凝.
(1)保持正确浇注温度;(2)保持正确压铸模温度;(3)增加含铁量到 1.0%;(4)正确使用脱模剂;(5)冷却水是否畅通或增加冷却速 度;(6)保证正确的模温和金属液温度;(7)增加压铸冷却速度.
纯净.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
冷隔、 花纹、 浇不足
金属冷接,搭接;铸 (1)金属温度太低;(2)冲头速度过慢;(3)储气瓶
件表面有不规则的 氮压过低;(4)压铸模温度过低;(5)排气不良;(6)
光滑条纹;铸件形 涂料堆聚过多;(7)冲头或压室磨损;(8)浇口不合
状不完整.
理发生喷溅式分股入型腔;(9)压射比压不足.
(1)保证正确金属液温度,检查控温装置;(2)确定正确压射速度并 使之恒定;(3)查看储气瓶压力表及供油指示器必要时补加氮 气;(4)保证正确模温;(5)增加或修改通气孔和溢流槽;(6)涂料用 量及浓度合适;(7)必要时更换;(8)改进浇口设计;(9)提高压射比 压.
气泡
(1)金属夹裹气体过多;(2)金属液温度过高;(3) (1)增加缺陷部位的溢流槽和排气孔,减少冲头速度;(2)保证正确
压铸模温度不高;(4)压铸涂料多;(5)浇注系统不 温度;(3)控制压铸模温度;(4)涂料少,且无均匀;(5)修改浇注系
合理排气不畅;(6)开模过早.
统;(6)延长持压时间和留模时间.
压铸件常见的缺陷分析及其改善措施
种类
特征
形成原因
改善措施
气孔
(1)金属浇入温度太高;(2)熔炼工艺不当或金属
压铸不良原因与措施
压铸不良原因与措施压铸是一种常见的金属加工方法，用于制造各种各样的金属零件。
然而，在压铸过程中常常会出现一些不良情况，导致产品质量下降或无法使用。
以下是一些常见的压铸不良原因及相应的措施。
1.缩孔（针眼）原因：高温熔融金属凝固时，金属液缩小所形成的孔洞。
措施：-控制材料的熔点和凝固温度，避免温度过高。
-提高注入压力和速度，确保金属充实完全。
-控制铸造工艺参数，如浇注温度、压力和速度，减少气体夹杂物。
2.气孔原因：熔融金属中混入空气或水分，冷凝成孔洞。
措施：-净化材料，确保金属液没有杂质。
-增加浇注温度，减少金属和气体冷凝。
-提高注入速度，使气体远离金属液。
3.热裂纹原因：金属在凝固过程中，由于残余应力、金属浓缩和组织缺陷等原因引起的开裂。
措施：-优化铸造工艺，减少或消除金属残余应力。
-控制金属的凝固速度，避免快速凝固造成应力集中。
-添加合适的合金元素，改善金属组织结构。
4.狭长缺陷原因：熔融金属填充模腔的过程中，金属液流动不均匀，形成局部过渡缩小的缺陷。
措施：-设计合理的铸造模具，确保金属液能够均匀填充模腔。
-调整铸造工艺参数，如入口和出口位置、浇注温度和速度，改善金属液流动状态。
-使用合适的流道和浇口设计，使金属流动更加均匀。
5.长气孔原因：金属液注入模腔的过程中，气体无法顺利排出，形成长而突出的孔。
措施：-增大出口尺寸，提高气体排出的通道。
-调整浇注顺序，避免气泡在金属液中积聚。
-使用适当的排气装置，确保顺畅排出气体。
6.表面不良原因：压铸件表面出现裂纹、气孔、疤痕等缺陷。
措施：-增加模具的冷却系统，提高金属液凝固速度。
-优化模具表面处理，减少摩擦和热传导。
-控制铸造工艺参数，如浇注温度和速度，减少金属液与模具的接触时间。
总之，压铸不良的原因和措施是多种多样的，需要根据不同情况采取相应的措施。
通过优化材料、设计模具、调整工艺参数等方法，可以有效地减少压铸不良，提高产品质量。
挤压过程中常见的缺陷和对策
挤压过程中常见的缺陷和对策挤压过程常见的缺陷有：挤压缩孔、“死区”剪烈和折叠、纵向裂纹、横向裂纹、挤压件弯曲、由拉缩引起的截面尺寸不符、残余应力大、以及粗晶环等。
挤压缩孔是挤压矮坯料时常易产生的缺陷，这时由于Ｂ区金属的轴向压应力小，故当A 区金属往凹模孔流动时便拉着B区金属一道流动，使其上端面离开冲头并呈凹形，再加上径向压应力的作用便形成这样的缩孔。
防止的对策是正确控制压余的高度，必要时可增加反向推力。
挤压时，如果摩擦系数大和模具温度较低时，常在凹模底部形成一个难变形区，通常称为“死区”。
由于该区金属不变形，而与其相邻的上部金属有变形和流动，于是便在交界处发生强烈的剪切变形，严重时将引起金属剪裂，即“死区”裂纹，有时可能由于上部金属的大量流动带着“死区”金属流动而形成折叠。
应当指出，在与“死区”交界处产生的强烈剪切变形对挤压件的组织和性能有重要影响，有关这方面的内容我们在《锻件组织和性能控制》一书中作了介绍，这里不再重复。
防止“死区”剪裂和折叠的对策是改善润滑条件和正确控制模具和坯料的温度，还可以采用带锥角的凹模，锥角的作用在于使作用力在平行于锥面的方向有一个分力，该分力与摩擦力的方向相反，从而有利于金属的变形和流动。
根据不同的条件可以通过计算确定一个合适的锥角，以抵消摩擦的影响。
在挤压筒内尽管可能产生挤压缩孔和“死区”剪裂等缺陷，但变形金属处于三向受压的应力状态，能使金属内部的微小裂纹得以焊合，使杂质的危害程度大大减小，尤其当挤压比较大时，这样的应力状态对提高金属的塑性是极为有利的。
但是在挤压制品中常常产生各种裂纹（图4-53）以及挤压件的弯曲、拉缩和残余应力等。
这些缺陷的产生与筒内的不均匀变形（主要是“死区”引起的）有很大关系，但更重要的是凹模孔口部分的影响。
挤压时，变形金属在经过孔口部分时，由于摩擦的影响，表层金属流动慢，轴心部分流动快，使筒内已经形成的不均匀变形进一步加剧，内外层金属流动速度有差异，但两者又是一个整体，因此必然要有相互平衡的内力（即附加应力），外层受拉应力，内层受压应力，图4-53a所示的裂纹就是附加拉应力作用的结果。
压铸常见缺陷、原因及改进措施
渗漏
水、
合金选择不当
提高比压 改进浇注系统 选用良好合金
排气不良
改进排气系统
二十四、 化学成分 不符合要
求
经化学分析，铸件合 金不符要求或杂质太
多
配料不正确 原材料及回炉料未加分析即行投入使用
炉料应经化学分析后才能配用
炉料应严格管理，新旧料要按一定比例 配用 严格遵守熔炼工艺，熔炼工具应刷涂料
编制:
涂料不纯或用量过多 涂料中石墨含量过多
充型过程中由于模具 填充时金属分散成密集液滴，高速撞击
十四、麻 面
温度或合金液温度过 低，在近似于欠压条 件下铸件表面形成的
型壁
细小麻点状分布区域 内浇口厚度偏小
涂料使用应薄而均匀，不能堆积，要用 压缩空气吹散
减少涂料中的石墨含量或选用无石墨水 基涂料
正确设计浇注系统，避免金属液产生喷 溅，改善排气条件，避免液流卷入过多 气体，降低内浇口速度并提高模具温度
合金收缩率大 内浇口截面积太小
比压偏低
模具温度过高
合理设计浇注系统，避免合金液直接冲 击型芯、型壁，适当降低填充速度
修正模具
打光表面，保证粗糙度符合要求 涂料使用薄而均匀，不能漏喷涂料
适当增加含铁量至0.8-1%
改善铸件结构，使壁厚稍为均匀，厚薄 相差较大的连接处应逐步缓和过渡，消 队热节
选择收缩率较小的合金
合金液过热或保温时间过长
合金不宜过热，避免合金长时间保温
二十二、 碎性
铸件基本金属粒过于 粗大或细小，使铸件
易断裂或碰碎
激烈过冷，结晶过细 铝合金中杂质锌、铁等含量太多
铝合金中含铜量超出规定范围
提高模具温度，降低浇注温度
严格控制合金化学成分
挤压变形的主要缺陷
挤压变形的主要缺陷1、模具的影响在挤压生产中，模具是在高温高压的状态下工作的，受压力和温度的影响，模具产生弹性变形。
模具工作带由开始平行于挤压方向，受到压力后，工作带变形成为喇叭状，只有工作带的刃口部分接触型材形成的粘铝，类似于车刀的刀屑瘤。
在粘铝的形成过程中，不断有颗粒被型材带出，粘附在型材表面上，造成了吸附颗粒。
随着粘铝的不断增大，模具产生瞬间回弹，就会形成咬痕缺陷。
若粘铝堆积较多，不能被型材拉出，模具瞬间回弹时粘铝不脱落，就会形成型材的表面粗糙、亮条、型材撕裂、堵模等问题。
我们现在使用的挤压模具基本是平面模，在铸棒不剥皮的情况下，铸棒表面及内在的杂质堆积在模具内金属流动的死区，随着挤压铸棒的推进及挤压根数的增多，死区的杂质也在不断的变化，有一部分被正常流动的金属带出，堆积在工作带变形后的空间内。
有的被型材拉脱，形成了吸附颗粒。
因此，模具是造成吸附颗粒的关键因素。
2、挤压工艺的影响挤压工艺参数的选择正确与否也是影响吸附颗粒的重要因素。
经过现场观察，挤压温度、挤压速度过高，吸附颗粒就越多，原因是由于温度高、速度快，型材流动速度增加，模具变形的程度增加，金属的流动加快，金属的变形抗力相对减弱，更易形成粘铝现象；对大的挤压系数来说，金属的变形抗力相对增加了，死区相对增大，提高了形成粘铝的条件，形成吸附颗粒的概率增加；铸棒加热温度与模具温度之差过大，也易造成粘铝问题，甚至堵模；工模具表面的粗糙度、工作带表面的硬度等，也是造成粘铝，形成吸附颗粒的原因之一。
3、铸棒质量的影响铸棒质量是影响铝型材表面及挤压成型的重要因素。
吸附颗粒的成因与铸棒质量有很大关系。
铸棒的组织缺陷常见的有夹渣、疏松、晶粒粗大、偏析、光亮晶粒等。
夹渣是混入铸棒的熔渣、氧化皮或其他杂质，也叫夹杂。
低倍试片上一般呈现形状不规则的黑洞，凹陷于基体，是一些不同颜色的、无定形的松软组织，破坏了铸棒的连续性。
在挤压过程中，夹渣极易从基体中分离出来，通过模具的工作带时，粘附在入口端，形成粘铝，并不断被流动的金属拉出，形成吸附颗粒；疏松是在晶界及枝晶网络出现的宏观和微观的分散性缩孔。
铝挤压过程缺陷分析与质量控制
铝挤压过程缺陷分析与质量控制铝挤压是一种常见的金属成形工艺，适用于生产各种各样的铝合金型材。
然而，在铝挤压过程中，可能会出现各种缺陷，这些缺陷对产品的质量和性能有很大影响。
因此，对铝挤压过程中的缺陷进行分析和质量控制非常重要。
1.热裂纹：铝合金在高温下容易发生热裂纹，这是由于材料内部的应力超过了其本身的强度或受到外部影响造成的。
为了避免热裂纹的产生，可以采取以下措施：降低挤压温度、提高挤压速度、添加合适的合金元素、采用合适的模具设计等。
2.挤压线：挤压线是指铝型材表面上呈现出的横向凹槽，通常是由于挤压过程中模头或模具中的污染物、气泡等引起的。
为了避免挤压线的产生，应加强模具的清洁和维护，并确保挤压过程中的材料干净。
3.冷裂纹：冷裂纹是指在挤压过程中铝型材表面的纵向或横向发现细小的裂纹。
这通常是由于铝合金在冷却阶段中由于收缩而引起的。
为了避免冷裂纹的产生，应控制挤压温度和冷却速度，避免快速冷却。
4.噪音：挤压过程中可能会产生噪音，通常是由于模具和模头接触不良造成的。
为了减少噪音，应加强模具和模头的维护，确保其质量和精度。
为了控制上述缺陷，需要采取以下质量控制措施：1.合理设计模具：模具的设计应考虑到产品形状、尺寸和挤压参数，并确保模具材料的质量和精度。
2.控制挤压温度和速度：合理的挤压温度和速度能够有效降低裂纹和缺陷的产生。
3.加强材料控制：使用干净的铝材，避免污染物和气泡的存在，以减少缺陷的产生。
4.加强模具维护：定期对模具进行检查和维护，确保其良好的工作状态。
5.进行挤压过程监控：对挤压过程进行实时监控，及时调整挤压参数，以保证产品的质量。
总之，铝挤压过程缺陷的分析和质量控制对于提高产品的质量和性能非常重要。
通过合理的设计和工艺控制，可以有效地减少各种缺陷的产生，提高产品的质量和竞争力。
挤压型材常见缺陷
铝合金常见缺陷铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用。
但在生产过程中经常会出现一些缺陷而致使产品质量低下,成品率降低,生产成本增加,效益下降,最终导致企业的市场竞争能力下降。
因此,从根源上着手解决铝合金挤压型材的缺陷问题是企业提高自身竞争力的一个重要方面。
笔者根据多年的铝型材生产实践,在此对铝合金挤压型材常见缺陷及其解决办法作一总结,和众多同行交流,以期相互促进。
1 划、擦、碰伤划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。
1.1 主要原因①铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析。
铸锭表面存在大量偏析浮出物而铸锭又未进行均匀化处理或均匀化处理效果不好时,铸锭内存在一定数量的坚硬的金属颗粒,在挤压过程中金属流经工作带时,这些偏析浮出物或坚硬的金属颗粒附着在工作带表面或对工作带造成损伤,最终对型材表面造成划伤;②模具型腔或工作带上有杂物,模具工作带硬度较低,使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材;③出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物,当其与型材接触时对型材表面造成划伤;④在叉料杆将型材从出料轨道上送到摆床上时,由于速度过快造成型材碰伤;⑤在摆床上人为拖动型材造成擦伤;⑥在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。
1.2 解决办法①加强对铸锭质量的控制;②提高修模质量,模具定期氮化并严格执行氮化工艺;③用软质毛毡将型材与辅具隔离,尽量减少型材与辅具的接触损伤;④生产中要轻拿轻放,尽量避免随意拖动或翻动型材;⑤在料框中合理摆放型材,尽量避免相互摩擦。
2机械性能不合格2.1 主要原因①挤压时温度过低,挤压速度太慢,型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度,起不到固溶强化作用;②型材出口处风机少,风量不够,导致冷却速度慢,不能使型材在最短的时间内降到200℃以下,使粗大的Mg2Si过早析出,从而使固溶相减少,影响了型材热处理后的机械性能;③铸锭成分不合格,铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求;④铸锭未均匀化处理,使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在挤压的较短时间内重新固溶,造成固溶不充分而影响了产品性能;⑤时效工艺不当、热风循环不畅或热电偶安装位置不正确,导致时效不充分或过时效。
挤压铸造原理及缺陷分析
挤压铸造原理及缺陷分析集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-挤压铸造原理及缺陷分析挤压铸造技术与传统金属型重力铸造相比区别较大，对于某些铸件的生产有独特优势，然而实际生产中出现的一些铸造缺陷，成因也不同于传统铸造，本文试图从原理和生产实际出发，分析挤压铸造的原理和流程参数，及其铸造常见缺陷，利用技术上的经验和实践提出改进方法，已达到推进该项铸造技术的推广，减少损失。
挤压铸造原理及特点1.1.基本原理挤压铸造又可称为液态模锻，是将金属或合金升温至熔融态，不加处理注入到敞口模具中，立即闭合模具，让液态金属充分流动以充填模具，初步到达制件外部形状，随后施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，同步发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法。
由于高压凝固和塑性变形同时存在，制件无缩孔、缩松等缺陷，组织细密，力学性能高于铸造方法，接近或相当锻造方法；无需冒口补缩和最后清理，因而液态金属或合金利用率高，工序简化，为一具有潜在应用前景的新型金属加工工艺。
1.2.挤压铸造的特点挤压铸造的工艺对铸造设备有特殊的要求，并且目前只对部分铸件有较好的效果。
首先，挤压铸造设备，需要提供低速但流量较大的液态金属填充能力，速度约为0.5~3m/s，流量可达1~5kg/s，这样熔融态金属才能平稳地将铸型内气体排出，并填充铸型，随后铸型填满的瞬间（50ms~150ms），应能将铸型内铸造比压提升到60~100MPa，这样合金便能在高压下凝固成型。
由于前述的低速大流量，且挤压铸造内浇道有冒口补缩的作用，内浇道口径较大，且位于铸件最肥厚的部位。
由于上述特点，挤压铸造适合厚壁铸件（10~50mm），但铸件尺寸不宜太大（小于200mm）。
与压铸相同，挤压铸造只可使用脱模剂，不适用保温涂料，故而金属凝固速度极快，达到300~400摄氏度/s，与金属型重力铸造冷却速度相比，达到了其3~5倍，伸长率高于其他铸造方法约2~3倍。
挤压缺陷鉴别与原因分析及改善措施培训教材
挤压缺陷鉴别与原因分析及改善措施培训教材汇报人：日期:•挤压缺陷鉴别•挤压缺陷原因分析•挤压缺陷改善措施目•挤压缺陷案例分析录挤压缺陷鉴别01表面粗糙裂纹气泡氧化01020304挤压件表面存在不平整、凹凸不光滑现象。
挤压件表面或内部存在连续或断续的裂纹。
挤压件表面存在圆形或不规则的气泡。
挤压件表面出现黑色氧化现象。
挤压件的实际尺寸与设计尺寸存在较大差异。
尺寸超差挤压件存在扭曲变形现象，导致尺寸不直。
扭曲挤压件存在弯曲变形现象，导致尺寸不准确。
弯曲晶粒粗大偏析热处理不当挤压件组织结构中存在化学成分不均匀现象。
热处理工艺不当导致组织结构不均匀或出现缺陷。
0302 01组织结构缺陷鉴别挤压件组织结构中晶粒尺寸过大，影响材料性能。
挤压缺陷原因分析02不同批次或不同来源的原材料可能存在成分差异，如化学成分、晶粒大小等，影响挤压加工性能和产品质量。
成分差异原材料中可能含有过多的杂质，如气体、氧化物、硫化物等，影响挤压塑性和产品的机械性能。
杂质含量原材料原因挤压速度挤压速度过低或过高都可能影响制品质量，如速度过低可能导致制品不致密，速度过高则可能导致金属过热和模具磨损。
挤压温度温度过高可能导致金属塑性降低、模具磨损加剧，温度过低则可能导致金属流动性差、制品不致密。
挤压比挤压比过小或过大都可能影响制品质量和性能，如比值过小可能导致制品不致密，比值过大则可能导致金属过热和模具磨损。
挤压工艺原因如模具流速分布不均、模孔排布不当等，导致制品出现缺陷。
如模孔尺寸偏差、表面粗糙等，影响制品成型和质量。
模具原因模具制造精度差模具设计不合理如加热温度、保温时间等不当，导致金属内部结构变化不均匀，影响制品机械性能。
热处理不当如表面涂层质量、氧化处理等不当，影响制品外观和耐腐蚀性。
表面处理不当产品加工后续处理原因挤压缺陷改善措施03调整原材料成分通过调整原材料的化学成分和物理性能，可以改善挤压过程的稳定性和产品质量。
详细描述根据挤压产品的要求，对原材料的化学成分进行精细调整，控制杂质含量和微量元素比例，确保材料具有适宜的塑性和韧性，以利于挤压成型。
压铸件的缺陷及产生的原因
压铸件的缺陷及产生的原因压铸件是指通过将金属液体注入金属型腔中，经过固化后制成的零件。
但是，在压铸过程中，常常会出现一些缺陷，影响零件的质量和性能。
下面将介绍压铸件的一些常见缺陷及其产生的原因。
1.翘曲缺陷：也称为翘边、翘曲、变形等。
翘曲缺陷是指零件的表面或边缘呈现出翘曲，失去了平整的状态。
主要原因有：a)模具设计不合理或施工差，导致模具收缩不均匀。
b)注射压力过大或注射时间过长，导致零件超出模具限度。
c)压铸过程中的温度控制不当，导致局部过热和不均匀。
2.气孔缺陷：是指零件表面或内部存在气体囊泡。
主要原因有：a)金属液体中含有过多的气体，例如铁水中的氢气或氧气。
b)浇注速度过快，金属液体在注射过程中未能顺利排出气体。
c)压铸设备不符合要求，导致金属液体中气体无法排除。
3.砂眼缺陷：是指零件表面或内部存在砂眼。
主要原因有：a)压铸过程中模具受到振动或冲击，导致砂芯松动或破裂。
b)铸造材料中含有过多的细小颗粒，容易形成砂眼。
c)压铸设备的压力控制不当，导致铸件内部砂芯松动。
4.缩松缺陷：是指零件表面或内部存在空洞或空隙。
主要原因有：a)金属液流动速度不均匀，导致金属液中气体无法排出，形成缩松。
b)金属液温度过低或过高，凝固速度过快或过慢，容易形成缩松。
c)压铸设备的注射压力和速度不匹配，导致金属液无法充分填充模腔。
5.热裂缺陷：是指零件在冷却过程中出现裂纹。
主要原因有：a)压铸件的凝固收缩不均匀，产生内部应力，导致零件热裂。
b)零件的壁厚不均匀，导致凝固速度不同，产生应力集中。
c)零件冷却速度过快，导致表面和内部温度差异大，产生应力热裂。
除了以上列举的缺陷外，还有一些其他常见的缺陷，如砂眼、金属氧化、皮肤等。
这些缺陷的产生原因也是多种多样的，包括模具的设计、注射过程的控制、金属材料的选择等等。
因此，为了减少和避免压铸件的缺陷，需要从以下几个方面进行改进和控制：1)模具设计和制造的精准度和稳定性。
2)铸件的金属液配方和处理技术。
压铸件不良及原因分析
压铸件不良及原因分析压铸件是指通过压力将熔化的金属注入热锻模具中进行成型的一种金属制造方法。
由于制造过程的复杂性和品质要求的严格性，压铸件不良问题时常出现。
本文将通过分析压铸件的不良问题及其原因，以帮助更好地理解和解决这些问题。
1.表面缺陷：表面缺陷包括气孔、夹杂物、氧化皮等。
其主要原因有：-铸造温度过高：过高的铸造温度会导致铸体内部氧化反应加剧，产生气孔等缺陷。
-模具表面粘附物：压铸过程中，模具表面可能存在铁屑、氧化皮等物质，导致铸件表面产生缺陷。
-熔化金属的气体含量过高：熔化金属中的气体含量过高，会在铸件凝固过程中析出气泡，形成气孔等缺陷。
2.尺寸偏差：尺寸偏差包括尺寸过大、过小、不均匀等情况。
其主要原因有：-铸造温度过高或过低：过高或过低的铸造温度都会导致铸件收缩率发生变化，从而产生尺寸偏差。
-模具设计不合理：模具设计中未考虑到金属的收缩和变形特性，导致铸件尺寸不准确。
-注射速度和压力控制不当：控制注射速度和压力不当，会导致金属流动不均匀，引起尺寸偏差。
3.冲击性能不佳：冲击性能不佳是指铸件在受到冲击载荷时易产生破坏或断裂。
其主要原因有：-金属组织不均匀：熔化金属在快速冷却过程中，易产生晶粒过大、晶界异常等问题，导致冲击性能下降。
-含气量过高：熔化金属中的气体含量过高，会在铸件凝固过程中析出气泡，降低冲击性能。
-金属材料的不合理选择：选择不合适的金属材料，其化学成分和机械性能可能不满足冲击性能要求。
4.裂纹：裂纹是指铸件表面或内部出现的细小或明显的裂缝。
其主要原因有：-材料内部应力过大：熔化金属在凝固过程中，由于收缩等原因会产生内部应力，过大的应力会导致铸件出现裂纹。
-注射速度和压力控制不当：控制注射速度和压力不当，使得金属充实不充分或过量，都会导致铸件的裂纹。
-模具温度不均匀：模具温度不均匀会导致铸件冷却速率不均匀，产生应力过大而发生裂纹。
5.金属疲劳：金属疲劳是指铸件在循环载荷下产生的微裂纹最终引起断裂。
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挤压铸造原理及缺陷分析
挤压铸造技术与传统金属型重力铸造相比区别较大，对于某些铸件的生产有独特优势，然而实际生产中出现的一些铸造缺陷，成因也不同于传统铸造，本文试图从原理和生产实际出发，分析挤压铸造的原理和流程参数，及其铸造常见缺陷，利用技术上的经验和实践提出改进方法，已达到推进该项铸造技术的推广，减少损失。
挤压铸造原理及特点
1.1.基本原理
挤压铸造又可称为液态模锻，是将金属或合金升温至熔融态，不加处理注入到敞口模具中，立即闭合模具，让液态金属充分流动以充填模具，初步到达制件外部形状，随后施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，同步发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法。
由于高压凝固和塑性变形同时存在，制件无缩孔、缩松等缺陷，组织细密，力学性能高于铸造方法，接近或相当锻造方法；无需冒口补缩和最后清理，因而液态金属或合金利用率高，工序简化，为一具有潜在应用前景的新型金属加工工艺。
1.2.挤压铸造的特点
挤压铸造的工艺对铸造设备有特殊的要求，并且目前只对部分铸件有较好的效果。
首先，挤压铸造设备，需要提供低速但流量较大的液态金属填充能力，速度约为0.5~3m/s，流量可达1~5kg/s，这样熔融态金属才能平稳地将铸型内气体排出，并填充铸型，随后铸型填满的瞬间（50ms~150ms），应能将铸型内铸造比压提升到60~100MPa，这样合金便能在高压下凝固成型。
由于前述的低速大流量，且挤压铸造
内浇道有冒口补缩的作用，内浇道口径较大，且位于铸件最肥厚的部位。
由于上述特点，挤压铸造适合厚壁铸件（10~50mm），但铸件尺寸不宜太大（小于200mm）。
与压铸相同，挤压铸造只可使用脱模剂，不适用保温涂料，故而金属凝固速度极快，达到300~400摄氏度/s，与金属型重力铸造冷却速度相比，达到了其3~5倍，伸长率高于其他铸造方法约2~3倍。
挤压铸造的生产工艺流程
以直径190系列的铝活塞为例，介绍挤压铸造的工艺流程，挤压铸造借鉴于压力铸造和模锻工艺，其大体工艺流程为把液态金属直接浇入金属模内。
然后在一定时间内以一定的压力作用于熔融的金属液体使之成形。
并在此压力下结晶和塑性流动。
从而获得铸件。
在315t 的液压机上生产铝活塞的具体流程是：首先将铝加热到700~720摄氏度，形成铝液，倒入凹模中，进行扒渣得到相对纯净的铝液，液压机上缸下行，上压头对铝液加压，主缸的峰值加压压力达到280t，上压力加压至最大表压力22MPa起，到上压头起模止，维持保压时间在350秒，保压结束后开模，用底缸将铸件顶出即可。
整体上可分为四个步骤，模具准备，浇注，合模加压，开模出件。
具体的铸造过程，注意的参数如下：
顶缸上升速度和金属流速；对铸造机而言，顶缸上升速度应该是丰富可调的，而金属流速须由铸件壁厚和尺寸决定，以不产生湍流，平稳填充铸型为原则，铸件的壁厚越大，尺寸越小，则流速较小，壁厚越小，尺寸越大，则流速较大。
挤压机顶缸上升顶力和瞬间及时增压速度；当前我国普遍装备的油顶机顶缸顶力足够满足挤压铸造的需求。
瞬间及时增压速度是较为重要的参数，在合金液刚刚充满铸型之初，铸造比压极小，在
50ms~150ms内，下顶缸顶力上升到额定顶力，以保证高比压下合金液凝固成型。
挤压铸造缺陷分析
以铝活塞为例，介绍常见的挤压铸造的缺陷分析和解决措施。
3.1.气孔
气孔的出现一般是由于最初的铝液中气体含量较高，或者浇注过程中侵入了气体，因此气孔可分为析出性气孔和侵入性气孔。
具体的应对措施由其形成原因入手。
析出性气孔的减少，主要需要对铝液的精炼处理进行强化，得到含气量低的铝液。
侵入性气孔则涉及更多的流程，首先熔融态合金注入模具的速度要平稳，不超过0.08m/s，避免产生涡流卷入气体，并且充分排出铸模中的气体，速度太低也可能造成金属凝固而没有充满铸模，这需要由上压头加压速度来控制，一般厚壁铸件需控制住0.03~0.06m/s，而壁薄的铸件则速度稍高，控制在0.05~0.08m/s。
3.2.缩松和缩孔
缩松和缩孔会伴随着气孔产生，通常会出现在活塞最后凝固的区域，上压头下行至型腔封闭时，铝液存在向上的反向流动，而挤压铸造不能设置冒口补缩，故只能将未凝固的铝液挤入活塞销座和头部热节处，实现补缩，这有赖于上压头的压力对铸件进行压缩，而压力不足会导致补缩效果不明显，活塞稍座和头部可能出现缩孔和缩松。
对于该问题，首先是对上压头的压力进行合理选取，依据合金类型和铸件外形因素设置压力。
上压头的最低压力值需在80MPa以上，而最高不宜超过120MPa，在该范围内逐步提高压力值以减少缩松和缩孔，其次，一定的保压时间也是消除缩松和缩孔所需条件，持续的保压中，确保金属能够全部冷却凝固，不发生卸压后仍有液态金属继续凝固产生缩孔缩松，同时，过长的保压时间会导致模具温度升高，且脱模困难，不利于模具的寿命，经过验证，保压时间在150s~350s 内，铸件质量较好，该时间由铸件最大壁厚来大致估计。
3.3.氧化夹杂
挤压铸造中，不设置浇冒口，也很少设置集渣包，排渣系统不足，但铝液在熔炼和浇注中，不断产生氧化夹杂，在形成铸件后，氧化夹杂融入其中，导致外圆氧化夹杂的缺陷。
对于氧化夹杂问题，首先铝合金的融化过程，温度精确控制在700~720摄氏度，使渣浮起，除尽铝液内氧化渣，并且坩埚和浇勺也清理干净，浇注之时，避免直接通过漏斗直浇道，可使用孔眼直径在1mm 左右的过滤网以便滤去氧化渣和溶剂渣。
加压之前，进行一个快速的扒渣，由模壁向中心，从中心剔除残渣，而在压制之前，不得有冷隔金属参与挤压铸造过程。
挤压铸造是一项优质高效的生产工艺，如果各工艺环节控制得当，可以产生质量较好的铸件，然而在实际生产中，却因为种种原因产生缺陷，给厂家和使用者带来损失，本文对缺陷原因从技术上进行了分析，从生产流程上提出了应对措施，结合实际情况，使挤压铸造技术更好地用于生产。