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镁合金常见的铸件缺陷及原因

日期:2019-11-01     浏览: 次   编辑:迈格镁业

镁合金铸件中常见的缺陷有疏松、缩孔、气孔、裂纹(热裂和冷裂)、冷隔、欠铸、夹渣(氧化皮和熔剂)和偏析等。这些缺陷可以采用 射线照相术进行检测,也可以采用金相显微镜和扫描电镜进行观察分析。
疏松和缩孔
疏松是铸件内位于枝晶间或晶界内的孔洞,一般分布在铸件的内浇道附近、冒口根部、厚壁部位、厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。宏观疏松由内部缩孔或大的收缩孔洞组成。具有疏松缺陷的铸件经热处理后端面颜色可呈浅黄色、深黄色、棕褐色到黑色,有时呈现彩色。结晶不致密时,铸件的疏松在X光照片上呈云雾状,严重时呈丝状,表面疏松在萤光内呈密集的小点状。
疏松产生的主要原因是:浇注系统和冒口设置不当,冷铁位置和厚度不当,浇注温度过高,铸件局部过热或温度不均匀等。当合金中气体含量过多时也会促使疏松形成和加剧。对于固-液相线温度间隔较大的合金系如ZM1和ZM5,合金凝固区间宽度很大,补缩能力差,疏松倾向也较大。此外,合金中结晶组织粗大,尤其是形成粗大枝状晶时,也容易加剧疏松程度。
采取以下措施可以防止疏松和缩孔的形成。合理设计冒口、冷铁、浇道位置和结构,保证铸件顺序凝固;适当降低浇注温度,炉料要充分干燥处理,型砂的水分要适当,铸型的排气要保持畅通;对熔体进行充分的变质处理,尽可能消除粗大的枝晶组织。
夹杂
镁合金中的夹杂物有氧化皮、熔剂和反应后的砂夹杂三种。产生氧化皮夹杂的主要原因有:合金熔炼过程中生成了氧化皮,因精炼不充分、浇注前的静置时间不够以及熔炼操作不当而进人铸锭或铸件中;在浇注过程中形成了氧化皮,并被熔体裹人工件中。
熔剂虽然对铸造过程起积极作用,但是熔剂会被夹在冷凝的铸件内成为致命的缺陷。熔剂夹杂物产生的主要原因有:合金熔体精炼、静置工艺不合理;熔剂成分不当、浇注或舀料时操作不当而将熔剂掺入到熔体中;工具上的熔剂未清理干净;浇注系统设计不合理等。熔剂夹渣的存在将损害零件基体,降低承载能力。因此航空用镁合金铸件内部不允许有熔剂夹渣,即使机加工后表面也不允许有熔剂夹渣。凡是有熔剂夹渣的工件均应报废后重新铸造。
砂型处理不当时,将导致铸件内形成砂夹杂。尤其是含错镁合金,其砂型中的砂粒卷人熔体中后,会与熔体反应形成砂夹杂。
冷隔
冷隔的特征是合金熔体被氧化皮隔开而未熔合在一起,严重时称为欠铸。
冷隔常出现在铸件的顶部壁上,薄的铸件常出现在水平和垂直面上,以及厚薄转接处或薄筋上。冷隔产生的主要原因有:熔体的浇注温度偏低,流动性较差;铸型结构设计不合理,熔体的流动、充型速度缓慢;浇注时液流中断或不稳定等;铸型排气性不好,合金液受气体阻隔不能融合等。
裂纹
镁合金铸件表面会出现裂纹、裂口等缺陷。镁合金铸造开裂分为热裂和冷裂。热裂纹呈不规则曲线,断口一般因氧化而呈深灰色或黑色,无金属光泽,并沿晶界开裂。热裂纹多发生在铸件尖角处的内侧、厚薄断面交接处、浇冒口与铸件连接的热节区。镁合金铸件经热处理喷砂后可用肉眼观察到热裂纹,裂纹边缘呈棕红色。冷裂纹断口一般比较光洁,具有金属光泽。氧化处理后镁合金冷裂纹边缘也呈棕红色,可以用肉眼观察。
裂纹产生的主要原因有:合金本身有热裂倾向;铸件中含有夹杂物;晶粒粗大;铸件形状不合理(如有尖角、截面厚度剧变等)面导致应力集中;模具和浇注系统设计不合理;造成铸件局部过热或温度梯度过大;铸件出型过早等。
偏析
含错镁合金在铸造时容易产生共晶偏析。对于某些合金系,在液相线以上的温度下会沉淀出一些质点并发生凝聚,通常出现在铸件厚大截面处的较低部位。这是一种比重偏析,产生原因除了合金成分外,还有浇注温度过高,铸件厚大部位的冷却速度太慢以及金属型温度过高等因素。比重偏析容易出现在Mg-Zn-Zr和Mg-Al合金系中。在Mg-Al合金系中还会出现反偏析。