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  • 铝铸件的耐压性能及工作效率

    发布日期:2018-09-02 发布者:润恒压铸

    铝铸件质量对机械产品的性能有很大影响。例如,机床铝铸件的耐磨性和尺寸稳定性,直接影响机床的精度保持寿命;各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和表面粗糙度,直接影响泵和液压系统的工作效率,能量消耗和气蚀的发展等;内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铝铸件的强度和耐激冷激热性,直接影响发动机的工作寿命。

    压力铸造简称压铸,在一定压力作用下使熔体填充型腔,铸件组织致密、力学性能高、尺寸精密、加工余量小等。根据压力高低可大体分为低压铸造与高压铸造两类,后者的模具费用较高,特别适合于汽车铸造品的大批量生产,效率高,总的费用相当低。目前几乎全部轿车变速器壳、离合器壳、水泵壳、化油器壳、转向机壳等都为铝合金压铸件。

    压铸工艺的主要参数是压射力、比压、熔体填充速度、填充时间、保压时间、熔体温度和模具温度。由于熔体在高温、高速、高压下填充型腔,不可避免地会卷入气体,所以研发出了一批新的工艺,如真空压铸法、充氧压铸法、低速充填压铸法“精速密”压铸法(又称Acurad法即acurate,rapid,dense)、低速中压填充(NDC)铸造法等,它们都是无孔隙压铸新工艺。因此,应根据压铸件特点科学地控制工艺参数,合理地设计和制造铸型(包括浇注系统、溢流排气系统、铸型冷却系统、模具加热及平衡控制系统),选用合适的涂料及喷涂技术。压铸时铝熔体温度比合金熔点高40℃~100℃;模具温度和热平衡是实现 铸造至关重要的条件,对于一般压铸件,以取出铸件铸型型腔表面温度为合金熔点的40%左右。

    真空压铸法抽气管的真空度为22kN/㎡~27kN/㎡,在0.15内达到4kN/㎡的负压。真空压铸件品质取决于真空度高低,通常压铸件经T6处理后含气量在0.1mL/(100gAl)以下。充氧法生产的压铸件的含气量约0.05mL/(100gAl),仅为普通压铸法的1/10,而其氧 化铝含量约为普通压铸件的3倍,但是以微细的(1μm)氧 化铝粒存在,产品仅有少量的微孔隙,耐压性能良好。

    低速充填压铸法铝熔体的浇注速度为1m/s左右,为常规压铸速度的1/20、1/60。压铸件的壁厚必须大于6mm,形状也不宜复杂。Acarad法的基本原理可归结为:控制压型冷却,大截面浇口,慢填充速度,双冲头压射活塞。NDC法采用螺旋浇注法,铝熔体沿压射壁的螺旋浇道注入,空气不易混入熔体中,填充速度低,时间是传统压铸法的20倍;由于在加压下凝固,组织致密,辅以适当热处理,可以大大提高铸件的力学性能;可以生产需要砂芯成型的工件,铸件耐压,气密性好,日本广泛采用此法生产轿车空压机机体、摩托车气缸盖、车轮、排气21的发动机缸体。

    为了保证铝铸件质量,提高劳动生产率和降低成本,在确定铸造工艺过程方案时,必须对具体的铝铸件进行具体的分析,选择合理的工艺方案。铝铸件有优良的机械、物理性能,它可以有各种不同的强度、硬度、韧性配合的综合性能,还可兼具一种或多种特殊性能,如耐磨、耐高温和低温、耐腐蚀等。

    铸铝件质量对机械产品的性能有很大影响。例如,机床铝铸件的耐磨性和尺寸稳定性,直接影响机床的精度保持寿命;各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和表面粗糙度,直接影响泵和液压系统的工作效率,能量消耗和气蚀的发展等;内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铝铸件的强度和耐激冷激热性,直接影响发动机的工作寿命。

    铸铝件的铸造方法常用的是树脂砂、消失模铸造,其次是特种铸造方法,如:金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤,而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。铝铸件铸造方法应和生产批量相适应,低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法,因设备和模具的价格昂贵,所以只适合批量生产。

    铸铝件由于导热快、热容量大、线胀系数大、易氧 化、熔点低、高沮强度和塑性低等特点,接纳焊条电弧焊时较为困难,焊接质量差,故在重要构件上很少接纳,一样通常接纳连铸连轧技能。

    铸铝件镜面工艺一般要达到两个要求:基材本身达到镜面效果;铸件表面氧 化膜达到高度清纯透明。这里主要介绍铸件表面氧 化膜达到高度清纯透明的方法。

    各种氧 化膜中,硫酸氧 化膜是影响铸件氧 化膜高度清纯透明的重要因素,硫酸氧 化膜的氧 化膜厚度、氧 化膜孔隙率、氧 化膜纯度、封孔质量均可影响镜面效果。

    氧 化膜中如果裹挟有过多的硅、锰、铁、铜、铬等杂质离子(或原子),氧 化膜的纯度就低,透明度就会下降。原理在于氧 化膜虽然是透光的,但也会有一些光散射损失。氧 化膜厚度增加时透明度也会下降。氧 化膜的小孔是光散射的主要根源,孔隙率越高光散射就越多。特别是小孔呈显喇叭形时,光散射会急剧增加,透明度就会迅速下降。

    封孔物质是勃姆石,常温封孔时还有氢氧 化镍和氟铝酸盐,它们都是透明的,因此正常的封孔基本上不会降低氧 化膜的透明度。但是如果发生过封孔,所形成的粉霜就全部成为光散射质点,就会使氧 化膜的透明度大幅降低。关于封孔,主要是控制好温度和时间,避免出现过封孔。如果是常温封孔,还要调整好镍/氟含量及其比例,特别是氟离子含量不能太高。如果出现了过封孔,可将铝件浸入稀硝酸中退除粉霜。

    氧 化膜中的杂质主要来源于铝件本身,次要来源是氧 化槽液。因此,适当降低铝件中合金元素的含量,尽量降低铝件的杂质含量,甚至选用高纯铝都能提高氧 化膜纯度。降低槽液中的杂离子,保持槽液新鲜也能提高氧 化膜纯度。氧 化膜的孔隙率主要取决于溶膜速度,溶膜越快则孔隙率越大。溶膜速度与硫酸浓度、槽液温度、电流密度成正变关系,因此,适当降低硫酸浓度、槽液稳度、电流密度过都会降低氧 化膜的孔率。

    因此,要得到氧 化镜面效果完美的铸件,必须改善氧 化膜的透明度,并且,从控制氧 化膜厚度、降低氧 化膜孔隙率、提高氧 化膜纯度、保证封孔适度这四个方面入手。


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