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如何解决铸造件、压铸件缩孔缩松

2012年03月31日

压铸件存在缩孔缩松问题是一个普遍的现象,有没有彻底解决这个问题的方法?答案应该是有的,但它会是什么呢?

1. 压铸件缩孔缩松现象存在的原因

    压铸件缩孔缩松现象产生的原因只有一个,那就是由于金属熔体充型后,由液相转变成固相时必然存在的相变收缩。由于压铸件的凝固特点是从外向内冷却,当铸件壁厚较大时, 内部必然产生缩孔缩松问题。
    所以,就压铸件来说,特别是就厚大的压铸件来说,存在缩孔缩松问题是必然的,是不可以解决的。

2. 解决压铸件缩孔缩松缺陷的唯一途径

    压铸件缩孔缩松问题,不能从压铸工艺本身得到彻底解决,要彻底解决这个问题,只能超越该工艺,或者说是从系统外寻求解决的办法。
    这个办法又是什么呢?
    从工艺原理上说,解决铸件缩孔缩松缺陷,只能按照通过补缩的工艺思想进行。铸件凝固过程的相变收缩,是一种自然的物理的现象,我们不能逆这种自然现象的规律,而只能遵循它的规律,解决这个问题。

3. 补缩的两种途径

    对铸件的补缩,有两种途径,一是自然的补缩,一是强制的补缩。
    要实现自然的补缩,我们的铸造工艺系统中,就要有能实现“顺序凝固”的工艺措施。很多人直觉地以为,采用低压铸造方法就能解决铸件的缩孔缩松缺陷,但事实并不是这么回事。运用低压铸造工艺,并不等于就能解决铸件的缩孔缩松缺陷,如果低压铸造工艺系统没有设有补缩的工艺措施,那么,这种低压铸造手段生产出来的毛坯,也是可能百分之一百存在缩孔缩松缺陷的。
    由于压铸工艺本身的特点,要设立自然的“顺序凝固”的工艺措施是比较困难的,也是比较复杂的。最根本的原因还可能是, “顺序凝固”的工艺措施,总要求铸件有比较长的凝固时间,这一点,与压铸工艺本身有点矛盾。
    强制凝固补缩的最大特点是凝固时间短,一般只及“顺序凝固”的四分之一或更短,所以,在压铸工艺系统的基础上,增设强制的补缩工艺措施,是与压铸工艺特点相适应的,能很好解决压铸件的缩孔缩松问题。

4. 强制补缩的两种程度:挤压补缩和锻压补缩

    实现铸件的强制补缩可以达到有两种程度。一种是基本的可以消除铸件缩孔缩松缺陷的程度,一种是能使毛坯内部达到破碎晶粒或锻态组织的程度。如果要用不同的词来表述这两种不同程度话,那么,前者我们可以用“挤压补缩”来表达,后者,我们可以用“锻压补缩”来表达。
    要充分注意的一个认识,分清的一个概念是,补缩都是一种直接的手段,它不能间接完成。工艺上,我们可以有一个工艺参数来表达,这就是“补缩压强”。
    物理原理上,压强这个概念有两种情况可出现,一种是在液体场合,即“帕斯卡定律”的场合,为分清楚,我们定义它为“液态压强”,而另一种出现在固态场合,我们定义它为“固态压强”。要注意的是,这两种不同状态下出现的压强概念的适用条件。我们如果混淆了,就会出现大问题。“液态压强”,它只适用于液体系统,它的压强方向是可以传递的,可以转弯的,但在固相系统完全不适用。压铸件的补缩,是在半固态与固态之间出现的,它的压强值,是有方向的,是一种矢量压强,它的方向与施加的补缩力方向相同。所以,那种以为通过提高压铸机压射缸的压力,通过提高压射充型比压来解决压铸件的缩孔缩松,以为这个压射比压可以传递到铸件凝固阶段的全过程,实现铸件补缩思想,是完全错误的。

5. 采用“先压铸充型,后模锻补缩”的工艺,是解决铸件缩孔缩松缺陷的有效途径,也是一种终极手段。

    “先压铸充型,后模锻补缩”的工艺,我们可简称为“压铸模锻”工艺。它的本质,是一种连铸连锻工艺,就是将压铸工艺与液态模锻(熔汤锻造)工艺相结合,将这两种设备的最有效功能组合在一起,完成整个工艺过程。
    这种连铸连锻的“压铸模锻”设备,外型与普通立式或卧式的压铸机很相似,其实就是在压铸机上,增加了液压的锻压头。可以加上的最大锻压补缩力,能等于压铸机的最大锁模力。
    要注意的是,这种压铸模锻机最重要的公称参数,并不是锁模力,而是模锻补缩力,相当于四柱油压机的锻压力意义,这是我们在设备选择时必须充分留意的。不然,买了一台锁模力很大,但模锻补缩力很小的压铸模锻设备,其使用价值就大打折扣了。
    运用这种压铸模锻机生产的毛坯,尺寸精度很高,表面光洁度也极高,可以相当于6级以上机加工手段所能达到的精度与表面粗糙度水平。它已能归属于“极限成形”——的工艺手段,比“无切削少余量成形”工艺更进了一大步。

 
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