低壓鑄造鋁合金輪轂裂紋主要產(chǎn)生在應(yīng)力集中的部位,或輪轂頂出時因受力不均,或升液管處液體凝固造成的開裂。裂紋一般分為冷裂和熱裂兩種。
冷裂紋是指合金在低于其固相線溫度時形成的裂紋。通俗地說,冷裂是鑄件冷卻到低溫時,作用在鑄件上的鑄造應(yīng)力超過鑄件本身強度或塑性所允許的程度而產(chǎn)生的。冷裂多在鑄件表面上出現(xiàn),裂口表面有輕微的氧化;而熱裂通常認為是在合金凝固過程中產(chǎn)生的,由于型壁的傳熱作用,鑄件總是從表面開始凝固的。當鑄件表面出現(xiàn)大量的枝品并搭接成完整的骨架時,鑄件就會出現(xiàn)固態(tài)收縮(常以線收縮表示)。但此時枝晶之間還存在一層尚未凝固的液體金屬薄膜(液膜),如果鑄件的收縮不受任何阻礙,那么枝晶層不受力的作用,可以自由收縮,也就不會出現(xiàn)應(yīng)力。當枝晶層的收縮受到阻礙時,不能自由收縮或受到拉力的作用,就會出現(xiàn)拉應(yīng)力,這時枝晶間的液膜將受到拉伸的作用而變形。當拉應(yīng)力超過液膜的強度極限時,枝晶間就會被拉開。但是被拉裂部分的周圍還存在一些液體金屬,如果液膜被拉開的速度很慢,且周圍有足夠的液體并及時流人拉裂處,那么拉裂處將得到填補和“愈合”,鑄件不會出現(xiàn)熱裂紋。如果拉裂處不能重新“愈合”,鑄件就會出現(xiàn)熱裂紋。熱裂斷口處表面被強烈氧化,呈現(xiàn)無金屬光澤的暗色或黑色。
低壓鑄造鋁合金輪轂裂紋的改善設(shè)施合理設(shè)計升液系統(tǒng)由于保壓時間過長,或升液管過長造成升液管內(nèi)液體出現(xiàn)凝固,使輪轂鑄件在頂出時承受一定的拉力,從而造成輪轂產(chǎn)生冷裂,因此設(shè)計合理的升液系統(tǒng)對減少裂紋傾向具有十分重要的意義。升液系統(tǒng)是指澆注時液態(tài)金屬由坩堝進入型腔的通道,包括升液管、保溫套和鑄件澆注系統(tǒng)。這幾部分的尺寸直接影響坩堝內(nèi)液面到鑄件內(nèi)澆口之間的距離。這段距離越長,則澆注時液態(tài)金屬通過這段距離時降溫越快,極易造成升液管通道早期凝同。因此應(yīng)注意:①縮短坩堝內(nèi)液面到鑄件內(nèi)澆口之間的距離。這段距離涉及到設(shè)備、工藝、模具等幾個方面,所以要綜合考慮,應(yīng)以減短這段距離為宜。②改進保溫套。適當加大保溫套商徑,以便擴大保溫層厚度;采用保溫性能好的材料作保溫套,如硅酸鋁纖維氈。③升液管直徑適當加大。為防止升液管早期凝固,應(yīng)適當加大升液管的直徑。
(2)設(shè)計合理的輪轂結(jié)構(gòu)任進行輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)避免尖角結(jié)構(gòu)和截面的驟然改變,宜采用圓角或厚度均勻的結(jié)構(gòu)。
(3)在不出現(xiàn)鑄造缺陷的情況下,適當提高模具溫度。