您好!欢迎来到第一压铸网
战略合作:上海交通大学、中国有色金属工业协会镁业分会、上海市压铸技术协会、轻合金精密成型国家工程研究中心
| | 网站导航
当前位置:首页 » 技术 » 技术资料 » 正文
工艺参数对压铸镁合金AM60B 流动性与组织性能的影响
发布日期:2021-05-21  来源:开发研究  浏览次数:2131
核心提示:摘要:采用正交实验研究 了工艺参数对压铸镁合金 A M 60B 的流动性的影响,分析 了影响的显著性,并选择了适宜的工艺参数对压铸
       摘要:采用正交实验研究 了工艺参数对压铸镁合金 A M 60B 的流动性的影响,分析 了影响的显著性,并选择了适宜的工艺参数对压铸镁合金 A M 60B 的组织性能的影响进行 了研 究。结果表 明,工艺参数对压铸镁合金 A M 60B 的流动性的影响由大到小依次为:压 射比压 、浇注温度 、模具温度和压射速度 。在适宜的工艺参数下 ,A M 60B 的力学性能可达到σb=252-299MPa、δ5=8- 12%- 18%、HBS=58-62 和 ak=13-19J/cm2

关键词:镁合金 A M 60B ,压铸,力学性能
       作者:阎峰云1 张庭凤1 孙立平1 王松海2

作者单位:1.兰州理工大学 ;2.兰州飞行控制有限责任公司 

压铸镁合金 的应用 占镁合金应用的 98%t”,压铸镁合金 中应用最广泛的是 A Z91D 和 AM 60B ,A M 60B韧性较 A Z91D 高 ,但是强度较 A Z91D 低 ,因此研究工艺参数对 A M 60B 的流动性以及组织性能的影 响,提高铸件质量是非常重要的。

1 实验条件和方案

1.1 实验条件

实验用材料 为 A M 60B 镁合金 ,其成分 (质量分数 )见表 1。

 表一

用 10kg 电阻坩埚镁合金熔炼炉熔炼 ,采用 自制的熔剂 ,并通人适量的CO2 :保护气体进行保护 ;通过实验观察 ,其阻燃效果 明显优于常用熔剂 RJ-2 号 。自制熔剂成分如下 :M gC l2:为 45%,KCI 为 45%,冰晶石 为 l0%。用 目前 世 界 上 最 先 进 的 德 国研 制 D A K450—54型卧式冷室实时控制压铸机压铸性能试样 ,模具温度采用德国产 30kW 模温机控制 ,浇注温度用 3i系列红外线测温仪进行测试 ,压射速度和压射 比压通过压铸机进行设置。用万能试验机测定试样 的室温拉 伸 性能 ,M eF3 金 相显 微镜 观 察显 微组 织 ,H BE-3000 型布氏硬度仪测定硬度 ,示波冲击试样机测定冲击韧度 。

1.2 实验方案

采用正交试验法研究浇注温度 、压射速度 、模具温度和压射 比压对 A M 60B 镁合金流动性能影响的显著性。因素水平如表 2 所示,选用 L9(34 )正交表。

表一

2 实验 结果与分析

2.1 工艺参数对压铸镁合金 A M 60B 的流动性影响正交试验方案及试验分析结果见表 3。
表一

由表 3 可见 ,4 种 因素 的极差值 (R )由大到小依次为压射比压 、浇注温度 、模具温度 、压射速度。说明在 实 验 取值 范 围 内 ,压 铸 工艺 参 数对 镁 合 金A M 60B 流动性影响最大的是压射 比压 ,其次是浇注温度 ,模具温度和压射速度的影响相差不大,压射速度 影 响最 小 。

随着浇 注温 度 的升高 ,合金的流动性增加 。由于合金液发生凝 固后 ,粘度大幅度提高 ,尤其是在接近固相线温度时,粘度急剧增大,导致其流动阻力显著提高 ,当流动阻力大于流动能力时,合金液的流动速度减慢 ,直至停止流动。而高的浇注温度延长了合金液的凝 固时间,从而增加 了合金的流动性。随着模具温度增加 ,模具对合金液的激冷作用减弱,合金液的冷却温度梯度变缓,发生凝固的时间延长,流动能力提高 。但是在流动过程中 ,合金液与模具之间存在一层间隙气膜 ,这使得由于模具温度增加对合金液体冷却速度的影响得到缓解 。此外,合金液充填型腔的时间只有 30m s 左右 ,因此 ,在实验的模具温度范围内,模具温度的变化对合金流动能力的影响相对较小。模具温度过高 ,铸件会产生缩陷、拉伤甚至会发生粘模等现象。模具温度过低 ,铸件表面会产生流痕 、花纹 、冷隔等缺陷。

随着 压射速度的增加而增加 ,在 3.0~3.5m /s 之间合金液的流动能力随压射速度的增加反而有所下降。可以认为,随着压射速度 的进一步增加 ,高速流动的合金液体容易卷进气体 ,气体 占据型腔空间而增加了合金液,容易形成铸件内部气孔 。
表一

图 1 流动性试样卷进气体的流动阻力

​ 图1 所示为浇注温度为700~C ,模具 温度 为150~C ,压射 速度 为3.5 m /s,压射比压为75M Pa 时 合 金 液 卷

进气体时的情况。图1 中试样前端空缺就是因为卷入气体而形成 的。因此 ,综合考虑合金的流动性和铸件质量 ,应在保证铸件质量的前提下 ,尽可能选取低的压射速度。压射压力在 75M Pa 之前 ,合金液流动性随压力的增加而增加 ,压力大于 75M Pa 后 ,合金液的流动性随压力的增加而下降。可以认为,在合金液前沿凝 固分数达到一定值(通常为 10%~20%)[3]之前 ,压力 的增加抵制 了合金的流动阻力 ,从而延长了流动时间,而在合金液的凝 固分数超过一定值时 ,则合金液的流动性随压力的增加而下降。

2.2 压铸工艺参数对 A M 60B 镁合金组织性能影响

2.2.1 浇注温度

图 2 (a) 为 压射 速 度 为 3m /s,压射 比压 为50.9M Pa ,模具温度为 180℃时 ,不同的浇注温度对A M 60B 压铸镁合金力学性能的影响。由图可见 ,随着浇注温度的增加抗拉强度 、伸长率和冲击韧度均增加 ;当浇注温度在 660-680~C 之间时,增加较快 ;当温度超过 680~C 时,增加很缓慢 ,而硬度几乎没有什么变化。本实验条件下抗拉强度 、伸长率 、冲击韧度和硬度 的最大值 分别达到 264M Pa 、12.7%、19J/cm 2和 H B S 60.4 。
表一

图 2(b )、(c)、(d )所示为不同浇注温度对压铸镁合金 A M 60B 显微组织的影 响。由图可见 ,温度为660~C 时 ,显微组织呈现较多 的树枝晶 ;而温度在700~C 和 710~C 时 ,树枝晶明显减少 ,晶粒较圆整 。可以认为由于镁合金凝固潜热很低 ,随着浇注温度的提高 ,在压力作用下 ,高温金属液体有足够的流动能力和热量熔断树枝晶所致。但是 ,太高的浇注温度使晶粒粗大 ,反而会降低铸件的力学性能。因此 ,适宜的浇 注温 度应 是 680~700~C 。

2.2.2 压射速度

图 3 (a) 所示 为浇 注温 度 680~C ,模 具温 度170~C ,压射比压 5l M Pa 时 ,不同的压射速度对压铸镁合金 A M 60B 力学性能的影响 。由图可见 ,随着压射速度的增加 ,压铸镁合金 A M 60B 的抗拉强度和伸长 率 均 下 降 ,其 中抗 拉 强 度 由 293M Pa 下 降 到217M Pa ,伸长率变化非常明显 ,从 20%降低到 5%,冲击韧度上升 ,从 13J/cm 上 升到 17J/cm ,硬度变化较为平缓,平均值为 58.25H BS 。
表一

图 3 (b )、(c)、(d)为 压射 速度 的变化 对 显微 组织 的 影 响 。由图可见 ,速度快时 ,有气体卷入 ,且 晶 粒 大 小 不 一 。而 速 度 在2.5m /s 时 ,组织致 密 ,晶粒 圆整 ,大小较均匀 。由于充型时间只有30m st ,压射速度对合金液充型能力影响很小 ,随着压射速度的增加 ,高速流动的金属液体卷进气体和夹杂物且来不及排出而形成气孔 ,这些 杂质 和气 孔 的 聚集处 ,就是裂纹容易产生处 ,从而降低铸件 的力学性能。因此 ,适宜的压射速度应在 2.5m /s~3.0m /s。

2.2-3 压射 比压

图 4 (a) 所 示 为 浇 注 温 度700℃,模具温度 190~C ,压射速度3m /s 时不 同的压射 比压对压铸镁合金 A M 60B 力学性能的影响。随着压射比压的增大,抗拉强度和伸长率均增加 ,其 中压射 比压在 5O一55M Pa 之 间 伸 长率 增 加较快 ,压射比压在 55~60M Pa 之间增加缓慢 ,冲击韧度和硬度变化比较平稳。在本次实验条件下抗拉强度 、伸长率、冲击韧度和硬度的最大值 分别为 :299M Pa 、18%、15J/cm 2,H B S 62 .36 。
表一

图 4 (b)、(c)、(d)为压 射 比压 的 变化对 显 微组 织 的影 响 。由图可见 ,压射压力为 50.4M Pa 或54.8M Pa 时 ,组织内有气孔或呈现较发达的树枝晶 ,而压射压力为 58.7M Pa 时 ,组 织致 密 ,几乎 没有树枝晶。可以认为,在一定范围内,随着压射压力 的增大 ,压铸件的组织变得更为致密,较大的压力消除铸件内的气孔 、缩松等缺陷 ,提高合金的致密度。较高的压力加快铸件凝固速度 ,树枝 晶的破碎 与脱落 ,使得 晶核数量明显增多 ,从而起到了细化晶粒的作用[4]

3 结 论

(1)压铸工艺参数对镁合金 A M 60B 流动性的影响由大到小依次为压射 比压 、浇注温度 、模具温度 、 压射速度 。本实验条件下最适宜的 压 铸 工 艺 为 : 压 射 比 压75M Pa、浇 注 温 度 700~C 、模 具 温度 150℃、压射速度 3.0m /s。

(2)压铸工艺对组织 和力学性能的影响很显著 ,最适宜 的工艺参数为 :浇注温度 680~700℃,模具温度 170-200~C ,压射速度2.5-3 m /s。

参 考 文 献

1刘正 .张 奎 ,曾小勤,著.镁基轻 质合金理论 基础 及其应 用.北 京 :机械 工业 出版社 ,2O 02.

2 刘 艳改 ,刘文辉 ,熊守美 ,等.工艺参数和型芯对 A Z 9 1D 镁 合金压铸充 型能力的影 响[J】.铸造 ,2004 ,53 (11):883-886.

3 刘正 ,王中光.镁合金压力充型与凝 固过程的研究【J】.材 料研 究学报 ,1999 ,13(6 ):64 l一644 .

4 张永忠 ,张奎 ,崔 代金 ,等 . A Z91D 镁合金的压铸工艺及性能.铸造,2o0o,(2):74—105

1、第一压铸网部分资讯内容或者观点来源于互联网,如涉及版权等问题,请通知本站,我们将及时删除相关内容。
2、网友投稿内容及会员言论仅代表个人观点,并不代表本站同意其观点,本站不承担由此引起的法律责任。
3、第一压铸网转载资讯内容,本着为网友提供更多信息之目的,并不意味着认同其观点或证实其内容的真实性。
今日推荐
  全球顶级供应商
0条 [查看全部]  相关评论