广东鸿图武汉压铸有限公司 湖北 430200
摘要:压铸铝合金是目前比较常用的一种金属材料,但由于其制造过程中经常会遇到各种问题,给制造厂家带来了很大的经济损失。文章着重从切削液、切削工具、切削方式等方面进行了分析和探讨,并对此问题提出了相应的对策,以供参考。
关键词:压铸铝合金;金属材料;切削工具;探讨
引言:目前,在发动机、机床、航天等行业中,压铸铝合金的应用日益广泛。因此,对其在生产过程中遇到的问题进行分析,并及时处理是非常有意义的。
1.压铸铝合金的材料特点
以K15型机油泵为例,选用YL113GB/T15115-2009 型压铸铝,具有高耐磨、低热膨胀率、良好的热裂性能。但是,它的耐蚀性能和抛光性能都不理想,而氧化保护层则是其最大的缺点。
2.在压铸铝合金加工时通常会出现的问题
(1)在处理期间发生霉变。铝在大气中自然氧化形成了霉斑,这种霉斑的本质是一种比较疏松的氧化铝,这种氧化性会随着时间的推移而变得越来越严重。由于材料比较松散,压铸铝的霉变速度要快于铝合金。(2)加工表面的空隙暴露。在压铸铝合金制品的表面,表面是一种非常紧密的结构,而在工件的内部,由于缩松的原因,会产生许多微小的空隙,而如果处理的数量超出了材料的密度,则会产生很大的空隙。(3)工具的刃口磨损或断裂。如果在铸件中加入了杂质,或者由于偏析而产生了硬点,那么就有可能造成工具的损伤。如果涂层中也有铝,那么就经常会出现刀刃断裂的情况。(4)不具有良好的表面抛光和尺寸精度。YL113是压铸铝合金泵壳的主要部件,由于它具有较低的硬度和较好的可塑性,容易在切削过程中形成积屑瘤,对已加工的表面的粗糙度和尺寸精度造成很大的影响,而在切削后的弹性恢复又使加工表面的尺寸精度增加了难度。以下,以K15机油泵本体加工工艺中出现的问题为例,阐述了在加工K1、K2的情况下,无论单孔的直径大小,还是两孔的定位度,均存在着较大的难度,因此必须寻找合适的解决方案。
3.压铸铝合金的种类
铝锰合金是目前国内应用的主要材料,相对于其它金属而言,铝锰合金制作的刀具寿命更长,更容易被切割,在常温下,铝合金的耐蚀性是最好的。目前,铝-硅合金已得到了广泛的应用。由于铝硅铝合金的结晶时间间隔较短,且其线收缩系数较低,因此其铸造性能优良,塑性较好。另一种是铝锌铝合金,它的压铸工艺具有较好的机械性能,适当增加铝-锌铝合金中的锌含量可以使其强度得到明显的改善。而铝-镁铝合金的抗腐蚀性能较差,在含有少量硅、铁的铝合金中,极易发生断裂。
4.压铸铝合金制件原材料的质量控制
在生产压铸铝合金时,要对原料的选择进行严格的筛选,以保证产品的品质和一次成功,通过对原料的筛选,对原料进行严格的检验,从而确定合金的成分,从而控制硅、铜、锰、铁、锌等化学成分。铝合金中铁主要以FeAl3、Fe2Al7、Al-Si-Fe,而FeAl3、Fe2Al7、Al-Si-Fe等元素对压铸铝合金零件的伤害较大,而当FeAl3、Fe2Al7、A-Si-Fe等元素时,会对压铸铝合金的零件造成严重的伤害,而铁的含量太高,会使铝合金的流动性降低,零件出现裂缝,塑性和冲击性能降低。同时,若铁质含量降低,则会造成粘模及脱模的困难。因此,在中铁含量为0.6%~1.2%时,宜采用适当的方法。在铝合金中,由于铜的加入,使其流动性得到改善,从而使其强度、硬度大大提高。而铜的含量过高,则会导致铸件的热开裂,对后续的加工不利,而且会加的磨损,因此,在铝合金中的铜含量不能超过0.6%。在铝合金中加入锰会减少对铁的负面作用,而锰则使合金中的片状、针状结构转变成精细的结晶。在铝合金中加入锌能改善其流动性,提高其加工性能,并使其热开裂倾向增大。由于硅的加入,铝合金的形貌得到改善,收缩速率减小,热开裂倾向降低。在铝合金中,硅的含量应为10%-13%。进料的压铸铝合金还包括料头,边皮,切屑,废料的回收利用。对回炉物料要严格按有关规定进行分类、清洗,并及时清除油脂和污渍。
5.加工压铸铝合金产品的注意事项
5.1正确选择和使用切削液
5.1.1切削液的选择
切削液的用途是冷却,清洗,润滑,减少在处理中的初期发霉。在压铸铝合金制品中,它的主要功能是后二者。润滑:若在加工时润滑不足,容易造成切削瘤,从而影响尺寸精度。降低工艺中的霉变:铝产品在酸性和碱性环境下均易受侵蚀,但选用适当的缓蚀剂,能有效地降低其霉变。
5.1.2切削液的使用
(1)通常以1:10-1:20的比例稀释切割溶液。(2)对稀释水的需求:由于稀释水的温度过低,易产生胶状物,不易溶解,对乳化切削液的调配不利。(3)乳化后的切削液 PH值:在处理压铸铝过程中, PH值不宜太高,通常为8.5。
5.2减少加工表面的孔洞
在压铸铝合金制品的表面上,其厚度只有1毫米左右,所以加工余量要比这个范围小。
5.3刀具的选择和进刀量的控制
5.3.1刀具类型的选择
以YL113型铝合金为例,可以选择以下三种工具中的一种:(1)无涂层的超微粒硬质合金工具。以 K型碳化物(WC+ Co)为主,K10型硬质合金刀具的刃口较尖,抗剥蚀能力强,不易粘结,是切割铝合金的理想材料。(2)硬质合金工具,采用物理镀层(PVD)工艺。该方法可有效地降低刀具与工件之间的扩散,降低其发生化学反应,从而降低了月牙槽的磨损,降低了积屑瘤的发生。涂层工具的使用寿命比未经涂覆的刀具延长3~5倍,切削速度20-70%,加工精度提升0.5~1,刀具损耗成本下降20%~50%。(3)中等粒径的钻石(PCD)切割机。使用范围更广的聚晶金刚石工具,其刀刃的锋锐程度可维持很长一段时间,其使用寿命是硬质合金(WC)刀具的10-500倍。一般而言, W (Si)<13%时选用中等粒径的金刚石刀具, W (Si)>13%的铝合金选用粗粒度。
5.3.2刀具几何参数的选择
(1)尽量减少刀具尖圆弧半径,同时考虑刀具尖端的强度、工件的加工表面的光洁度。(2)采用约25%的前、后角度,切割速度快,排屑方便。(3)采用大的主偏角来代替铣削加工,以防止由于径向分力过大而引起的轴类零件的弯曲。(4)副偏角通常采用较小的数值,粗加工时稍大,精磨稍小。(5)通常采用约+10度的刃口倾斜,前刀表面要打磨光滑,并有切屑槽。采用YG8型铝合金加工铣刀YG30型和YT30型型钢型铣削机进行精密铣削比较。试验结果表明:第一种工艺可以使铝合金铸件的表面粗糙度 Ra1.6,加工精度IT8,方法2可以得到 Ra3.2的表面粗糙度和IT9的精确度。方法1可以很好的完成这一工作。
5.3.3进刀量的控制
在加工过程中,切刀的量不要太大。这种方法不仅能提高工具的使用寿命,还能保证制品表面的致密层不容易损坏,还能降低因切割力太大造成的弹性回复。
5.4模具温度的控制
在冷模具的情况下进行铸造,会导致铸件浇注不足,在铸件上留下很深的痕迹,因此在进行铸造时必须将温度升高到一定的程度,否则就会导致铸件的寿命缩短。在模腔中会产生一种温度场,这种温度场与压铸件的外形、模腔的散热情况有关。在测量模具温度时,通常会选取有一定难度的模具进行测试。在进行浇铸时,温度应保持在200~300℃。在进行生产时,由于生产周期较长,因此主要依赖于模具自身的冷却系统来进行持续的散热。这也能强化工厂的通风,以利于散热。
结束语
影响压铸铝合金加工品质的因素有:切削液、刀具、加工方式、压紧位置、压紧压力等。准确把握以上几点就可以保证工件的尺寸精度,有利于规模化生产,进而扩大生产企业的经济效益。
参考文献
[1]王凯, 耿昕, 姚云宾,等. 关于压铸铝合金材料加工问题的分析[J]. 现代制造技术与装备, 2014(6):3.
[2]王建新, 巫静安, 袁伯融. 铝合金材料压铸加工中典型缺陷分析及解决措施[J]. 青岛科技大学学报(自然科学版), 2004, 25(003):249-252.
[3]陈贞军. 铝合金压铸模材料和热处理工艺分析[J]. 汽车世界, 2019(12):1.
[4]付元尚, 赵洪健, 重庆精密压铸加工有限公司. 关于铝合金压铸件增铁问题的探讨[J]. 98中国上海压铸年会, 2007.