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铝合金制品,以其重量轻,强度高的特点,达到运输车辆、航空、天,小到服装配饰,得到了广泛的运用。但是在铝合金产品制造时,裂纹又是一个广泛存在的问题。裂纹将严重影响铝件强度,如在生产中未及时发现,可导致批量性问题,造成很大的经济损失。本文就铝合金在压铸工艺时发生的裂纹现象,根据自己的从业经验,分析裂纹原因,及预防的方法。
在压铸过程中,常出现的裂纹有三种:
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一、组织缺陷裂纹。由于铝合金组织中包含过多的氧化物、杂质等,造成自身强度减弱,且氧化物等收缩特性与铝合金不同,铝液凝固收缩时出现应力集中,在氧化物、杂质等周边与铝合金形成裂隙。这种裂纹在实际生产中发生概率相对极低,原因是,只要严格遵循铝合金精炼除渣工艺,完全可以杜绝组织缺陷裂纹现象。
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典型精炼模式如下:
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注:很多铝合金焊接后,形成的内部缺陷裂纹均属于这个类型的裂纹,铝本身属于易吸气金属,温度比630℃越高,吸收空气中氢气越多,此不再赘述。
二、热裂纹。热裂纹是铝合金件在热缩阶段,裂纹部位集中承受收缩应力造成。其原因大致有:
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总的来说,热裂纹还是由于铝合金在由高温向低温变化速度过快时,局部承受过大收缩力造成,高铜及杂质多的合金由于温度下降缓慢,延长开模时间,有助于降低裂纹产生的风险。通过实践证明,在壁厚转薄部位增加R角;延长开模时间;控制模具温度能有效降低裂纹发生风险。在产品开发初期,针对壁厚不均的产品,应提前与顾客协商沟通,并考虑集热造成裂纹风险,在开发初期进行有效规避。
三、冷裂纹。冷裂纹是铝合金件在开模/脱模时,局部承受过大拉力造成。其原因大致有:
a、拔模斜度过小,铝合金件承受脱模拉力过大;
b、开模时间过晚,铝件冷却后与模具抱紧力过大;
c、模具上有凹陷或凸出部位,造成铝件承受脱模拉力过大;
d、模具粘铝,造成表面粗糙度过大,铝件承受脱模力过大。
冷裂纹基本是在铝件脱模时,由于受脱模力过大,局部形成裂纹,表面可见明显拉磨痕迹。控制方法是及时检查模具表面,清理粘铝及氧化层,保持模具具有良好的脱模能力,可有效避免冷裂纹的发生。
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结语:上述三种铝合金压铸的裂纹方式,其实都是局部承受作用力过大造成,故大家平常讲的铝合金强度高,是整体受力强度高,而针对壁厚有厚转薄部位,由于受力集中,反而会降低零件整体强度,且这些裂纹在本体或材料截取试样做力学性能分析时,都不具有复制性(裂纹通常发生在表面或厚薄不均部位,几乎不可能在裂纹发生部位截取到试样),无法通过力学测试进行发现。故在做铝件开发时,应充分考虑此问题,当无法避免需承受较高外力的壁厚,出现急剧变化时,应通过R角及圆弧过渡等进行改善。平时生产时,密切关注过程变化,当发现有严重粘模、拉模时应及时修复,严格按工艺控制模具及材料温度等,可有效防止裂纹发生。